DE493637C - Verschweissung von Schienen o. dgl. mittels ueberhitzten geschmolzenen Metalls - Google Patents

Description

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AUSGEGEBEN AM
12. MÄRZ 1930

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Yerschweißung von Schienen o. dgl. mittels überhitzten geschmolzenen Metalls innerhalb einer Form. Die Überhitzung des geschmolzenen Metalls geschieht gemäß der Erfindimg in der Weise, daß in oder durch das geschmolzene Metall ein Gas geleitet wird, das mit dem Metall oder mit gewissen Verunreinigungen des Metalls exothermisch reagiert, wodurch das geschmolzene Metall auf einen besonders hohen Grad erhitzt wird, so daß es für Schweißzwecke dienen kann. Dabei kann entweder das überhitzte Metall in die die zu verschweiß enden Teile unigebende Form gegossen werden, oder es kann das geschmolzene Metall in die Form eingebracht und hierauf in die Form das die Überhitzung bewirkende Gas durch das geschmolzene Metall geleitet werden. Endlich kann in · an sich bekannter Weise zu einer kleinen Menge überhitzten geschmolzenen, z. B. auf aluminogenetischem Wege erzeugten Metalls eine neue Menge ungeschmolzenen Metalls zugefügt und nach dessen Schmelzung nunmehr entsprechend der Erfindung Gas eingeleitet werden, wodurch Überhitzung der gesamten Metallmasse eintritt, worauf von neuem Zugabe von ungeschmolzenem Metall und Einleiten von Gas erfolgt, bis die gewünschte Menge geschmolzenen überhitzten Metalls erreicht ist.

Zur Ausführung der Erfindung wird beispielsweise Stahl oder Eisen in einem Behälter geschmolzen und in die Schmelze das mit dieser exothermisch reagierende Gas, \'orzugsweise Sauerstoff oder Chlor, eingeleitet. Leiter Umständen empfiehlt es sich, der Schmelze vor ihrer Überhitzung Zusätze beizufügen, wie z. B. Mangan, Kohle, Silicium, Aluminium usw., die sich mit dem betreffenden Gas, das die Überhitzung bewirkt, besonders gierig verbinden und dadurch diejenigen Mengen des Eisens unverändert lassen, die sonst durch die Gase verbrennen würden.

Um das überhitzte Metall für die Verschweißung von Schienen zu benutzen, werden die Schienenenden mit^einer gewöhnlichen Form umgeben und das geschmolzene überhitzte Metall in die Form gegossen. Die Überhitzung des geschmolzenen Metalls geschieht hierbei vorgängig in einem Tiegel oder Behälter, der vorzugsweise nahe am Boden mit einem Stutzen versehen ist. durch welchen Sauerstoff oder ein anderes Gas in die Schmelze so lange geleitet wird, bis der gewünschte Hitzegrad erreicht wird. Das Verfahren kann aber auch in der Weise ausgeführt werden, daß das geschmolzene Metall in die die zu verschweißenden Teile umgebende Form gegossen und hierauf durch eine in der Form befindliche Öffnung das zur Überhitzung der Schmelze dienende Gas eingeleitet wird.

Obwohl anzunehmen wäre, daß durch die Überhitzung der Schmelze mittels der genannten Gase die Eigenschaften des Metalls infolge der Bildung von Reaktionsprodukten

zwischen Gas und Metall oder dessen Zusätzen verschlechtert werden, haben praktische \^rersuche im Gegenteil gezeigt, daß dies nicht der Fall ist, da das überhitzte Metall so dünnflüssig ist, daß die Verunreinigungen sofort an die Oberfläche des Bades steigen und leicht von ihm getrennt werden können. Selbst bei Anwendung desjenigen Verfahrens, wo die Überhitzung des geschmolzenen Metalls durch Gas erst innerhalb der Schweißform vorgenommen wird, werden irgendwelche im ursprünglichen Metall enthaltene oder durch die Reaktion gebildete \"erunreinigungen durch die Steiger aufsteigen und das überhitzte Metall, welches die Schweißung bewirkt, unverändert lassen. Auf Grund der in der selbsttätig erfolgenden-Trennung von Schmelze und Verunreinigungen liegenden Tatsache ist es vorteilhaft, solche , Desoxydationsmittel, wie z. B. Mangan, Kohle, Silicium, Aluminium usw., dem geschmolzenen Metall beizugeben, die sich in dem geschmolzenen Metall auflösen und mit dem betreffenden Gas in Reaktion treten, wobei eine Beschleunigung der Abscheidung der Fremdstoffe erfolgt.

