EP1274533A1 - Device for aluminothermic welding of two ends of a rail - Google Patents

Device for aluminothermic welding of two ends of a rail

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Publication number
EP1274533A1
EP1274533A1 EP01929498A EP01929498A EP1274533A1 EP 1274533 A1 EP1274533 A1 EP 1274533A1 EP 01929498 A EP01929498 A EP 01929498A EP 01929498 A EP01929498 A EP 01929498A EP 1274533 A1 EP1274533 A1 EP 1274533A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
casting
rail
molten steel
reaction
bolt
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01929498A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jan Hantusch
Michael Steinhorst
Frank Kuster
Ron Moller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Elektro Thermit GmbH and Co KG
Original Assignee
Elektro Thermit GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Elektro Thermit GmbH and Co KG filed Critical Elektro Thermit GmbH and Co KG
Publication of EP1274533A1 publication Critical patent/EP1274533A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K23/00—Alumino-thermic welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/26—Railway- or like rails

Definitions

  • the invention relates to a device according to the preamble of claim 1.
  • the aluminothermic welding of two rail ends is considered to be particularly advantageous for practical reasons, in particular with regard to the type of energy required to produce a molten weld metal. Because this is only applied via a chemical reaction.
  • the rail ends which are spaced apart from one another, are placed in a casting mold which symmetrically overlaps this welding joint, a reaction crucible being fixed above the casting mold in a special holding device, which is initially closed on the bottom side by a melt insert and into which at the beginning the Weld is filled with an aluminothermic portion of weld.
  • This consists of a fine-grained mixture, the essential components of which are aluminum and iron oxide, to which alloying elements may be added in order to provide certain metallurgical properties of the weld metal structure, which are adapted to the properties of the rails to be connected.
  • the aluminothermic mixture can be ignited, for example, by means of an ignition stick or another ignition source, whereupon the reaction triggered thereby leads to a reduction in the iron oxide and to the oxidation of the aluminum, in particular to the formation of a steel melt on which the aluminum oxide essentially consists existing slag floats. After the melt and slag have been separated, the melt insert which closes the bottom opening of the crucible is melted, whereupon the steel melt is introduced into the casting mold.
  • the intermediate casting area formed by the melt between the rail ends within the casting mold finally solidifies and forms the weld metal structure.
  • the quality of the welded connection produced in this way is influenced by numerous factors, the duration and intensity of the preheating of the rail ends, alloy elements contained in the melt, the type of casting process and the type of flow guidance of the melt within the casting mold being mentioned merely by way of example are.
  • cooling and solidification conditions should be prevented in which molten areas are surrounded by a solidified structure, since this leads to the formation of cavities, pores and the like.
  • turbulent flow conditions within the casting space of the casting mold as well as the formation of splashes should be avoided.
  • the temperature of the melt flowing into the casting mold should ideally be such that a sufficient amount of heat is introduced into the casting mold, particularly in those places where strong cooling or low mass accumulation occurs the solidification sets in relatively quickly.
  • casting processes which are designed in the manner of an increasing casting.
  • the essential feature of this casting process is that the steel melt is introduced into the casting chamber via one or both of the risers extending laterally to the casting chamber, so that the melt entering the casting chamber in the region of the rail foot fills it progressively from bottom to top.
  • the process of rising castings is characterized by a relatively uniform, at least turbulent flow guidance within the casting mold - however, due to the comparatively long flow paths, starting from entering a riser up to the area of the rail head, there is significant cooling. For this reason, this casting process generally requires careful preheating, in particular of the rail web and the rail head.
  • the object of the invention to provide a device of the type described in the introduction, in which, with the greatest possible avoidance of turbulent flow conditions and the associated harmful effects, a uniform solidification of the intermediate casting structure between the rail ends is achieved.
  • This object is achieved in such a device by the features of the characterizing part of claim 1. It is essential to the invention that, in deviation from the prior art set out above, the casting mold and / or the reaction crucible is / are designed with the proviso that a casting process is given which proceeds simultaneously in the manner of an increasing and a decreasing casting. The steel melt present in the reaction crucible thus reaches the upper and lower ends of the casting chamber at the same time.
  • the casting process is regularly carried out symmetrically with respect to a longitudinal median plane of the rail ends, and thus via at least two risers on both sides of the rails.
  • asymmetrical pouring using only one riser is also possible.
  • a reaction crucible known per se which has an outlet opening on the bottom into which a crucible stopper or a comparable closure body, which is intended for at least partial melting, is inserted, through which the action crucible is initially closed.
  • the casting mold is provided in a manner known per se with a bar, a component whose purpose is to absorb the kinetic energy of the molten steel penetrating into the casting mold in free fall and to laterally - in a plane perpendicular to the longitudinal direction of the rail - with respect to one Distribute the median longitudinal plane of the rail ends in the form of two partial flows.
  • An embodiment of the casting mold according to the invention can be seen in a flow divider, the purpose of which is to divide each of the two partial streams again, namely in a first portion introduced directly into the top of the casting space and a second portion, initially in the riser and above it in the area of the rail foot on the underside into the casting space.
  • the design of such a flow divider can in principle be carried out as desired. It is only essential that there is a preferably quantifiable division of each partial flow into the two parts mentioned.
  • the bolt is regularly placed relative to the steel melt striking it in such a way that the steel melt hits it in the middle.
