RU2119854C1 - Method for aluminothermic welding of rails - Google Patents
Method for aluminothermic welding of rails Download PDFInfo
- Publication number
- RU2119854C1 RU2119854C1 RU97119033/02A RU97119033A RU2119854C1 RU 2119854 C1 RU2119854 C1 RU 2119854C1 RU 97119033/02 A RU97119033/02 A RU 97119033/02A RU 97119033 A RU97119033 A RU 97119033A RU 2119854 C1 RU2119854 C1 RU 2119854C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rails
- welding
- metal
- rail
- molten metal
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
- Machines For Laying And Maintaining Railways (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области сварки, в частности, к способам алюмотермической сварки рельсов. The invention relates to the field of welding, in particular, to methods for aluminothermic welding of rails.
Известен способ алюмотермитной сварки рельсов, включающий установку концов рельсов на одном уровне с образованием между их торцами сварочного зазора, размещение вокруг концов рельсов в зоне сварочного зазора разъемной формы, уплотнение контакта разъемной формы с концами рельсов, установку над формой реакционного тигля, заполненного дозой алюминотермитного состава, нагрев концов рельсов и разъемной формы, поджигание дозы алюмотермического состава и разогрев его до образования расплавленного металла, подачу из реакционного тигля расплавленного металла в среднюю часть разъемной формы после заполнения ее нижней части, выдержку расплавленного металла до затвердевания и образования сварного шва и последующее удаление с головки сваренного рельса прибыльной части сварного шва, причем нагрев концов рельсов и разъемной формы производят до температуры 800-1000oC, а в конце подачи расплавленного металла в разъемную форму осуществляют дополнительный нагрев головок концов рельсов и залитого в сварочный зазор расплавленного металла до температуры не ниже 800oC путем подачи последних порций расплавленного металла в пространстве над головками концов рельсов (патент РФ N 2088390, кл. B 23 K 23/00, опублик. 27.08.97 г.)
Недостатком известного способа является недостаточное качество получаемого сварного шва при производстве работ в полевых условиях, особенно в зимнее время, когда скорость охлаждения достигает 50oC/с, поскольку происходит быстрое и неравномерное охлаждение расплавленного металла из-за большой разницы температур расплавленного металла, концов рельсов и разъемной формы, вследствие чего шлаки и газы, находящиеся в расплавленном металле не успевают выделиться в прибыльную часть сварного шва и остаются в металле сварного шва, ухудшая его структуру и механические свойства.A known method of aluminothermic welding of rails, including setting the ends of the rails at the same level with the formation of a welding gap between their ends, arranging a detachable shape around the ends of the rails of the rails, sealing the contact of the detachable form with the ends of the rails, installing a reaction crucible filled with a dose of aluminothermic composition over the form , heating the ends of the rails and the demountable form, igniting a dose of the aluminothermic composition and heating it to form molten metal, feeding from the reaction crucible the deposited metal into the middle part of the demountable form after filling in its lower part, holding the molten metal to solidify and form a weld and then removing from the head of the welded rail the profitable part of the weld, and the heating of the ends of the rails and the demountable mold is carried out to a temperature of 800-1000 o C, and at the end of the supply of molten metal into a demountable form, additional heating of the heads of the ends of the rails and molten metal poured into the welding gap to a temperature of at least 800 ° C. is carried out by feeding after days of portions of molten metal in the space above the heads of the ends of the rails (RF patent N 2088390, cl. B 23 K 23/00, published. August 27, 1997)
The disadvantage of this method is the insufficient quality of the resulting weld when working in the field, especially in winter, when the cooling rate reaches 50 o C / s, because there is a quick and uneven cooling of the molten metal due to the large temperature difference between the molten metal and the ends of the rails and detachable form, as a result of which slags and gases in the molten metal do not have time to stand out in the profitable part of the weld and remain in the weld metal, worsening it with rukturu and mechanical properties.
Задачей патентуемого изобретения является повышение качества получаемого сварного шва за счет уменьшения разницы температур расплавленного металла, концов рельсов и разъемной формы, и тем самым предотвращения быстрого и неравномерного охлаждения расплавленного металла и создания благоприятных условий для выделения шлаков и газов. The objective of the patented invention is to improve the quality of the resulting weld by reducing the temperature difference between the molten metal, the ends of the rails and the split mold, and thereby prevent rapid and uneven cooling of the molten metal and create favorable conditions for the release of slag and gases.
