DE1046449B

DE1046449B - Method and device for aluminothermic inter-cast welding of workpieces, preferably rails

Info

Publication number: DE1046449B
Application number: DEE11144A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Wilhelm Ahlert
Original assignee: Elektro Thermit GmbH
Current assignee: Goldschmidt ETB GmbH
Priority date: 1955-08-16
Filing date: 1955-08-16
Publication date: 1958-12-11

Description

Verfahren und Vorrichtung zum aluminothermischen Zwischengußschweißen von Werkstücken, vorzugsweise Schienen Es ist bekannt, Werkstücke beliebiger Form und Gestalt, vornehmlich Schienen, nach dem aluminothermischen Zwischengußverfahren zu verschweißen. Dabei wird zwischen die vorgewärmten, in einer Gießform befindlichen Werkstückenden aluminothermisch erschmolzener Stahl gegossen, wobei die Aufschmelzung des Grundmaterials und seine Verschweißung mit dem aluminothermischen Stahl erfolgt.Method and device for aluminothermic inter-cast welding of workpieces, preferably rails It is known to workpieces of any shape and shape, especially splints, using the aluminothermic casting process to weld. It is between the preheated, located in a mold Workpiece ends cast aluminothermically melted steel, with the melting of the base material and its welding with the aluminothermic steel takes place.

Es wurde nun gefunden, daß es möglich ist, die für eine Zwischengußschweißung erforderliche Zeit stark zu vermindern. Das neue Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das Vorwärmen der zu schweißenden Werkstückenden, vorzugsweise Schienen, durch von oben in den Steigerkanal schlagende Flammen erfolgt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist gekennzeichnet durch an einem anderen Ort gefertigte, aus feuerfestem Werkstoff bestehende Formkörper, die vorteilhafterweise in Einsatzkästen eingesetzt sind, durch eine Schnellspannvorrichtung zum Anpressen der Formkörper an die zu schweißenden Werkstücke und durch einen im oberen Teil des Steigers innerhalb des Formkörpers angeordneten Vorwärmebrenner. Weiterhin ist die erfindungsgemäße Schweißeinrichtung gekennzeichnet durch ein schmiegsames Polster zwischen Formkörper und Einsatzkasten sowie durch einen seitlich angeordneten Schlackenkasten.It has now been found that it is possible to do that for an inter-cast weld greatly reduce the time required. The new procedure is characterized by that the preheating of the workpiece ends to be welded, preferably rails, by Flames striking into the riser duct from above takes place. The device according to the invention is characterized by a refractory material made at another location existing moldings, which are advantageously used in insert boxes, by means of a quick-release device for pressing the shaped bodies against the ones to be welded Workpieces and by one in the upper part of the riser within the molded body arranged preheating burner. Furthermore, the welding device according to the invention characterized by a pliable cushion between the molded body and the insert box as well as a slag box arranged on the side.

Die Rückseiten der Formkörper können durch eine Glasur oder andere wasserabstoßende Mittel geschützt werden, die ein Durchsickern von Feuchtigkeit bei der Verwendung feuchter Polstermassen und damit eine Gasbildung beim Gießvorgang verhindern.The backs of the moldings can be glazed or otherwise Water repellants are protected against moisture seepage when using moist upholstery and thus gas formation during the casting process impede.

Um die andernorts hergestellten Formkörper auch bei veränderten Abmessungen, z. B. abgefahrenen Schienen, verwenden zu können, können. sie am Schienenkopf geteilt sein. Durch einfaches Bearbeiten mit z. B. einer Raspel, können sie dem abgefahrenen Schienenkopf entsprechend in ihren Maßen verändert werden.In order to ensure that the moldings produced elsewhere, even with changed dimensions, z. B. worn rails to be able to use. they are divided at the rail head be. By simply editing with z. B. a rasp, they can be the crazy The dimensions of the rail head can be changed accordingly.

Mit Hilfe der Schnellspannvorrichtung werden die Formen in kürzester Zeit an die zu verschweißenden Werkstückenden gepreßt. Das plastische Polster zwischen Einsatzkastenwand und Formkörper sorgt für eine gleichmäßige Verteilung des ausgeübten Druckes auf die gesamten, an den zu schweißenden Werkstücken anliegenden Formkörperflächen.With the help of the quick release device, the shapes are made in the shortest possible time Time pressed against the workpiece ends to be welded. The plastic cushion between Insert box wall and molded body ensures an even distribution of the exerted Pressure on all of the molded body surfaces resting on the workpieces to be welded.