  • off-center impact is equally possible.
  • the top side of the bar can be particularly advantageously designed with a view to exerting a guiding effect on the molten steel, for example in that, starting from the area of impact of the molten steel, the surfaces of the bar have an inclined course in the direction of the desired outflow.
  • claims 6 and 7 are directed to a possible constructive specification of the flow divider.
  • the features of claims 7 and 8 are directed to the structural parameters of a flow divider which determine the quantitative ratio of the two portions of the molten steel in accordance with claims 6 and 7. It is assumed here that the partial flow of the molten steel, which is led from the bolt under the influence of gravity, is essentially divided according to an effective area ratio of two cross-sections, namely the inlet cross-sections of the connecting lines to the riser on the one hand and into the casting chamber on the other hand.
  • claims 10 to 12 are directed to an alternative embodiment of a mold. It is essential here that the bar itself partially takes on the function of a flow divider insofar as it is regularly set up so that the molten steel is divided into four partial flows, two of which are continued in the longitudinal direction of the rail and two transverse to the longitudinal direction of the rail, in turn continued from each other are.
  • the partial flows in the longitudinal direction of the rail are intended for introduction into the upper part of the casting space, whereas the other two partial flows are intended for introduction into the upper ends of two risers placed laterally with respect to the casting space.
  • a casting process which is symmetrical with respect to a longitudinal center plane of the rail ends and a transverse center plane of the casting chamber is generally preferred - an asymmetrical solution in which, for example, only a riser is used in the course of the rising casting, is equally possible.
  • a recess in the top of the bar which acts as the primary receptacle for the steel melt emerging from the reaction crucible in free fall, can also contribute to the formation of calmed flow conditions within the mold.
  • the melt first fills this recess, the Overflow is subsequently divided in the manner of a rising and a falling casting.
  • claims 14 and 15 are directed to basic alternatives for the design of the bolt. This is regularly designed as a separate component from the mold and only loosely inserted into it. Removing the bar is advantageous when preheating the mold.
  • the bar can also form an integral part of the mold, since preheating can also be carried out via the riser (s). For example, the bar can be divided in the middle, so that one bar half is firmly connected to each of the two mold halves.
  • claims 16 and 17 relate to an alternative embodiment of the subject matter of the invention, which differs from the one described above in that a conventional casting mold is now used and the reaction crucible has been adapted to the subject matter of the invention.
  • the purpose of this adaptation is to introduce the steel melt formed as a result of the aluminothermic reaction simultaneously into the riser (s) on the one hand and in the upper region of the casting chamber, so that in turn there is a casting process which is carried out simultaneously in the manner of a rising and a falling casting expires. It is essential for this embodiment that all outflow openings of the reaction vessel open at the same time.
  • FIG. 1 shows a device according to the invention for welding two rail ends in partial vertical section
  • Fig. 2 is an enlarged partial view of an area II of Figure 1 in vertical section.
  • Fig. 3 is a view corresponding to a section plane III-III of Fig. 2;
  • FIG. 4 is a partial illustration of a view according to a section plane IV-IV of FIG. 3;
  • FIG. 5 shows an alternative embodiment of a device according to the invention in partial view in accordance with a vertical sectional plane similar to that of FIG. 1.
  • FIG. 1 denotes a reaction crucible, which is received in a holding device (not shown in the drawing) above two rail ends 2 to be connected to one another by intermediate casting welding.
  • the rail ends 2 to be connected are spaced apart from one another at the end face while leaving a weld joint 3, the weld joint being located within a casting mold 4 composed of two mold halves.
  • the two mold halves of the casting mold which are mirror images of one another, are attached laterally to the rail ends to be connected and extend symmetrically on both sides of the weld joint 3. They are fastened to one another in a manner not shown in the drawing.
  • the casting mold 4, which is likewise made in a manner known per se, surrounds a casting space which, perpendicular to the plane of the drawing in FIG. 1, through the end faces of the rail ends 2 to be connected and on the underside and laterally through the walls of the casting mold 4 facing the weld joint 3 is bordered.
  • the reaction crucible 1 is held above the casting mold 4 such that its outflow opening 5 is located in a central area above the weld joint 3.
  • a cover 6, the purpose of which will be explained in the following, is placed on the upper edge 7 of the reaction container 1 and forms the top end of the device. 8 in the area of the upper boundary 7 are diametrically opposed to one another. overlying handles designated for transporting the reaction crucible 1.
  • the profile of the rail ends to be connected is characterized by a rail head 9, a web 10 and a rail foot 11, with the mouth openings in the area of the rail foot 11, namely on its upper lateral extremities 12 are two risers 13, the longitudinal axes of which extend within a plane that runs perpendicular to a longitudinal center plane of the rail ends 2 to be connected, in such a way that the two risers 13 form an approximately V-shaped configuration with respect to the mentioned longitudinal center plane.
  • the upper end 14 of the mold 4 and in particular the upper mouth openings of the risers 13 are open.
  • the casting mold 4 is first placed in a symmetrical arrangement with respect to the welding joint 3 and the casting space, in particular any gaps between the mold halves on the one hand and the rail ends on the other hand, is sealed, for example, by foundry sand.
  • the reaction crucible 1 is then placed above the weld joint 3, using the holding device mentioned at the outset, a fine-grained aluminothermic mixture being located therein, the essential components of which are aluminum on the one hand and iron oxide on the other.