Указанная задача достигается тем, что в способе алюминотермитной сварки рельсов, включающем установку концов рельсов на одном уровне с образованием между их торцами сварочного зазора, размещение вокруг концов рельсов в зоне сварочного зазора разъемной формы, уплотнение контакта разъемной формы с концами рельсов, установку над формой реакционного тигля, заполненного дозой алюминотермитного состава, нагрев концов рельсов и разъемной формы, поджигание дозы алюминотермитного состава и разогрев его до образования расплавленного металла, подачу из реакционного тигля расплавленного металла в среднюю часть разъемной формы после заполнения ее нижней части, дополнительный нагрев головок концов рельсов и залитого в сварочный зазор расплавленного металла до температуры не ниже 800oC в конце подачи расплавленного металла в разъемную форму путем подачи последних порций расплавленного металла в пространстве над головками концов рельсов, выдержку расплавленного металла до затвердевания и образования сварного шва и последующее удаление с головки сваренного рельса прибыльной части сварного шва, в отличие от способа по прототипу, нагрев концов рельсов и разъемной формы перед подачей в нее расплавленного металла производят до температуры свыше 1000oC до 1500oC.This problem is achieved by the fact that in the method of aluminothermic welding of rails, including installing the ends of the rails at the same level with the formation of a welding gap between their ends, placing around the ends of the rails in the zone of the welding gap of a detachable form, sealing the contact of the detachable form with the ends of the rails, installing over the reaction form a crucible filled with a dose of aluminothermic composition, heating the ends of the rails and demountable form, igniting a dose of aluminothermic composition and heating it to the formation of molten metal, supply of molten metal from the reaction crucible to the middle part of the split mold after filling in its lower part, additional heating of the rail ends and molten metal poured into the welding gap to a temperature of at least 800 ° C at the end of the supply of molten metal into the split mold by feeding the last portions of molten metal in the space above the heads of the ends of the rails, the exposure of the molten metal to solidify and the formation of a weld and the subsequent removal from the head of the welded rail of a profitable h STI weld, in contrast to the method according to the prior art, the heating rail ends, and the split mold before applying it produces a molten metal to a temperature above 1000 o C to 1500 o C.
На фиг. 1 изображена разъемная форма; на фиг. 2 - поперечный разрез по линии А-А фиг. 1. In FIG. 1 shows a detachable form; in FIG. 2 is a cross-section along line AA of FIG. one.
При осуществлении патентуемого способа используют разъемную форму, изображенную на фиг. 1. Разъемная форма 1 состоит из двух полуформ 2. When implementing the patented method, the split mold shown in FIG. 1. The demountable form 1 consists of two half-
Полуформы 2 имеют боковой канал 3, сообщающий ее верхнее пространство 4 с нижним пространством 5. От бокового канала 3 отходит дополнительный канал 6, сообщающий боковой канал 3 со средней частью 7 полуформы 2 в области головок 8 рельса 9 и дополнительный канал 10, сообщающий боковой канал 3 с пространством 11 полуформы 2, расположенным выше головок 8 рельса 9. Сверху полуформы 2 закрываются литьевым мостиком 12, который размещают в полости 13 полуформ 2. Сбоку на одной из полуформ 2 закреплен ковш 14 для сбора шлаков из литейного желоба 15 полуформы 2. The half-
Патентуемый способ осуществляется следующим образом. The patented method is as follows.
Перед началом сварки рельсы 9 устанавливаются на одном уровне с перепадом по высоте не более 1 мм на длине 1 метра. В месте контакта рельсов между их торцами устанавливают сварной зазор 24-26 мм. Before welding, the rails 9 are installed at the same level with a height difference of not more than 1 mm over a length of 1 meter. In the place of contact of the rails between their ends set a welded gap of 24-26 mm
В месте сварного зазора размещается разъемная форма 1 таким образом, чтобы полуформы 2 были направлены по оси сварного зазора. Предварительно на одной полуформе 2 литейный желоб 15 заполняют мастикой, а на другой - убирают ослабленную стенку литейного желоба 15 для отвода шлака и прикрепляют ковш 14 для сбора шлака. In place of the weld gap, a split mold 1 is placed so that the half-
Место контакта формы 1 с рельсом 9 уплотняется формовочным материалом, в качестве которого может быть использован, например, материал на основе каолина и асбестовой ваты. The contact point of mold 1 with rail 9 is sealed with molding material, for example, material based on kaolin and asbestos wool can be used.
Нагрев концов рельсов и разъемной формы осуществляют с помощью газовой горелки. The heating of the ends of the rails and the split mold is carried out using a gas burner.
