CN103203538B - 一种应用于推焦车/装煤车/拦焦车/熄焦车轨道的钢轨的铝热焊方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于焦炉移动机械轨道的铝热焊方法，依次包括以下步骤：安装砂型；钢轨预热；端头预热；浇注铝热焊剂：在化学反应过程中，铁被还原出来，铁由于比重大而沉于坩埚底部，铝氧化成三氧化二铝，三氧化二铝由于相对于铁较轻而浮于坩埚上部，形成熔渣；同时化学反应过程中产生巨大的热量，使坩埚内形成高温的铝热钢水；高温的铝热钢水随即通过浇注口和开口浇入砂型中，将两个钢轨的端头熔化，同时浇注金属本身又作为填充金属，将两个钢轨焊接起来；推瘤。本发明使用预热器对位于砂型中的端头进行预热，预热时间为8-9分钟。因此稳定的控制了端头加热的温度，保证了更好的焊接质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用铝热焊焊接轨道的方法，尤其涉及一种应用于推焦车/装煤车/拦焦车/熄焦车轨道的钢轨的铝热焊方法。
背景技术
作为起重和运输用的轨道在我们的安装工程中经常遇到，但轨道的连接方法中多要求进行铝热焊接，推焦车、装煤车、拦焦车、熄焦车等四大车是焦炉中重要的机械设备，其轨道安装及焊接的好坏直接影响四大车工作情况，而铝热焊的关键是控制轨道加热的温度，将温度控制好才能保证焊接的质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于推焦车/装煤车/拦焦车/熄焦车轨道的钢轨的铝热焊方法。
为实现上述技术目的问题，本发明采取的技术方案为：一种应用于推焦车/装煤车/拦焦车/熄焦车轨道的钢轨的铝热焊方法，其特征在于依次包括以下步骤：
安装砂型：对两根钢轨的端头进行打磨，使端面平直并且洁净和光亮，以清除端头上的附着物；然后将待焊接的两根钢轨的端头放置在砂型内，所述两根钢轨的端头之间的缝隙为24-28㎜；再用弓形卡将砂型固定在钢轨上，然后用封箱泥将砂型的左、右两端密封，使砂型内部形成仅上部有开口的腔室，两个钢轨的端头位于腔室内，并且钢轨的横向两侧不与砂型接触；所述开口用于浇注焊剂；
钢轨预热：应用焊枪沿端头左右各1米处加热，使钢轨8温度达到30℃以上；
端头预热：使用预热器对位于砂型中的端头进行预热，预热时，砂型中的两个冒口棒处冒出的火焰高度一致为445-455毫米，预热时间为8-9分钟；
浇注铝热焊剂：端头预热完成后，立即将坩埚放置在开口的上方，使坩埚的浇注口对应开口；坩埚内设有与钢轨相适配的铝热焊剂；铝热焊剂顶面正中插有作为引信使用的高温火柴；高温火柴的顶端高出焊剂3-5毫米；然后点燃高温火柴，使铝热焊剂立即发生强烈的化学反应，在化学反应过程中，铁被还原出来，铁由于比重大而沉于坩埚底部，铝氧化成三氧化二铝，三氧化二铝由于相对于铁较轻而浮于坩埚上部，形成熔渣；同时化学反应过程中产生巨大的热量，使坩埚内形成高温的铝热钢水；高温的铝热钢水随即通过浇注口和开口浇入砂型中，将两个钢轨的端头熔化，同时浇注金属本身又作为填充金属，将两个钢轨焊接起来；
推瘤：浇注焊剂完成3-4分钟后，撤走坩埚、弓形卡，同时清除砂型两端的封箱泥；浇注焊剂完成5-6分钟后，使用推瘤机进行推瘤；浇注焊剂完成20分钟后，对焊接后的钢轨的焊接区进行打磨，以使车辆在钢轨上平稳运行；