  • the outflow opening 5 of the reaction crucible 1 is closed by a crucible stopper (not shown in the drawing) or a melting insert that is comparable with this functionally. It is essential for the melting insert or the crucible stopper that this is a closure body acts, which expose the outlet opening 5 after exposure to heat after a defined period of time.
  • the aluminothermic mixture within the reaction bar 1 is subsequently, for example, by means of an ignition stick or another
  • Ignition device ignited and initiated the aluminothermic reaction in this way. Immediately after this, the cover 6 is placed on the reaction crucible 1.
  • the ensuing aluminothermic reaction leads to a reduction of the iron oxide and finally to the formation of a slag 17 floating on molten steel 16.
  • the purpose of the cover 6 in this reaction phase is mainly to uncontrolled discharge of molten material, in particular in the case of a restless reaction To prevent steel. In this respect, it is only a protective device that serves to protect the immediate vicinity of the welding point.
  • the discharge opening 5 is released and the closure member located here is designed such that the period of time that elapses until it opens as a result of melting through is sufficient to allow the flow of the to enable aluminothermic reaction including the separation of steel and slag within the reaction crucible 1.
  • a bolt is designated by 18, here an approximately cuboidal component, which is of the same material as the casting mold 4 and is located within the casting space mentioned at a distance above the rail head 9 near the upper end 14.
  • the bar 18 extends transversely to the longitudinal direction of the rail and symmetrically with respect to a common longitudinal center plane of both rail ends 2.
  • the bar 18 is otherwise dimensioned in relation to the passage cross section of the casting space 4 of the casting mold 4 in its central region such that the - as in Fig.
  • the vertical end face 23 of the bar 18 in the drawing plane of FIG. 3 opposite wall of the casting chamber is designated, which has a slope towards the underside of the casting mold 4 and its longitudinal center plane.
  • the wall 22 is adjoined - seen symmetrically with respect to a vertical longitudinal center plane of the bolt 18 - by convexly curved inlet walls 24 which extend vertically and otherwise essentially adjoin the lateral vertical edges 18 'of the bolt 18.
  • the inlet walls 24, the end face 23 and the wall 22 delimit an essentially vertical passage 25 which leads into the casting space. What is essential for this passage 25 is the arrangement of the wall 22 which is inclined towards the longitudinal center plane of the rails, the significance of which will be discussed in the following.
  • the recess 26 extends up to an upper free edge 28 in the vicinity of the upper end of the casting mold 4. This is also only to be understood as an example.
  • the level 29 of the underside 30 of the recess 26 is located below the level 31 of the top 32 of the latch 18. It is now essential that the height difference of the levels 29, 31 in connection with the cross-sectional dimensioning of the recess 26 and the cross-section of the passage 25 be dimensioned accordingly are that the molten steel hitting the bar 18 in the center according to FIG. 1, which is deflected in half on the right and left sides - as seen in the longitudinal direction of the rail - in accordance with a defined ratio of parts on the one hand via the passage 25 into the casting space in the manner of a falling cast and, on the other hand, via the recess 26 and the riser 13 in the region of the rail foot in the manner of an ascending cast into the casting space.
  • the parameters for the structural dimensioning of this division ratio are the geometry of the passage 25, the dimensioning and arrangement of the recess 26, in particular relative to the width of the bolt 18, the cross-sectional areas of the passage 25 and the recess 26, and the spatial arrangement of the passage 25 and the recess 26 relative to the bolt 18 are available.
  • melt pool is formed primarily in the rail foot area, on the one hand in a central area, namely via the
  • the uniform flow of the melt along the inside of the walls 22 also contributes significantly to the suppression of turbulence, as a result of which a free fall of the melt is avoided and the melt is guided as far as possible into the region of the melt bath initially at the bottom.
  • a conventional reaction crucible was used, the casting mold having been modified with a view to providing such a casting process which is designed in the manner of a falling and an increasing casting.
  • a conventional casting mold and designing the outflow of the reaction crucible, in particular the bottom area thereof, in such a way that a casting process takes place in connection with certain dimensions of the casting mold after the reaction crucible has been tapped, which process occurs due to the simultaneity of falling and rising casting is characterized.
  • drawing figure 5 for this purpose, reference is made to drawing figure 5 below.
  • FIG. 5 shows a casting mold 33 which differs from that in accordance with the previous exemplary embodiment in that a recess 26 is absent and consequently the walls 22 of the casting chamber are designed to be closed up to the region of the upper edge 28.
  • the risers 13 are designed and arranged in the same way as those of the previous approached embodiment. In this respect, it is a conventional casting mold which, depending on the type of introduction of the melt, is set up for a falling or rising casting, molten steel hitting the middle 34 of the bar 18 and flowing smoothly to both sides.
  • reaction crucible 35 designates a reaction crucible, which is designed in the same way as the reaction crucible 1 for carrying out the aluminothermic reaction, but which has undergone a special adaptation to the casting mold 33 on the bottom side.
  • This adaptation is used to provide such a casting method, which is applied simultaneously in the manner of a rising and a falling casting as in the above exemplary embodiment.
  • the bottom 36 of the reaction plunger 35 has a central outflow opening 37 and two outflow openings 37 ′ on the edge.