Die Vorwärmung erfolgt von oben her durch einen oder mehrere über dem zu schweißenden Werkstück in der Gießform befindlichen Steigerkanäle. Man be-nutzt hierzu vorteilhafterweise sogenannte Brause-Brenner, deren Austrittsdüsen je nach der Querschnittsgestalt des Steigerkanals reihenförmig angeordnet sind.The preheating takes place from above through one or more riser channels located in the casting mold above the workpiece to be welded. So-called shower burners are advantageously used for this purpose, the outlet nozzles of which are arranged in rows depending on the cross-sectional shape of the riser duct.

Die Vorwärmezeit beträgt, wie eingehende Versuche zeigten, nur weniger als die Hälfte der bisher üblichen Vorwärmezeiten. Der Gießvorgang vollzieht sich durch Zwischenschalten des Verteilergießtopfes, der sich zwischen Tiegel und Gießform befindet und den aluminothermischen Stahl einem oder mehreren Einlaufkanälen zuführt. Durch eine lösbare, z. B. gelenkartige Verbindung des Verteilergießtopfes mit der Schweißeinrichtung wird erreicht, daß sich die Ausflußöffnungen bei Gießstellung des Verteilergießtopfes stets genau über den Einlaufkänalen der Gießform befinden. Die Form des Verteilergießtopfes erlaubt es, den Vorwärmebrenner zu entfernen, ohne daß der Verteilergießtopf oder der darüberstehende Tiegel verrückt werden muß.As detailed tests have shown, the preheating time is only less than half of the previously usual preheating times. The casting process takes place by interposing the distribution pot, which is located between the crucible and the casting mold and feeds the aluminothermic steel to one or more inlet channels. By a releasable, z. B. articulated connection of the distribution energy pot with the Welding device is achieved that the outflow openings in the casting position of the distribution pot are always located exactly above the inlet channels of the casting mold. The shape of the distribution pot allows the preheating burner to be removed without that the distribution pot or the crucible above must be moved.

Es ist bereits bekannt, daß das Vorwärmen der Form und der Schienenenden von oben erfolgt und zum Einströmen des als Wärmeträger dienenden Mediums ein Kanal in der Gießform benutzt wird, der später für den Guß des aluminothermisch erschmolzenen Stahles dient. Demgegenüber dient beim Anmeldungsgegenstand als Einströmungskanal der Steigerkanal und als Wärmeträger eine Flamme.It is already known that preheating the mold and the rail ends takes place from above and a channel for the inflow of the medium serving as a heat transfer medium is used in the casting mold, which is later used for the casting of the aluminothermically melted Steel serves. In contrast, the subject of the application serves as an inflow channel the riser duct and a flame as a heat transfer medium.

Bei der bisher bekannten aluminothermischen Zwischengußschweißung wird die anfallende, zuletzt aus dem Tiegel austretende Schlacke im oberen Teil der Form aufgefangen. Durch den Wärmeinhalt der Schlacke wird die Erstarrung des in der Gießform befiindlichen aluminothermischen Stahles verzögert. Im Interesse einer beschleunigten Beendigung des Schweißvorganges wird die noch fließende Schlacke abgeleitet. Die Schlacke fließt nach Durchgang durch den Verteilergießtopf in den seitlich angeordneten Schlackenkasten ab und wird zusammen mit diesem entfernt. Die erfindungsgemäße Schweißeinrichtung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden. Die beiden vorgefertigten, hier z. B. aus je drei Teilen 3a, 3b, 3 c bestehenden feuerfesten Formteile werden, gegebenenfalls zusammen mit dem schmiegsamen Polster 8, in die beiden Einsatzkästen 5 gedrückt und festgepreßt. Mittels Schnellspannvorrichtung 4 werden die Einsatzkästen 5 durch Drehen des Handrades 4a an die Schienenenden 1 und 2 gepreßt. Das zwischen den Gießformteilen 3 und der Rückwand des Einsatzkastens 5 liegende nachgiebige Polster 8 läßt eine genaue Anpressung zu. Sind die Formkörperhälften genügend widerstandsfähig, so kann auch auf das Polster verzichtet werden. Anschließend wird die Form in üblicher Weise mit Formsandbrei oder Lehm gegen die Schienen abgedichtet.In the case of the previously known aluminothermic inter-cast welding, the slag that is produced and last emerging from the crucible is collected in the upper part of the mold. The solidification of the aluminothermic steel in the casting mold is delayed by the heat content of the slag. In the interest of an accelerated end of the welding process, the slag that is still flowing is diverted. After passing through the distribution pot, the slag flows into the laterally arranged slag box and is removed together with it. The welding device according to the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. The two prefabricated, here z. B. from three parts 3a, 3b, 3 c existing refractory molded parts, if necessary together with the pliable pad 8, pressed into the two insert boxes 5 and pressed. The insert boxes 5 are pressed against the rail ends 1 and 2 by turning the handwheel 4a by means of the quick-release device 4. The resilient pad 8 lying between the mold parts 3 and the rear wall of the insert box 5 allows precise contact pressure. If the molded body halves are sufficiently resistant, the cushion can also be dispensed with. The mold is then sealed against the rails in the usual way with molding sand paste or clay.

