DE19702410C1 - Reaktionstiegel für eine aluminothermische Schienenschweißvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Reaktionstiegel für eine alumi­ nothermische Schienenschweißvorrichtung.

Bei aluminothermischen Schienenschweißverfahren, den sogenann­ ten Thermit®-Schmelzschweißverfahren, wird eine chemische Re­ aktion zur Erzeugung eines heißflüssigen Zusatzwerkstoffes aus­ genutzt, d. h. die große Affinität des Aluminiums zum Sauer­ stoff, um Schwermetalloxide, bevorzugt Eisenoxid, zu reduzie­ ren.

Die Thermit®-Schweißportion, deren Grundbestandteile Eisenoxid und Aluminium sind, wird in einen Reaktionstiegel eingebracht, der oberhalb der zu verschweißenden, von einer Gießform umgebe­ nen Schienenenden angeordnet wird. Die aluminothermische Reak­ tion läuft nach dem punktförmigen Entzünden mit einem Spezial­ zündstab in dem Tiegel in wenigen Sekunden unter starker Wärme­ entwicklung ab. Die etwa 2500°C heißen Reaktionsprodukte tren­ nen sich danach, wobei die spezifisch leichtere Schlacke auf dem Eisen schwimmt. Der heißflüssige Thermit®-Stahl wird so­ dann aus dem unteren Ende des Reaktionstiegels, welches mit ei­ nem schmelzbaren Pfropfen versehen ist, in die Gießform gegos­ sen und verschweißt die Schienenenden durch Zwischen- und Um­ guß.

Im Prinzip können nach dem Thermit®-Schweißverfahren Werk­ stücke aller Art mit beliebigen Querschnitten neu oder zur Re­ paratur verschweißt werden. Seine größte Verbreitung hat das aluminothermische Schweißverfahren wegen seiner einfachen und von äußeren Energiequellen unabhängigen Ausführung bei der Schienenschweißung gefunden. Die in den Reaktionstiegel einge­ brachte Schweißportion ist in ihrer Menge und Zusammensetzung auf das Schienenprofil und den Schienenwerkstoff abgestimmt. Der Reaktionstiegel wird üblicherweise aus Magnesit hergestellt und mit einem entsprechenden Tiegelstöpsel ausgestattet. Nach dem Zünden der Schweißportion wird auf den konisch ausgebilde­ ten Reaktionstiegel eine Abdeckhaube aus Metall aufgesetzt und mit dem Reaktionstiegel fest verbunden. Zur Befestigung des Re­ aktionstiegels, der nach der Reaktion mehrfach wieder benutzt werden kann, ist eine relativ aufwendige, schwere und kompli­ zierte Haltevorrichtung vorgesehen, die an der Schiene montiert wird und ein Verschwenken des Reaktionstiegels um eine verti­ kale Achse in den Bereich der Gießform ermöglicht. Insgesamt ist für den Einsatz des Reaktionstiegels eine Vielzahl von Vor­ richtungsbestandteilen notwendig, die zur Schweißstelle trans­ portiert und dort zeitaufwendig zusammengesetzt werden müssen.

Aus der EP-B-0 407 240 ist eine aluminothermische Schweißvor­ richtung bekannt, die aus einem Reaktionstiegel und einer die­ sem Tiegel angepaßten Gießform besteht. Er ist im Boden leicht konisch ausgebildet und für eine einmalige aluminothermische Schweißung einsetzbar. Er weist keine äußere Schutzhülle auf und ist daher sehr bruchanfällig. Außerdem ist er relativ schwer und dadurch im Gleis schwierig zu handhaben.

Die Erfindung zielt darauf ab, einen Reaktionstiegel zu schaf­ fen, der wesentlich einfacher als die bisherigen Reaktionstie­ gel ausgebildet ist und außerdem eine aufwendige Haltevorrich­ tung vermeidet und dabei leichter zu handhaben ist.

Der erfindungsgemäße Reaktionstiegel ist dadurch gekennzeich­ net, daß er durch eine zylindrische Tiegelhülle 1 aus Metall­ blech gebildet ist, die in ihrem Inneren mit einer feuerfesten Auskleidung 4 ausgestattet ist, wobei im ebenen Tiegelboden eine zentrale Öffnung 5 ausgespart ist, welche mit einem Dich­ tungsmaterial versehen ist, wobei die Tiegelhülle 1 einen Deckel 3 sowie einen Tragegriff 2 aufweist und zugleich den Transportbehälter für die Schweißportion bildet, die unmittel­ bar auf eine Gießform aufsetzbar sowie gegebenenfalls an dieser festlegbar ist.

Durch die Erfindung wird somit ein Transportbehälter für die Schweißportion geschaffen, der zugleich als Reaktions- bzw. Schmelztiegel dient und der unmittelbar an der Gießform form- und/oder kraftschlüssig festgelegt werden kann, wodurch sowohl die Ausbildung eines speziell geformten und kostenaufwendigen Tiegels als auch eine gesonderte Haltevorrichtung für diesen vermieden wird.