Горелку с нормально отрегулированным пламенем устанавливают в зону сварки для предварительного нагрева концов рельсов 9, литьевого мостика 12 и самой формы 1. Продолжительность нагрева, например для рельса Р-65 при давлении пропана 3,5 бар и кислорода 1 бар составляет 7-10 минут. За это время концы рельсов нагревают до температуры 1000-1500oC.A burner with a normally adjusted flame is installed in the welding zone for preheating the ends of the rails 9, the casting bridge 12 and the mold 1. The heating time, for example, for the R-65 rail at a propane pressure of 3.5 bar and oxygen 1 bar is 7-10 minutes. During this time, the ends of the rails are heated to a temperature of 1000-1500 o C.
Как показали эксперименты при производстве работ в полевых условиях, особенно в зимнее время, для получения качественного сварного шва и поддержания оптимального температурного режима не ниже 800oC наряду с заливкой расплавленного металла, в разъемную форму в три этапа - нижняя, средняя и затем верхняя часть разъемной формы над головками рельсов - необходимо также нагрев концов рельсов и разъемной формы осуществлять до температуры свыше 1000oC до 1500oC.As experiments showed when performing work in the field, especially in winter, to obtain a high-quality weld and maintain an optimum temperature of at least 800 o C along with pouring molten metal into a split mold in three stages - the lower, middle and then the upper part detachable form above the rail heads - it is also necessary to heat the ends of the rails and detachable form to a temperature above 1000 o C to 1500 o C.
Нагрев концов рельса до температуры выше 1500oC нецелесообразен, поскольку может произойти частичное расплавление металла рельсов и потеря им исходных механических свойств, которыми он обладает после изготовления рельсов и, тем самым, не обеспечивается равнопрочность сварного соединения.The heating of the rail ends to a temperature above 1500 o C is impractical, since a partial melting of the metal of the rails and the loss of their original mechanical properties that it possesses after the manufacture of the rails can occur and, thus, the weld joint is not equally equal.
Нагрев концов рельса и разъемной формы до температуры ниже 1000oC не позволяет предотвратить быстрое охлаждение расплавленного металла, заливаемого в разъемную форму и, тем самым, обеспечить выделение из него шлаков и газов.The heating of the rail ends and the demountable mold to a temperature below 1000 ° C does not prevent the rapid cooling of the molten metal poured into the demountable mold and, thereby, ensure the release of slag and gases from it.
За одну минуту до конца нагрева концов 2 рельсов 9 и формы 1 нагревают литьевой мостик 12 формы 2 также до температуры 1000-1500oC, после чего его устанавливают в полости 13 формы 1 и от пламени горелки поджигают термитную спичку, от которой воспламеняется доза алюминотермитного состава в тигле (не показан), устанавливаемом над формой. После воспламенения дозы алюминотермитного состава протекают легирующие, рафинирующие и раскислительные реакции, в результате которых происходит его разогрев до образования расплавленного сварного металла и через 20-28 с производят автоматический выпуск расплавленного сварного металла из тигля в разъемную форму 1.One minute before the end of heating of the ends of 2 rails 9 and form 1, the casting bridge 12 of
Выливающийся из тигля расплавленный сварной металла попадает на литьевой мостик 12 разъемной формы 1 и далее стекает по боковому каналу 3 в нижнее пространство 5 полуформы 2 разъемной формы 1 и поднимается вверх по разъемной форме 1 и сварному зазору, при этом образовавшиеся шлаки, попавшие вместе с расплавленным сварным металлом на литьевой мостик 12, отводятся через литейный желоб 15 в ковш 14 для сбора шлаков. После заполнения расплавленным сварным металлом нижней части разъемной формы 1 до уровня выхода в нее канала 6 расплавленный металл начинает заполнять разъемную форму 1, циркулируя из бокового канала 3 уже через канал 6 и далее вверх. Т.о. происходит заполнение расплавленным сварным металлом средней части разъемной формы 1 под уровнем головок 8 концов рельсов 9, и до выхода канала 10 в разъемную форму 1. Затем последние порции расплавленного сварного металла из бокового канала 3 проходят по каналу 10 в разъемную форму 1 в пространство над головками 8 концов рельсов 9. Т.к. последние порции расплавленного сварного металла, выходящие из тигля, являются самыми разогретыми (обладают наибольшей температурой), то после заливки их в пространство над головками 8 концов рельсов 9 происходит дополнительный нагрев головок 8 концов рельсов 9 и находящегося в сварном зазоре расплавленного сварного металла. Это позволяет поддерживать температуру не ниже 800oC.The molten welded metal pouring out of the crucible enters the casting bridge 12 of the split mold 1 and then flows along the
При изменении физического состояния расплавленного сварного металла, заполняющего сварной зазор, дополнительный его нагрев от разогретых головок 8 концов рельсов 9 и от наиболее разогретых последних порций расплавленного сварного металла облегчает выделение газов и выплавление (удаление) шлаков из него. Этому способствует и предварительный нагрев концов рельсов и разъемной формы до температуры свыше 1000oC до 1500oC, поскольку позволяет длительное время поддерживать расплавленный металл в неструктурированном состоянии, особенно в зимнее время.When the physical state of the molten weld metal filling the weld gap changes, its additional heating from the heated heads of the 8 ends of the rails 9 and from the most heated last portions of the molten welded metal facilitates the evolution of gases and the smelting (removal) of slags from it. This is facilitated by the preliminary heating of the ends of the rails and the demountable form to temperatures above 1000 o C to 1500 o C, because it allows a long time to maintain the molten metal in an unstructured state, especially in winter.