  • the central outflow opening 37 is assigned a bore, the axis of which extends perpendicular to the plane of the bottom 36 and in particular centrally to the bolt 18, so that a molten steel emerging via the outflow opening 37 would strike the center 34 of the bolt 18.
  • the edge-side outflow openings 37 ' are assigned bores, the axes of which extend inwards and are arranged in particular with the proviso that the molten steel emerging from these outflow openings 37' is guided in the direction of the top-side outlet openings 38 of the risers 13.
  • crucible plugs, melting inserts or similarly acting closure bodies are inserted into the outflow openings 37, 37 'and are arranged with one another in such a way that the opening times are the same for all closure openings 37, 37'.
  • the tapping takes place simultaneously in all outflow openings 37, 37 ', so that the casting mold 33 simultaneously over the bar 18 in the manner of a falling cast and over the risers 13 in accordance with Art of a rising casting, which in turn has the positive effect for the Solidification process, namely the setting of largely calm flow conditions results.
  • the arrangement of the outflow openings on the edge shown in FIG. 5, in particular the holes in the base 36 assigned to them, serves only the purpose of improving the guidance of the emerging steel melt in the direction of the orifices 38 of the risers.
  • the bores assigned to the outflow openings 37 'on the edge can in particular also extend coaxially with the risers 13 and this is only a question of the areal placement of the outflow openings 37, 37' relative to the orifices 32 of the risers.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)

Abstract

A device for aluminothermic welding of two ends of a rail, i.e. a casting mould (4) which is open on the upper side thereof, provided with a central casting area which is defined by the ends of the rails which are distanced from each other by a welding groove (3) and defined by the walls of said casting mould (4), in addition to comprising at least one riser to the side of the casting area, said riser being permeably connected to the casting chamber exclusively in the region of the foot (11) of the rail, wherein a reaction pot (1) is provided on the bottom thereof with an outflow device causing the steel melt to flow out of the reaction pot (1) into the casting mould (4). In order to avoid turbulent flow conditions inside the casting mould and to homogenize the solidification of an intermediate cast structure between the ends of the rails, the device is embodied in such a way that the steel flowing out of the reaction pot (1), upon termination of an aluminothermic reaction and after separation of the steel and slag, enters the casting chamber directly in the form of a falling stream and enters the at least one riser (13) in the form of a rising stream. The above-mentioned measures result in a better welded product in terms of quality in comparison with prior art, said product being devoid of welding errors and structural errors.

Description

B E S C H R E I B U N G DESCRIPTION
Vorrichtung zur aluminothermischen Verschweißunq zweier SchienenendenDevice for the aluminothermic welding of two rail ends
Die Erfindung bezieht auf eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device according to the preamble of claim 1.
Die aluminothermische Verschweißung zweier Schienenenden, insbesondere bei Arbeiten im verlegten Gleis wird aus praktischen Gründen als besonders vorteilhaft angesehen, insbesondere mit Hinblick auf die Art der zur Erzeugung eines schmelzflüssigen Schweißguts erforderlichen Energie. Denn diese wird ausschließlich über eine chemische Reaktion aufgebracht. Zur Durchführung einer Schweißung werden die unter Belassung einer Schweißfuge voneinander beabstandeten Schienenenden in eine, diese Schweißfuge symmetrisch überdeckende Gießform eingesetzt, wobei oberhalb der Gießform in einer besonderen Haltevorrichtung ein Reaktionstiegel fixiert wird, der bodenseitig zunächst durch einen Schmelzeinsatz verschlossen ist und in den zu Beginn der Schweißung eine aluminothermische Schweißportion eingefüllt wird. Diese besteht aus einem feinkörnigen Gemenge, dessen wesentliche Komponenten Aluminium und Eisenoxid sind, denen gegebenenfalls Legierungselemente zugemischt werden, um bestimmte metallurgische Eigenschaften des Schweiß- gutgefüges bereitzustellen, die an die Eigenschaften der zu verbindenden Schienen angepasst sind. Die Zündung des aluminothermischen Gemisches kann beispielsweise über ein Zündstäbchen oder eine sonstige Zündquelle erfolgen, woraufhin es infolge der hierdurch ausgelösten Reaktion zu einer Reduktion des Eisenoxides und zur Oxidation des Aluminiums, insbesondere zur Ausbildung einer Stahlschmelze kommt, auf der die im Wesentlichen aus Alu- miniumoxid bestehende Schlacke aufschwimmt. Nach erfolgter Trennung von Schmelze und Schlacke erfolgt ein Durchschmelzen des die bodenseitige Öffnung des Tiegels verschließenden Schmelzeinsatzes, woraufhin die Stahlschmelze in die Gießform eingeführt wird.The aluminothermic welding of two rail ends, particularly when working in the laid track, is considered to be particularly advantageous for practical reasons, in particular with regard to the type of energy required to produce a molten weld metal. Because this is only applied via a chemical reaction. To carry out a weld, the rail ends, which are spaced apart from one another, are placed in a casting mold which symmetrically overlaps this welding joint, a reaction crucible being fixed above the casting mold in a special holding device, which is initially closed on the bottom side by a melt insert and into which at the beginning the Weld is filled with an aluminothermic portion of weld. This consists of a fine-grained mixture, the essential components of which are aluminum and iron oxide, to which alloying elements may be added in order to provide certain metallurgical properties of the weld metal structure, which are adapted to the properties of the rails to be connected. The aluminothermic mixture can be ignited, for example, by means of an ignition stick or another ignition source, whereupon the reaction triggered thereby leads to a reduction in the iron oxide and to the oxidation of the aluminum, in particular to the formation of a steel melt on which the aluminum oxide essentially consists existing slag floats. After the melt and slag have been separated, the melt insert which closes the bottom opening of the crucible is melted, whereupon the steel melt is introduced into the casting mold.