Die Schweißportion kann beispielsweise in einem Sack oder in einer Dose verpackt in dem Tiegel transportiert werden, wobei nach dem Zünden der Schweißportion die Verpackung schmilzt bzw. verbrennt.

Vorzugsweise wird ein Reaktionstiegel verwendet, welcher da­ durch gekennzeichnet ist, daß er eine Höhe von 200 bis 800 mm aufweist und die Wandstärke der feuerfest ausgekleideten Tie­ gelhülle und des Tiegelbodens 5 bis 60 mm beträgt und sein Durchmesser 100 bis 1000 mm ist.

Zweckmäßigerweise ist die Öffnung im ebenen Tiegelboden 5 bis 40 mm groß und wird dabei von einem Tiegelstöpsel verschlossen, der beim Kontakt mit dem flüssigen, heißen, aluminothermischen Reaktionsgemisch durchschmilzt und dann das flüssige Reakti­ onsgemisch in die darunter befindliche Gießform laufen läßt.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel un­ ter Bezugnahme auf die angeschlossene Zeichnung näher erläu­ tert, welche in Fig. 1 einen Reaktionstiegel gemäß der Erfin­ dung zeigt.

Der dargestellte Reaktionstiegel besteht aus einer zylindri­ schen Tiegelhülle 1 aus Metallblech, z. B. aus Weißblech, die mit einem Tragegriff 2 und einem Deckel 3 versehen ist. In die zylindrische Tiegelhülle 1 wird der eigentliche Reaktionstiegel in Form einer Auskleidung 4 aus einem Sandgemisch eingestampft oder eingeschossen und in eine zentrale Bodenöffnung 5 der zy­ lindrischen Tiegelhülle 1 und der Auskleidung 4 ein Dichtungs­ material anstatt eines Tiegelstöpsels eingearbeitet. In die Auskleidung der zylindrischen Tiegelhülle wird die Schweißpor­ tion entweder in einer handelsüblichen Blechdose oder in einem üblichen Kunststoffsack oder in einer sonstigen Umhüllung ver­ packt eingebracht, wobei die Portion etwa ¾ des Reaktionstie­ gels füllt. Nach dem Aufsetzen des Reaktionstiegels auf eine Gießform und dem form- und/oder kraftschlüssigen Festlegen des Reaktionstiegels an der Gießform, z. B. mit Hilfe eines An­ schlagrandes an der Gießform, wird Deckel 3 abgenommen und die Schweißportion mit Hilfe eines Spezialzündstabes gezündet, worauf der Deckel wieder angebracht wird.

Sobald die Reaktion stattfindet, schmilzt das Dichtungsmaterial in der Bodenöffnung des Reaktionstiegels und der schmelzflüs­ sige Stahl strömt in die Gießform. In der Praxis hat sich ge­ zeigt, daß infolge der zylindrischen Gestalt und des ebenen Bo­ dens des Reaktionstiegels die Schweißportion besonders ruhig reagiert.

Nach dem Beenden des Schweißvorgangs kann die Tiegelhülle 1 vorteilhaft alle im Verlaufe des Schweißvorgangs angefallenen Abfälle, wie Formenreste, Schlacke usw. aufnehmen, wodurch de­ ren Entsorgung vereinfacht wird.

Die Erfindung ermöglicht es, mit einem wesentlich geringeren Aufwand an Vorrichtungen, Gewicht und Personal auszukommen als bisher.

Es versteht sich, daß die Größe der Tiegelhülle den jeweiligen Schweißerfordernissen angepaßt werden kann.

Claims (3)

1. Reaktionstiegel für eine aluminothermische Schienenschweiß­ vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß er durch eine zy­ lindrische Tiegelhülle (1) aus Metallblech gebildet ist, die in ihrem Inneren mit einer feuerfesten Auskleidung (4) aus­ gestattet ist, wobei im ebenen Tiegelboden eine zentrale Öffnung (5) ausgespart ist, welche mit einem Dichtungsmate­ rial versehen ist, wobei die Tiegelhülle (1) einen Deckel (3) sowie einen Tragegriff (2) aufweist und zugleich den Transportbehälter für die Schweißportion bildet, die unmit­ telbar auf eine Gießform aufsetzbar sowie gegebenenfalls an dieser festlegbar ist.

2. Reaktionstiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Höhe von 200 bis 800 mm aufweist und die Wandstärke der feuerfest ausgekleideten Tiegelhülle und des Tiegelbo­ dens 5 bis 60 mm beträgt und sein Durchmesser 100 bis 1000 mm ist.

3. Reaktionstiegel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß er im Tiegelboden eine Öffnung von 5 bis 40 mm auf­ weist.