所述铝热焊剂包括铝、氧化铁、铁合金和铁钉屑。
作为本发明进一步改进的技术方案，砂型内还设有固定连接在砂型上的挡块，挡块位于钢轨正上方，挡块和钢轨之间有空隙。
本发明在进行端头预热时，使用预热器对位于砂型中的端头进行预热，预热时，砂型中的两个冒口棒处冒出的火焰高度一致为445-455毫米，预热时间为8-9分钟。因此稳定的控制了端头加热的温度，保证了更好的焊接质量。
附图说明
图1为实施例1的永久中心标板结构示意图。
图2为实施例1的永久基准点的布置示意图。
图3为实施例1的轨枕箱的尺寸偏差示意图。
图4为浇注铝热焊剂前的坩埚、砂型及钢轨结构示意图。
图5为浇注铝热焊剂过程中的坩埚、砂型及钢轨结构示意图。
图6为浇注铝热焊剂完毕后的坩埚、砂型及钢轨结构示意图。
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。
具体实施方式
实施例1
本一种应用于推焦车/装煤车/拦焦车/熄焦车轨道的钢轨的铝热焊方法，其特征在于依次包括以下步骤：
安装砂型：对两根钢轨8的端头进行打磨，使端面平直并且洁净和光亮，以清除端头上的附着物；然后将待焊接的两根钢轨8的端头放置在砂型4内，所述两根钢轨8的端头之间的缝隙为24-28㎜；再用弓形卡将砂型4固定在钢轨8上，然后用封箱泥将砂型4的左、右两端密封，使砂型4内部形成仅上部有开口5的腔室，两个钢轨8的端头位于腔室内，并且钢轨8的横向两侧不与砂型4接触；所述开口5用于浇注焊剂；
钢轨预热：应用焊枪沿端头左右各1米处加热，使钢轨8温度达到30℃以上；
端头预热：使用预热器对位于砂型4中的端头进行预热，预热时，砂型4中的两个冒口棒处冒出的火焰高度一致为445-455毫米，预热时间为8-9分钟；
浇注铝热焊剂：端头预热完成后，立即将坩埚9放置在开口5的上方，使坩埚9的浇注口6对应开口5；坩埚9内设有与钢轨8相适配的铝热焊剂10；铝热焊剂10顶面正中插有作为引信使用的高温火柴；高温火柴的顶端高出焊剂3-5毫米；然后点燃高温火柴，使铝热焊剂立即发生强烈的化学反应，在化学反应过程中，铁被还原出来，铁由于比重大而沉于坩埚9底部，铝氧化成三氧化二铝，三氧化二铝由于相对于铁较轻而浮于坩埚9上部，形成熔渣1；同时化学反应过程中产生巨大的热量，使坩埚9内形成高温的铝热钢水2；高温的铝热钢水2随即通过浇注口6和开口5浇入砂型4中，将两个钢轨8的端头熔化，同时浇注金属本身又作为填充金属，将两个钢轨8焊接起来；
推瘤：浇注焊剂完成3-4分钟后，撤走坩埚9、弓形卡，同时清除砂型4两端的封箱泥；浇注焊剂完成5-6分钟后，使用推瘤机进行推瘤；浇注焊剂完成20分钟后，对焊接后的钢轨8的焊接区进行打磨，以使车辆在钢轨8上平稳运行。
本实施例中，所述铝热焊剂包括铝、氧化铁、铁合金和铁钉屑。此外，砂型4内还设有固定连接在砂型4上的挡块7，挡块7位于钢轨8正上方，挡块7和钢轨8之间有空隙；当高温的铝热钢水2通过浇注口6和开口5浇入砂型4中时，先浇注到挡块7上。