Das Verfahren ist besonders vorteilhaft für die aluminothermische Schweißung. Es wird hierbei eine gewisse Menge an geschmolzenem Eisen unter Benutzung einer verhältnismäßig geringen Menge von aluminothermischem Gemisch, welches nur dazu dient, das Metall zu schmelzen, ohne es nennenswert zu erhitzen, hergestellt und hierauf der gewünschte Grad der Überhitzung durch Zufuhr von Gas zu dem geschmolzenen Metall bewirkt. Man hat ferner gefunden, daß es zum Schweißen von Schienen u. dgl. nicht nötig ist, das Innere der Form so weit vorzuwärmen, wie es bisher üblich war, ujid daß ferner die starken Einschnürungen in der Form kein Hindernis bilden, wenn die Überhitzung des Metalls innerhalb der Form geschieht, so daß also geringere Zwischenräume zwischen den zu verschweißenden Teilen und den Formwandungen vorgesehen werden können, ohne daß hierdurch die Güte der Schweißung beeinträchtigt wird.

Es ist allerdings schon vorgeschlagen worden, geschmolzenen Stahl zur Verschweißung zu verwenden", wobei die Überhitzung- in einem Ofen vorgenommen wird, bevor der überhitzte Stahl der Schweißform zugeführt wird. Die Erfindung hat gegenüber diesen bekannten Verfahren den Vorteil, daß der Grad der Überhitzung ohne Rücksicht auf Zusammensetzung und Menge des verwendeten Stahls oder Eisens genau eingestellt werden kann, indem abgemessene Gasmengen der Schmelze im Tiegel zugeführt werden können, ohne daß eine schnelle Zerstörung des Tiegels zu befürchten ist, die ohne weiteres eintritt, falls überhitztes Eisen oder Stahl durch andere bekannte Verfahren erzeugt wird.

Ferner ist ein Schweißverfahren für Eisen oder Stahl bekannt, bei welchem die Schweißhitze durch Aufblasen gepreßter, sauerstoffreicher Luft erhöht wird. Dort werden aber die Schweißstellen nicht verflüssigt, sondern nur erweicht, so daß es sich nicht um geschmolzene Metalle handelt. Endlich wurde noch vorgeschlagen, zum Überhitzen geschmolzener Metalle hocherhitzte Gase zu verwenden, die ihre eigene Wärme dem Metall abgeben, nicht aber chemisch mit ihm reagieren. Endlich" ist ein Verfahren zum Verschweißen von Graugußstücken auf aluminothermischern Wege bekannt, bei welchem Gußeisen im geschmolzenen Zustand dem aluminothermischen Gemisch während dessen Reaktion zugesetzt wird und wobei eine Überhitzung nur dadurch verursacht wird, daß der Kohlenstoff des Gußeisens durch das in der aluminothermischen Mischung enthaltene Eisenoxyd oxydiert wird. Die Überhitzung erfolgt also durch einen festen Körper, nicht durch Gase.

Für die praktische Ausführung der Erfin- * dung kommt als die Überhitzung bewirkendes Gas hauptsächlich Sauerstoff in Frage, da dieser geringere Kühlwirkung hat und das überhitzte Metall weniger verunreinigt.

Bei Anwendung des Schweißverfahrens gemäß der Erfindung kann zwischen den Enden der zu verschweißenden Teile eine Lücke, wie es bei dem aluminothermischen Schweißverfahren üblich ist, vorgesehen werden. Da aber der notwendige Überhitzungsgrad auf beliebige Zeit aufrechterhalten werden kann, ist eine Lücke nicht notwendig, da auch ohne eine solche das überhitzte Metall die betreffenden Teile verschweißt. Tatsächlich kann der Grad der Überhitzung so geregelt werden, daß das geschmolzene Metall die zu verschweißenden Teile auf Schweißhitze bringt und so eine einfache und sichere Druckschweißung ermöglicht.

Außer den eingangs erwähnten Gasen Sauerstoff und Chlor, welche sich mit Eisen unter Erzeugung großer Hitze verbinden. kann auch Wasserstoff verwendet werden, der sich mit gewissen Bestandteilen des Stahls, wie z. B. Kohle, unter Entwicklung von großer Hitze verbindet.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zur Verschweißung von Schienen o. dgl. mittels überhitzten geschmolzenen Metalls, dadurch gekennzeichnet, daß die Überhitzung des Metalls durch Einleiten von mit ihm exothermisch reagierenden Gasen erfolgt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene Metall Zusätze enthält, welche noch wirksamer mit dem eingeleiteten Gas reagieren als das Metall.
3. 3. Verfahren nach Anspruch τ und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Überhitzung des geschmolzenen. Metalls durch das Gas in einem Tiegel erfolgt, aus dem es in die Schweißform gegossen wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch r und 2, 'dadurch gekennzeichnet, daß die Überhitzung des geschmolzenen Metalls durch das Gas innerhalb der Schweißform erfolgt.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in ein an sich bekanntes Gemisch einer geringen Menge überhitzten geschmolzenen, z. B. auf aluminogenetischem Wege erzeugten Metalls mit ungeschmolzenem Metall nach dessen Schmelzen Gas eingeleitet und durch abwechselndes Zufügen ungeschmolzenen Metalls und Einleiten von Gas die zur Schweißung nötige Menge überhitzten Metalls erzeugt wird.