Der durch die Schmelze zwischen den Schienenenden innerhalb der Gießform gebildete Zwischengußbereich erstarrt schließlich und bildet das Schweißgut- gefüge.The intermediate casting area formed by the melt between the rail ends within the casting mold finally solidifies and forms the weld metal structure.
Bekanntermaßen wird die Qualität der auf diese Weise hergestellten Schweiß- Verbindung von zahlreichen Faktoren beeinflusst, wobei lediglich beispielhaft die Dauer und Intensität der Vorwärmung der Schienenenden, in der Schmelze enthaltene Legierungselemente, die Art des Gießverfahrens und die Art der Strömungsführung der Schmelze innerhalb der Gießform genannt seien. Ein bedeutender Einfluss ergibt sich auch aus der Geschwindigkeit des Gießvor- gangs im Verhältnis zu der unmittelbar mit Beginn des Eingießens einsetzenden ungleichförmigen Abkühlung des Zwischengussbereiches und der hiermit einhergehenden ungleichförmigen Gefügeausbildung. So sollten beispielsweise solche Abkühl- und Erstarrungsverhältnisse unterbunden werden, bei denen schmelzflüssige Bereiche von bereits erstarrtem Gefüge umgeben sind, da dies zur Ausbildung von Lunkern, Poren und dergleichen führt. Darüber hinaus sollten turbulente Strömungsverhältnisse innerhalb des Gießraumes der Gießform ebenso wie die Ausbildung von Spritzern vermieden werden. Schließlich muss die Temperatur der in die Gießform einströmenden Schmelze in Abstimmung mit der Dauer des Eingießvorgangs sowie der Vorwärmung idealerweise dahingehend angelegt sein, dass eine ausreichende Wärme in die Gießform eingeführt wird, und zwar insbesondere an den Stellen, an denen infolge starker Abkühlung oder geringer Masseansammlung die Erstarrung relativ rascher einsetzt.As is known, the quality of the welded connection produced in this way is influenced by numerous factors, the duration and intensity of the preheating of the rail ends, alloy elements contained in the melt, the type of casting process and the type of flow guidance of the melt within the casting mold being mentioned merely by way of example are. There is also a significant influence from the speed of the casting process in relation to the non-uniform cooling of the intermediate casting area that begins immediately with the pouring in and the associated non-uniform structure formation. For example, cooling and solidification conditions should be prevented in which molten areas are surrounded by a solidified structure, since this leads to the formation of cavities, pores and the like. In addition, turbulent flow conditions within the casting space of the casting mold as well as the formation of splashes should be avoided. Finally, the temperature of the melt flowing into the casting mold, in coordination with the duration of the pouring process and the preheating, should ideally be such that a sufficient amount of heat is introduced into the casting mold, particularly in those places where strong cooling or low mass accumulation occurs the solidification sets in relatively quickly.
Zur Einbringung der Stahlschmelze in die Gießform sind im Wesentlichen zwei Gießverfahren bekannt geworden, und zwar solche, die nach Art eines steigenden Gusses solche die nach Art eines fallenden Gusses angelegt sind. Wesensmerkmal des fallenden Gusses ist, dass die Stahlschmelze oberseitig in den, die Schweißfuge beinhaltenden Gießraum fällt, im Bereich des Schienenfußes ein Schmelzbad ausbildet, um in der Folge etwa gleichzeitig in dem Gießraum und in den, an den Schienenfuß angesetzten Steigern anzusteigen. Ein solches Gießverfahren ist beispielsweise aus der DE 42 31 064 A1 be- kannt.Essentially two casting methods have become known for introducing the molten steel into the casting mold, namely those which are designed in the manner of a rising casting and those which are designed in the manner of a falling casting. An essential feature of the falling cast is that the molten steel is on the top the casting chamber containing the weld joint falls, forms a weld pool in the area of the rail foot, in order subsequently to rise at about the same time in the casting room and in the risers attached to the rail foot. Such a casting process is known for example from DE 42 31 064 A1.
Darüber hinaus sind Gießverfahren bekannt, die nach Art eines steigenden Gusses angelegt sind. Wesensmerkmal dieser Gießverfahren ist, dass die Stahlschmelze über einen oder beide der sich seitlich zu dem Gießraum er- streckenden Steiger in den Gießraum eingeführt wird, so dass die im Bereich des Schienenfußes in den Gießraum eintretende Schmelze diesen von unten nach oben fortschreitend ausfüllt.In addition, casting processes are known which are designed in the manner of an increasing casting. The essential feature of this casting process is that the steel melt is introduced into the casting chamber via one or both of the risers extending laterally to the casting chamber, so that the melt entering the casting chamber in the region of the rail foot fills it progressively from bottom to top.