本实施例中，采用的设备主要有：推瘤机、预热燃烧器、焊接砂箱框、磨光机等。其中，轨道型号均为QU100规格的起重机钢轨，轨道扣件有不同规格，在施工中要注意轨道扣件的区分。四大车轨道采用铝热焊进行焊接。装煤车轨道采用70ZM100型压轨器，推焦车轨道采用70TJ100型压轨器，熄焦车轨道采用河南省九州机械配件厂生产的WJK吊车轨道固定件，其中螺栓、螺帽采用不锈钢材料，拦焦车轨道采用河南省长葛市通用机械厂的WJK、HWJK、HDGY系列压轨器。而熄焦车轨道在熄焦塔至迁车台段是铺设道木采用轨道专用垫板配合道钉的方式固定轨道。各轨道的主要工作量如表1所示。
表1：各轨道主要工作量表
| 序号 | 项目名称 | 工作量(t) | 备注 |
| 1 | 推焦车轨道 | 70.918t | 轨道共687米 |
| 2 | 装煤车轨道 | 183.338t | 轨道共576.5米 |
| 3 | 拦焦车轨道 | 59.425t | 轨道共668米 |
| 4 | 熄焦车轨道 | 81.043t | 轨道共911米 |
在进行铝热焊前，首先要做好安装前准备，主要包括：准备好轨道安装所需的图纸、技术资料、安装规范等；进行必要的设计交底和图纸自审、会审，并做记录；编写施工方案，并通过各级审批；落实施工人员并对施人员进行施工技术、施工安全交底，并做好记录；对落实好的轨道堆放场地；准备施工用工机具；深入现场，查看安装位置的实际情况，确定轨道安装所需的条件；与土建公司作好中间交接，对各测量用基准点进行复测检查。
安装轨道前，还应对焦炉轴线和纵、横中心线进行测量检查，并应对前一工序的测量成果进行复测检查，其精度不应低于《焦化机械设备工程安装验收规范》GB50390-2006。附录2的规定。以复测合格的焦炉纵、横向中心线为准，测设轨道安装的基准线，测定以下安装基线：炉体长度控制线及边炭化室中心线；机、焦两侧正面线；推焦机轨道中心线；拦焦机轨道中心线；熄焦车轨道中心线；装煤车轨道中心线。
轨道安装之前，还要根据设计、安装和将来对设备进行检修时的需要，绘制永久中心标板和永久基准点布置图，如图1和图2所示，在图中标明永久中心标板和永久基准点的编号、设置位置。根据安装需要以永久基准线和基准点为准，增设辅助中心标板及基准点。
在安装轨道前，还要先对到场的轨道进行检查，检查钢轨是否符合下列要求：长度允许误差为±5㎜。轨道宽度允许误差为：-2～+1mm；轨底宽度允许误差为：-2～+1mm；轨道全高允许误差为±lmm。横截面与垂直轴线的不对称度：轨底不得超过2mm，轨头不得超过0.6mm；钢轨不允许有超过1mm的因冷矫造成的局部变形，用长度为0.5m的直尺测量；钢轨的弯曲度不得超过l.5mm/m；钢轨不允许有扭曲现象；钢轨端都应垂直于钢轨的纵轴线，端面在任何方向的歪斜量不应超过5mm，飞刺尺寸不大于4mm。
其中，装煤车轨道在焦炉本体区域要预埋轨枕箱，轨枕箱到场也要对其检查。轨枕箱的尺寸偏差为外形尺寸偏差±3㎜，螺栓孔尺寸偏差±2㎜。如图3所示。
而四大车轨道安装时，要采用汽车吊卸轨道时进行吊装摆放到位，特别是装煤车轨道位置最高，采用50t汽车吊进行吊装。测量轨道基础的标高，根据基础实际情况预制不同规格的轨道垫板，以便轨道安装时使用。