Благодаря этому газы и шлаки всплывают из расплавленного сварного металла заполняющего сварной зазор и переходят в прибыльную (наплавляемую) часть сварного шва, образующуюся над головками 8 концов рельсов 9, т.е. за пределами сварного зазора. Т.о. в прибыльной части сварного шва над головками концов рельсов концентрируются загрязнения и пузыри от выходящих газов, а металл сварного шва остается без каких-либо дефектов - в нем нет включений шлаков и пузырей газов. Due to this, gases and slags float from the molten welded metal filling the weld gap and pass into the profitable (weld) part of the weld formed above the heads of 8 ends of rails 9, i.e. outside the weld gap. T.O. in the profitable part of the weld above the heads of the ends of the rails, contaminants and bubbles from the exhaust gases are concentrated, and the weld metal remains without any defects - there are no inclusions of slags and gas bubbles in it.
Так осуществляется заливка разъемной формы в три этапа, начиная с нижней, затем средней и в конце - верхней части. Такое заполнение разъемной формы и сварного зазора металлом в сочетании с предварительным нагревом концов рельсов и формы до 1000-1500oC не допускает остывание расплавленного сварного металла и концов рельсов ниже оптимальных температур для прохождения процесса сварки, которые не должны снижаться ниже 800oC. Кроме того, циркуляция расплавленного сварного металла снизу вверх и дополнительный нагрев для поддержания температуры на оптимальном уровне позволяет беспрепятственно выделяться и выноситься шлакам и газам в верхнюю часть сварного зазора и далее за пределы формы по каналу 10 и по литейному желобу 15 в ковш 14, а не вышедшим за пределы формы 1 шлакам и газам накапливаться в пространстве 11 под литейным мостиком 12 и в прибыльной части сварного шва, а не в самом сварном шве.So, pouring a demountable mold is carried out in three stages, starting from the bottom, then the middle and at the end - the upper part. Such filling of the demountable mold and the weld gap with metal in combination with the preheating of the rail ends and the mold to 1000-1500 o C does not allow the molten welded metal and rail ends to cool below the optimum temperatures for the welding process, which should not fall below 800 o C. In addition Moreover, the circulation of molten weld metal from the bottom up and additional heating to maintain the temperature at the optimum level allows slag and gases to freely stand out and carry out to the upper part of the weld Azora continue beyond the
Время кристаллизации металла сварного шва, в зависимости от величины дозы алюминотермитного состава температуры предварительного нагрева концов рельса и формы, а также от температуры окружающего воздуха, длится 4,5-7 минут. The crystallization time of the weld metal, depending on the dose of the aluminothermic composition of the temperature of the preheating of the rail ends and the mold, as well as the ambient temperature, lasts 4.5-7 minutes.
После затвердевания металла сварного шва его прибыльная часть удаляется с головки сваренного рельса обрезным приспособлением (не показано), и затем поверхность сварного шва на головке рельса шлифуют до высоты приблизительно 1 мм над верхом головки рельса, а после полного остывания сварного шва (до температуры окружающей среды) отшлифовывают весь сварной шов на головке рельсы до размера головки рельсы с допуском 0,3 мм. After the weld metal has solidified, its profitable part is removed from the head of the welded rail with a trimmer (not shown), and then the surface of the weld on the rail head is ground to a height of about 1 mm above the top of the rail head, and after the weld has completely cooled down (to ambient temperature ) grind the entire weld on the rail head to the size of the rail head with a tolerance of 0.3 mm.