Beide dieser bekannten Gießverfahren haben ihre jeweils spezifischen Schwä- chen. So ist das Verfahren nach Art des fallenden Gusses nach Maßgabe der Strömungsführung innerhalb der Gießform durch zahlreiche Kanten bedingte weitestgehend turbulente Strömungsverhältnisse gekennzeichnet.Both of these known casting processes have their specific weaknesses. For example, the method of falling castings is characterized by largely turbulent flow conditions caused by numerous edges, in accordance with the flow guidance within the casting mold.
Das Verfahren des steigenden Gusses ist demgegenüber zwar durch eine rela- tiv gleichförmige, jedenfalls an Turbulenzen ärmere Strömungsführung innerhalb der Gießform gekennzeichnet - infolge der vergleichsweise langen Strömungswege, ausgehend vom Eintritt in einen Steiger bis zum Bereich des Schienenkopfes ergibt sich jedoch eine bedeutende Abkühlung. Aus diesem Grunde erfordert dieses Gießverfahren im Regelfall eine sorgfältige Vorwär- mung, insbesondere des Schienensteges und des Schienenkopfes.In contrast, the process of rising castings is characterized by a relatively uniform, at least turbulent flow guidance within the casting mold - however, due to the comparatively long flow paths, starting from entering a riser up to the area of the rail head, there is significant cooling. For this reason, this casting process generally requires careful preheating, in particular of the rail web and the rail head.
Es ist vor diesem Hintergrund die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art bereitzustellen, bei welcher unter weitestgehender Vermeidung turbulenter Strömungsverhältnisse und der hiermit verbundenen Schadwirkungen eine vergleichmäßigte Erstarrung des Zwischengussgefüges zwischen den Schienenenden erreicht wird. Gelöst ist diese Aufgabe bei einer solchen Vorrichtung durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1. Erfindungswesentlich ist hiernach, dass in Abweichung von dem eingangs dargelegten Stand der Technik die Gießform und/oder der Reaktionstiegel mit der Maßgabe angelegt ist/sind, dass ein Gießverfahren gegeben ist, welches gleichzeitig nach Art eines steigenden und eines fallenden Gusses abläuft. Die in dem Reaktionstiegel anstehende Stahlschmelze gelangt somit gleichzeitig über das obere und das untere Ende des Gießraumes in diesen. Es ist festgestellt worden, dass auf diese Weise die Nachteile des steigenden Gusses, nämlich der relativ kühlere Schienenkopfabschnitt und des fallenden Gusses, nämlich die Neigung zur Ausbildung turbulenter Strömungsverhältnisse deutlich vermindert werden können. Unmittelbar mit Beginn des Eingießvorganges kommt es im Bereich des Schienenfußes zu einer Durchmischung der beiden, jeweils nach Art eines steigenden und eines fallenden Gusses eingebrachten Anteile der Stahlschmelze. Dies und das während des weiteren Eingießvorgan- ges fortbestehende Nachführen von Schmelze und Wärme einerseits in einem zentralen oberen Bereich des Gießraumes und andererseits in einem periphe- ren unteren Bereich des Gießraumes bringt einen intensiven Wärmeaustausch sowie eine Vergleichmäßigung der Abkühl- und Erstarrungsbedingungen mit sich, welches sich insbesondere an den kritischen Stellen des Schienenfußes sowie des Übergangs zwischen Schienenfuß und Steg sowie zwischen Steg und Schienenkopf bemerkbar macht. Insgesamt ergibt sich ein qualitativ besseres Schweißergebnis frei von Guß- bzw. Gefügefehlern.Against this background, it is the object of the invention to provide a device of the type described in the introduction, in which, with the greatest possible avoidance of turbulent flow conditions and the associated harmful effects, a uniform solidification of the intermediate casting structure between the rail ends is achieved. This object is achieved in such a device by the features of the characterizing part of claim 1. It is essential to the invention that, in deviation from the prior art set out above, the casting mold and / or the reaction crucible is / are designed with the proviso that a casting process is given which proceeds simultaneously in the manner of an increasing and a decreasing casting. The steel melt present in the reaction crucible thus reaches the upper and lower ends of the casting chamber at the same time. It has been found that in this way the disadvantages of the rising cast, namely the relatively cooler rail head section and the falling cast, namely the tendency to form turbulent flow conditions, can be significantly reduced. Immediately with the start of the pouring process, the two parts of the molten steel introduced, in each case in the manner of a rising and a falling casting, are mixed in the region of the rail foot. This, and the continued supply of melt and heat during the further pouring process, on the one hand in a central upper region of the casting chamber and on the other hand in a peripheral lower region of the casting chamber brings about an intensive heat exchange as well as a homogenization of the cooling and solidification conditions is particularly noticeable at the critical points of the rail base and the transition between the rail base and web and between the web and rail head. Overall, there is a better quality welding result free of casting or structural defects.
Regelmäßig wird der Gießvorgang soweit dieser den steigenden Guss betrifft, symmetrisch bezüglich einer Längsmittelebene der Schienenenden, somit über wenigstens zwei Steiger beiderseits der Schienen vorgenommen werden. Ein unsymmetrisches Eingießen unter Verwendung lediglich eines Steigers ist jedoch ebenfalls möglich.As far as this relates to the rising casting, the casting process is regularly carried out symmetrically with respect to a longitudinal median plane of the rail ends, and thus via at least two risers on both sides of the rails. However, asymmetrical pouring using only one riser is also possible.