其中拦焦机轨道安装：拦焦机第一轨在焦侧操作台钢梁放好后安装，拦焦机第二轨在除尘管道支架及拦焦机第二轨钢结构安装完后安装。拦焦机第一轨距焦炉中心线13.735米，端台和间台区段的轨道先把混凝土基础凿出座浆坑，其长度和宽度比垫板长度和宽度大60～80㎜，座浆坑凿入基础深度不小于30㎜，且座浆层厚度不小于50㎜。将垫板放在座浆层上，调整好标高。在轨道下面铺垫橡胶垫，轨道调整到要求的标高后安装扣件将其固定，再进行二次灌浆。焦炉区段的轨道安装在操作台的钢梁上，轨道下面铺垫橡胶垫，轨道扣件焊接在钢板上。拦焦机第二轨距焦炉中心线23.285米，将准备好的平垫板垫在钢平台上，将轨道调整好后，将垫板与平台焊接，再安装扣件，将轨道固定。
拦焦机轨道调整方法：首先找出轨道中心线，根据焦炉中心线与轨道中心线间的距离，在轨道两端(即焦炉两端)焊线架，挂中心线，用线锤找轨道中心，轨道中心确定后再测量轨道标高。测量标高时可采用水平仪测量，也可在几个炉柱上测出标高，拉上水平线，用水平尺测出里外两根拦焦机轨道标高。调整好的拦焦机轨道应达到下列要求：全长轨面标高±5mm，每5个炭化室轨面标高差±3；各段钢轨道中心线偏差不能超过2.0mm；两轨道的轨距偏差不能超过±2mm；钢轨接合处的缝隙0～3㎜，不能过大或过小；钢轨每米坡度小于1/1000，不能有扭曲现象接头错位允许偏差1.0mm，一般用肉眼观察即可；轨道中心线与两轨间中心线平行度±2mm；钢轨下部垫板应垫好，不许有松动的情况；最后安装好车挡、轮挡。
推焦机轨道安装包括：
安装前准备工作，即在安装前应检查地脚螺栓的中心线，检查土建基础标高和地脚螺栓长度；
轨道安装，即确定轨道中心线，在轨道两端焊中心线架，拉中心线钢丝，挂线锤，检查其中心线，允许偏差为±3mm，两轨道的轨距偏差不能超过±2mm；
测量轨道标高，每根轨道至少有5个以上测点，允许误差±5mm。用预先准备好的垫板调整轨道的标高；
轨道安装后螺栓应露出螺帽3个扣以上，垫板应垫紧；
最后安装好车挡、轮挡。
装煤车轨道安装：装煤车轨道位于焦炉炉顶，轨道下面设有轨枕箱。在烘炉温度达650℃，炉体膨胀基本完了时才能安装调整装煤车轨道。在烘炉后期，现场工作较多，一般在炉温达到650℃以前便将轨枕箱预先准备好，放入炉顶砌砖内，然后将轨道摆上，待炉温达到650℃后调整固定。安装装煤车轨道时应注意以下各点：
第一，先检查装煤车轨枕箱中的地脚螺丝的丝扣是否完整，螺帽拧上后松紧是否合适，在安装后，螺栓至少露出螺帽3个扣。
第二、装煤车轨枕箱埋设前应先检查砖坑尺寸和标高，其偏差±5㎜。轨枕箱安装前1个月应将轨枕箱内用施工图规定的耐热混凝土填满捣固，底面抹平，充分养生。安装轨枕箱时，首先座砖上抹以粘土火泥灰浆，然后放入轨枕箱，找正，找平。割去吊环，四周用火泥灰将勾缝严实、抹平。轨枕箱顶面标高偏差±3㎜.轨枕箱的安装也可用石棉垫或薄钢板将其垫实，找平、找正后再灌浆，以防轨道安装后下沉。
第三、将煤塔部分及炉端台部分的装煤车轨道的中心线及标高找好。端台区的轨道安装，先做好座浆堆，将调整垫板放好，调整到标高后，再安装轨道支架以及轨道，轨道调整到标高后进行二次灌浆。
第四、将炉体部分的铸铁枕和轨道暂时架设于炉体上不固定，轨道下部垫板应垫严。注意不要把轨道临时焊在炉柱横拉条上。
第五、轨道应先校直后再安装，应保证不弯曲。