После зачистки сварного шва головки рельса очищают остальную часть сварного шва от остатков материала формы. After stripping the weld seam of the rail head, the rest of the weld is cleaned of the remnants of the mold material.
Получается качественное, сварное соединение рельсов в полевых условиях, особенно в зимнее время, что подтверждают результаты проведенных экспериментальных сварок. Проведенные сварки рельсов на железнодорожных путях показали, что получаются более прочные и долговечные сварные соединения рельсов, выдерживающие значительно большие нагрузки и в течение более длительного периода эксплуатации. It turns out a high-quality, welded joint of rails in the field, especially in winter, which is confirmed by the results of experimental welding. Welding of rails on railways showed that we obtain more durable and durable welded joints of rails that can withstand significantly higher loads and for a longer period of operation.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97119033/02A RU2119854C1 (en) | 1997-11-25 | 1997-11-25 | Method for aluminothermic welding of rails |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97119033/02A RU2119854C1 (en) | 1997-11-25 | 1997-11-25 | Method for aluminothermic welding of rails |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2119854C1 true RU2119854C1 (en) | 1998-10-10 |
RU97119033A RU97119033A (en) | 1999-02-27 |
Family
ID=20199079
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97119033/02A RU2119854C1 (en) | 1997-11-25 | 1997-11-25 | Method for aluminothermic welding of rails |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2119854C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2464141C2 (en) * | 2010-07-02 | 2012-10-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет путей сообщения" (МИИТ) | Method of aluminothermic welding of rails at negative temperatures |
RU2578271C1 (en) * | 2014-10-08 | 2016-03-27 | Александр Сергеевич Козлов | Aluminium thermite mixture for welding steel elements and method for aluminium thermite welding of steel elements |
-
1997
- 1997-11-25 RU RU97119033/02A patent/RU2119854C1/en active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2464141C2 (en) * | 2010-07-02 | 2012-10-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет путей сообщения" (МИИТ) | Method of aluminothermic welding of rails at negative temperatures |
RU2578271C1 (en) * | 2014-10-08 | 2016-03-27 | Александр Сергеевич Козлов | Aluminium thermite mixture for welding steel elements and method for aluminium thermite welding of steel elements |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3189959A (en) | Aluminothermic welding of rails | |
RU2119854C1 (en) | Method for aluminothermic welding of rails | |
RU2111830C1 (en) | Gear to feed molten metal into plant of continuous vertical casting with drawing billets upwards and machine using this gear | |
RU2088390C1 (en) | Method of aluminothermic welding of rails | |
KR100544422B1 (en) | Molten steel manufacturing method | |
RU2116875C1 (en) | Casting mould for aluminithermic welding of rails | |
NO854157L (en) | PROCESS MEETING AND DEVICE FOR CASTING FERRO ALLOYS AND Slags. | |
JPS6342541B2 (en) | ||
RU2163184C1 (en) | Method for aluminothermic welding of railway road rails | |
US3575230A (en) | Method of making steel | |
CA2075484C (en) | Process and installation for renewing the refractory lining of foundry ladles | |
RU2124424C1 (en) | Rail repair method | |
US3161928A (en) | Welding apparatus and process | |
KR20080001842A (en) | Slag inflow prevention device of continuous casting machine with solidification residue separation function | |
JPH0299250A (en) | Method for removing slag in tundish | |
JPS5930468A (en) | Removing method of clogging in nozzle | |
JP4201653B2 (en) | Method for producing aluminum alloy | |
US1917868A (en) | Hood for welding molds | |
RU96122657A (en) | METHOD OF ALUMOTHERMAL WELDING OF RAILS | |
JPS61103653A (en) | How to remove slag from tandate | |
WO2007052433A1 (en) | Apparatus for melting metal and method for manufacturing metal | |
JP4312217B2 (en) | Low melting point material casting manufacturing method and system | |
RU97119033A (en) | METHOD OF ALUMOTHERMAL WELDING OF RAILS | |
JP4189313B2 (en) | Continuous casting method of molten steel using hot rotating tundish | |
Mwanza et al. | System Design, Operation, and Improvements |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20041117 |
|
QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20070601 |
|
QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20071221 |
|
QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20080303 |
|
QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20080804 |
|
QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20081229 |
|
QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20090111 |
|
QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20100421 |
|
QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20100601 |
|
QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20100624 |
|
QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20100909 |
|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20110908 |
|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20111101 |
|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20120216 |
|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20120723 |
|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20130418 |
|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20140526 |
|
HE4A | Notice of change of address of a patent owner | ||
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20151020 |
|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20160705 |