Gemäß den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 5 wird ein an sich bekannter Reaktionstiegel benutzt, der bodenseitig eine Ausflussöffnung aufweist, in die ein Tiegelstöpsel oder ein vergleichbarer, zum wenigstens teilweisen Durchschmelzen bestimmter Verschlusskörper eingesetzt ist, durch welchen der Re- aktionstiegel zunächst verschlossen ist. Die Gießform ist in an sich bekannter Weise mit einem Riegel versehen, einem Bauteil, dessen Zweck darin besteht, kinetische Energie der oberseitig im freien Fall in die Gießform eindringenden Stahlschmelze zu absorbieren und diese - in einer Ebene senkrecht zur Schie- nenlängsrichtung - seitlich bezüglich einer Längsmittelebene der Schienenenden in der Form zweier Teilströme zu verteilen. Eine erfindungsgemäße Ausgestaltung der Gießform ist in einem Strömungsteiler zu sehen, dessen Zweck darin besteht, jeden der beiden Teilströme nochmals aufzuteilen, und zwar in einer ersten, oberseitig unmittelbar in den Gießraum eingebrachten Anteil und einen zweiten, zunächst in den Steiger und über diesen im Bereich des Schienenfußes unterseitig in den Gießraum eingebrachten Anteil. Die konstruktive Realisierung eines solchen Strömungsteilers kann grundsätzlich beliebig vorgenommen sein. Wesentlich ist lediglich, dass eine vorzugsweise quantitativ vorgebbare Aufteilung eines jeden Teilstromes in die genannten beiden Anteile gegeben ist.According to the features of claims 2 to 5, a reaction crucible known per se is used which has an outlet opening on the bottom into which a crucible stopper or a comparable closure body, which is intended for at least partial melting, is inserted, through which the action crucible is initially closed. The casting mold is provided in a manner known per se with a bar, a component whose purpose is to absorb the kinetic energy of the molten steel penetrating into the casting mold in free fall and to laterally - in a plane perpendicular to the longitudinal direction of the rail - with respect to one Distribute the median longitudinal plane of the rail ends in the form of two partial flows. An embodiment of the casting mold according to the invention can be seen in a flow divider, the purpose of which is to divide each of the two partial streams again, namely in a first portion introduced directly into the top of the casting space and a second portion, initially in the riser and above it in the area of the rail foot on the underside into the casting space. The design of such a flow divider can in principle be carried out as desired. It is only essential that there is a preferably quantifiable division of each partial flow into the two parts mentioned.
Regelmäßig wird der Riegel relativ zu der auf diese auftreffenden Stahlschmelze derart platziert, dass die Stahlschmelze mittig auf diesen trifft. Ein außermittiges Auftreffen ist jedoch gleichermaßen möglich. Besonders vorteil- haft kann die Oberseite des Riegels mit Hinblick auf die Ausübung einer Führungswirkung auf die Stahlschmelze ausgestaltet sind, beispielsweise dadurch, dass ausgehend von dem Auftreffbereich der Stahlschmelze die Oberflächen des Riegels in Richtung des gewünschten Abströmens einen geneigten Verlauf aufweisen.The bolt is regularly placed relative to the steel melt striking it in such a way that the steel melt hits it in the middle. However, off-center impact is equally possible. The top side of the bar can be particularly advantageously designed with a view to exerting a guiding effect on the molten steel, for example in that, starting from the area of impact of the molten steel, the surfaces of the bar have an inclined course in the direction of the desired outflow.
Die Anwendung des Erfindungsgegenstands ist nicht an die Existenz des genannten Riegels gebunden. Diese Funktion kann konstruktiv auch anders realisiert sein. Wesentlich ist lediglich, dass die Gießform zur Erzeugung der genannten beiden Anteile nach Art eines fallenden und eines steigenden Gusses eingerichtet ist.The application of the subject matter of the invention is not linked to the existence of the said bar. This function can also be implemented differently in terms of design. It is only essential that the casting mold is set up to produce the two parts mentioned in the manner of a falling and an increasing casting.
Die Merkmale der Ansprüche 6 und 7 sind auf eine mögliche konstruktive Konkretisierung des Strömungsteilers gerichtet. Die Merkmale der Ansprüche 7 und 8 sind auf die das Mengenverhältnis der beiden Anteile der Stahlschmelze bestimmenden konstruktiven Parameter eines Strömungsteilers entsprechend den Ansprüchen 6 und 7 gerichtet. Hierbei wird davon ausgegangen, dass der ausgehend von dem Riegel unter Schwer- krafteinfluss geführte Teilstrom der Stahlschmelze im Wesentlichen nach Maßgabe eines wirksamen Flächenverhältnisses zweier Querschnitte aufgeteilt wird, nämlich der Eingangsquerschnitte der zu dem Steiger einerseits und oberseitig in den Gießraum andererseits bestimmten Verbindungsleitungen.The features of claims 6 and 7 are directed to a possible constructive specification of the flow divider. The features of claims 7 and 8 are directed to the structural parameters of a flow divider which determine the quantitative ratio of the two portions of the molten steel in accordance with claims 6 and 7. It is assumed here that the partial flow of the molten steel, which is led from the bolt under the influence of gravity, is essentially divided according to an effective area ratio of two cross-sections, namely the inlet cross-sections of the connecting lines to the riser on the one hand and into the casting chamber on the other hand.