第六、待炉温达650℃以后在轨道两端安中心线架，挂线找好装煤车轨道中心，两根轨道至轨道中心线距离偏差为±2mm。轨面标高偏差为±3mm。每隔2个炭化室中心距测一点，相邻两点标高差不大于2㎜，调整时，炉区轨道中心线和标高应与煤区轨道一致。
第七、最后安装车挡、轮挡。
熄焦车轨道的安装：熄焦车轨道的安装方法与上述各车轨道大致相同。由于熄焦车车速较快，因此应注意轨道安装质量。全长轨面标高公差为±5mm。每5个炭化室轨面标高差≤2，两条钢轨间距离+2，轨道中心线与两轨间的中心线平行度±1.5mm，安装时应考虑焦炉炉体下沉情况及拦焦机轨道实际标高。轨道应平直不弯曲，垫板应垫紧。熄焦车轨道分两个段，道渣区段的轨道安装在木枕上，钢轨与木枕之间垫专3235的垫板，用普通的道钉连接固定。CL1～12区段的熄焦车轨道安装在预埋钢板上，在安装扣件的钢轨下铺垫一个U型复合橡胶垫板，扣件的安装间距为600mm，轨道扣件的螺栓、螺母采用不锈钢材质，扣件焊接在预埋钢板上。
上述轨道安装完毕后，进行铝热焊，铝热焊主要是通过铝热化学反应实现的。铝热化学反应是一个氧化还原的反应，利用还原金属、金属氧化物、铁合金和铁钉屑按比例配成铝热焊剂，例其中还原金属、金属氧化物例如可以为铝和氧化铁。将铝热焊剂放在特制的坩埚中，用高温火柴点燃，立即引起强烈的化学反应，在反应过程中铁被还原出来，由于铁比重大沉于坩埚底部，铝氧化成氧化铝熔渣较轻浮于上部，同时产生巨大的热量，高温的铝热钢水随即浇入扣在轨缝上的砂型中，将两轨端熔化，浇注金属本身又作为填充金属，将钢轨焊接起来，如图4、图5和图6所示。
四大车轨道均采用铝热焊，铝热焊焊接轨道时，先检查轨道线路的纵向及水平，确认轨道的型号以及焊剂与钢轨相配，松动并拆走轨缝两侧各1-3根轨枕扣件及垫板，轨道预留缝隙26±2㎜，检查轨道端面是否平直并且打磨。准备好砂型，安装好砂型后用弓形卡固定，将坩埚放置在一块干燥地方，检查焊药包是否有破损或受潮现象，将高温火柴插入焊剂顶面正中并使引信部分露出焊剂3-5毫米高度。检查气体，氧气、丙烷气体是否充足，将气体与轨道预热器连接好，将其点燃观察其火焰是否达到预热要求。
测量并记录钢轨的温度，如果轨温低于15℃，应用焊枪沿焊头左右1米处各加热约2分钟，使其达到30℃以上。打开丙烷和氧气对轨道进行预热，注意观察砂型两冒口棒处冒出的火焰是否一致，火焰冒出高度一般在450毫米左右，过高则减小丙烷气阀门，过短增大丙烷气阀门；如果仍然达不到要求，则要检查气源是否充足，管道、预热器是否畅通，必须达标才能预热，轨道预热时间8-9分钟。达到预热时间后，立即放上坩埚，点燃高温火柴进行浇注焊剂。高温火柴点燃时开始记时，浇注完后3-4分钟撤走坩埚、砂型卡具，清除钢轨顶部砂型两侧凸出多余封箱泥，便于推瘤，放置推瘤机，5-6分钟后开始推瘤，焊后20分钟开始打磨。严格控制打磨的质量，以免影响四大车的运行。在轨道焊接过程中，人员的安排很重要，可分三组，每组2-3人，第一组主要负责轨道调整以及预制砂模；第二组负责轨道加热和焊接；第三组负责轨道的恢复和打磨。这样能大大加快轨道焊接的速度。