Durch den oberhalb des Schienenkopfes liegenden, sich beispielsweise über die ganze Schienenkopfbreite erstreckenden Steigerkanal10 wird der Vorwärmebrenner 9, z. B. Brause-Brenner, eingeführt. Dieser wird z. B. durch einen dreibeinartigen Bock 16 gehalten.. Zwei Beine 16a greifen hierbei in Ösen der Schnellspannvorrichtung 4 ein, während das dritte Bein 16 b auf der Schiene 1 aufliegt. Damit wird erreicht, daß die Brennermitte sich stets mit der Mitte des Steigerkanals 10 deckt. Durch Vorsprünge innerhalb des Steigerkanals 10 oder durch am Brenner angebrachte Begrenzungsstücke kann der günstigste Abstand des Vorwärmebrenners 9 von der Schienenkopfoberfläche hergestellt werden. Die vom Brenner ausgehende Flamme bestreicht die Stirnflächen des Schienenkopfes in derZone ihrerhöchstenTemperatur, was für die Erhitzung seiner verhältnismäßig großen Masse vorteilhaft ist. Der Schienensteg wird nur von einem schmälen Flammenband bestrichen. Das gesamte Flammenbünder erweitert sich nach unten und trifft mit bereits abgeschwächter Temperatur den dünneren, dafür breiteren Schienenfuß. So ist die Flamme zonenmäßig dem Wärmebedarf des Schienenquerschnitts angepaßt. Die Abführung der Verbrennungsgase aus der Form erfolgt durch die Kanäle 11 und 15.The riser duct 10, which is located above the rail head and extends, for example, over the entire width of the rail head, causes the preheating burner 9, e.g. B. shower burner introduced. This is z. B. held by a tripod-like bracket 16. Two legs 16a engage in eyelets of the quick release device 4, while the third leg 16b rests on the rail 1. This ensures that the center of the burner always coincides with the center of the riser duct 10. The most favorable distance of the preheating burner 9 from the rail head surface can be produced by projections within the riser duct 10 or by limiting pieces attached to the burner. The flame emanating from the burner brushes the end faces of the rail head in the zone of its highest temperature, which is advantageous for heating its relatively large mass. The rail web is only covered by a narrow band of flames. The entire flame arrester expands downwards and meets the thinner, but wider rail foot with the temperature already weakened. So the flame is zoned adapted to the heat demand of the rail cross-section. The combustion gases are discharged from the mold through channels 11 and 15.

Der Vorwärmebrenner 9 wird während der aluminothermischen Reaktion im Tiegel I entfernt und der aluminothermische Stahl nach Beendigung der Reaktion in bekannter Weise durch Hochschlagen des Tiegelverschlußstiftes 13 zum Ausfließen gebracht. Der flüssige Stahl gelangt über den Verteilergießtopf 6 durch den oder die Einlaufkanäle 15 ins Innere der Gießform 3. Die dem aluminothermischen Stahl folgende Schlacke fließt in den seitlich angeordneten Schlackenkasten 14 ab. Wenige Sekunden danach wird die erstarrte Schlacke zusammen mit demKasten entfernt. Kurze Zeit darauf wird die Gießform 3 abgenommen und die Schweißstelle in an sich bekannter Weise bearbeitet.The preheating burner 9 is used during the aluminothermic reaction removed in crucible I and the aluminothermic steel after completion of the reaction in a known manner by turning up the crucible locking pin 13 to flow out brought. The liquid steel passes through the distribution pot 6 through the or the inlet channels 15 into the interior of the casting mold 3. The aluminothermic steel The following slag flows off into the slag box 14 arranged on the side. Few Seconds thereafter, the solidified slag is removed along with the box. Short Time afterwards, the mold 3 is removed and the weld is known per se Way edited.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. A method for aluminothermic inter-cast welding of workpieces, preferably rails, in which the workpiece ends surrounded by moldings (casting molds) are preheated, characterized in that the preheating takes place by flames striking the riser duct from above.

2. Device for performing the method according to claim 1, characterized by molded bodies (3a to 3c) made of refractory material and manufactured elsewhere, which are advantageously inserted in an insert box (5), by a quick-release device (4) for pressing the molded bodies (3a) to 3c) to the workpieces (1 and 2) to be welded and through a preheating burner (9) arranged in the upper part of the riser (10) within the molded body (3a to 3c).

3. Apparatus according to claim 2, characterized by a pliable cushion (8) between the molded body (3) and the insert box (5).

4. Apparatus according to claim 2, characterized by a laterally arranged Cinder box (14). Publications considered: German Patent Specifications No. 495 777, 734 649.