一个良好的焊点表面丰满光亮、没有气孔、夹渣，切开后其剖面成一整体无气孔与瑕疵。影响到焊接效果的最主要原因是湿气或水气，由于模具、焊粉及被焊接物内均可能吸附水分，因此如何防止或驱除水气，是焊接时必须采取的最重要步骤。另一影响焊接效果的因素是模具及被焊接物的清洁程度，如被焊接物表面的尘土、油脂、氧化物或其它附着物必须清除，使其洁净光亮后才可进行焊接作业，否则焊接后的焊点的导电性能与机械性能将受到影响。如果模具内遗留的残渣不完全清除，将造成焊点表面不平滑、不光亮。焊剂的防潮和轨道表面的清洁很重，在焊接前一定要仔细检查。总之，四大车轨道的安装关键是控制轨道的中心和标高，而铝热焊侧是控制轨道加热的温度，将温度控制好才能保证焊接的质量。本应用于推焦车装煤车拦焦车熄焦车轨道的钢轨的铝热焊方法在进行端头预热时，使用预热器对位于砂型中的端头进行预热，预热时，砂型中的两个冒口棒处冒出的火焰高度一致为445-455毫米，预热时间为8-9分钟。因此稳定的控制了端头加热的温度，保证了更好的焊接质量。
Claims (2)
1.一种应用于推焦车/装煤车/拦焦车/熄焦车轨道的钢轨的铝热焊方法，其特征在于依次包括以下步骤：
安装砂型：对两根钢轨(8)的端头进行打磨，使端面平直并且洁净和光亮，以清除端头上的附着物；然后将待焊接的两根钢轨(8)的端头放置在砂型(4)内，所述两根钢轨(8)的端头之间的缝隙为24-28㎜；再用弓形卡将砂型(4)固定在钢轨(8)上，然后用封箱泥将砂型(4)的左、右两端密封，使砂型(4)内部形成仅上部有开口(5)的腔室，两个钢轨(8)的端头位于腔室内，并且钢轨(8)的横向两侧不与砂型(4)接触；所述开口(5)用于浇注焊剂；
钢轨预热：应用焊枪沿端头左右各1米处加热，使钢轨(8)温度达到30℃以上；
端头预热：使用预热器对位于砂型(4)中的端头进行预热，预热时，砂型(4)中的两个冒口棒处冒出的火焰高度一致为445-455毫米，预热时间为8-9分钟；
浇注铝热焊剂：端头预热完成后，立即将坩埚(9)放置在开口(5)的上方，使坩埚(9)的浇注口(6)对应开口(5)；坩埚(9)内设有与钢轨(8)相适配的铝热焊剂(10)；铝热焊剂(10)顶面正中插有作为引信使用的高温火柴；高温火柴的顶端高出焊剂3-5毫米；然后点燃高温火柴，使铝热焊剂立即发生强烈的化学反应，在化学反应过程中，铁被还原出来，铁由于比重大而沉于坩埚(9)底部，铝氧化成三氧化二铝，三氧化二铝由于相对于铁较轻而浮于坩埚(9)上部，形成熔渣(1)；同时化学反应过程中产生巨大的热量，使坩埚(9)内形成高温的铝热钢水(2)；高温的铝热钢水(2)随即通过浇注口(6)和开口(5)浇入砂型(4)中，将两个钢轨(8)的端头熔化，同时浇注金属本身又作为填充金属，将两个钢轨(8)焊接起来；
推瘤：浇注焊剂完成3-4分钟后，撤走坩埚(9)、弓形卡，同时清除砂型(4)两端的封箱泥；浇注焊剂完成5-6分钟后，使用推瘤机进行推瘤；浇注焊剂完成20分钟后，对焊接后的钢轨(8)的焊接区进行打磨，以使车辆在钢轨(8)上平稳运行；
所述铝热焊剂包括铝、氧化铁、铁合金和铁钉屑。
2.根据权利要求1所述的一种应用于推焦车/装煤车/拦焦车/熄焦车轨道的钢轨的铝热焊方法，其特征在于：砂型(4)内还设有固定连接在砂型(4)上的挡块(7)，挡块(7)位于钢轨(8)正上方，挡块(7)和钢轨(8)之间有空隙。
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