Die Merkmale der Ansprüche 10 bis 12 sind auf eine alternative Ausführungsform einer Gießform gerichtet. Wesentlich ist hiernach, dass der Riegel selbst teilweise insoweit die Funktion eines Strömungsteilers übernimmt, als dieser hiernach regelmäßig dahingehend eingerichtet ist, dass die Stahlschmelze in vier Teilströme unterteilt wird, von denen jeweils zwei in Schienenlängsrichtung voneinander fortgeführt und zwei quer zur Schienenlängsrichtung, wiederum voneinander fortgeführt sind. Die in Schienenlängsrichtung geführten Teilströme sind zum Einbringen in den oberen Teil des Gießraumes bestimmt wohingegen die beiden anderen Teilströme zum Einbringen in die oberen En- den zweier, seitlich bezüglich des Gießraumes platzierter Steiger bestimmt sind.The features of claims 10 to 12 are directed to an alternative embodiment of a mold. It is essential here that the bar itself partially takes on the function of a flow divider insofar as it is regularly set up so that the molten steel is divided into four partial flows, two of which are continued in the longitudinal direction of the rail and two transverse to the longitudinal direction of the rail, in turn continued from each other are. The partial flows in the longitudinal direction of the rail are intended for introduction into the upper part of the casting space, whereas the other two partial flows are intended for introduction into the upper ends of two risers placed laterally with respect to the casting space.
Ein bezüglich einer Längsmittelebene der Schienenenden und einer Quermittelebene des Gießraumes symmetrischer Gießvorgang wird allgemein bevor- zugt - eine unsymmetrische Lösung bei der beispielsweise lediglich ein Steiger im Rahmen des steigenden Gusses benutzt wird, ist jedoch gleichermaßen möglich.A casting process which is symmetrical with respect to a longitudinal center plane of the rail ends and a transverse center plane of the casting chamber is generally preferred - an asymmetrical solution in which, for example, only a riser is used in the course of the rising casting, is equally possible.
Über eine Ausnehmung in der Oberseite des Riegels gemäß den Merkmalen des Anspruchs 13, die als primäre Aufnahme für die aus dem Reaktionstiegel im freien Fall austretende Stahlschmelze fungiert, kann ebenfalls zur Ausbildung beruhigter Strömungsverhältnisse innerhalb der Gießform beigetragen werden. Die Schmelze füllt hierbei zunächst diese Ausnehmung aus, deren Überlauf in der Folge nach Art eines steigenden und eines fallenden Gusses aufgeteilt wird.Via a recess in the top of the bar according to the features of claim 13, which acts as the primary receptacle for the steel melt emerging from the reaction crucible in free fall, can also contribute to the formation of calmed flow conditions within the mold. The melt first fills this recess, the Overflow is subsequently divided in the manner of a rising and a falling casting.
Die Merkmale der Ansprüche 14 und 15 sind auf grundsätzliche Alternativen zur Ausbildung des Riegels gerichtet. Dieser ist regelmäßig als ein von der Gießform getrenntes und lediglich lose in diese eingesetztes Bauteil konzipiert. Ein Entfernen des Riegels ist von Vorteil bei der Vorwärmung der Gießform. Der Riegel kann jedoch gleichermaßen auch einen integralen Bestandteil der Gießform bilden, da die Durchführung einer Vorwärmung gleichermaßen auch über den/die Steiger möglich ist. Beispielsweise kann der Riegel mittig geteilt ausgebildet sein, so dass mit jeder der beiden Gießformhälften eine Riegelhälfte in fester Verbindung steht.The features of claims 14 and 15 are directed to basic alternatives for the design of the bolt. This is regularly designed as a separate component from the mold and only loosely inserted into it. Removing the bar is advantageous when preheating the mold. However, the bar can also form an integral part of the mold, since preheating can also be carried out via the riser (s). For example, the bar can be divided in the middle, so that one bar half is firmly connected to each of the two mold halves.
Die Merkmale der Ansprüche 16 und 17 betreffen eine alternative Ausführungs- form des Erfindungsgegenstands, die sich von der vorstehend beschriebenen dahingehend unterscheidet, dass nunmehr eine herkömmliche Gießform verwendet wird und der Reaktionstiegel eine Anpassung an den Erfindungsgegenstand erfahren hat. Der Zweck dieser Anpassung besteht jedoch darin, die als Folge der aluminothermischen Reaktion gebildeten Stahlschmelze gleichzeitig in der/die Steiger einerseits und in dem oberen Bereich des Gießraumes einzuführen, so dass wiederum ein Gießverfahren gegeben ist, welches gleichzeitig nach Art eines steigenden und eines fallenden Gusses abläuft. Wesentlich ist für diese Ausführungsform, dass alle Ausflussöffnungen des Reaktionstiegels gleichzeitig öffnen.The features of claims 16 and 17 relate to an alternative embodiment of the subject matter of the invention, which differs from the one described above in that a conventional casting mold is now used and the reaction crucible has been adapted to the subject matter of the invention. However, the purpose of this adaptation is to introduce the steel melt formed as a result of the aluminothermic reaction simultaneously into the riser (s) on the one hand and in the upper region of the casting chamber, so that in turn there is a casting process which is carried out simultaneously in the manner of a rising and a falling casting expires. It is essential for this embodiment that all outflow openings of the reaction vessel open at the same time.
Die Erfindung wird im Folgenden auf die in den Zeichnungen schematisch wiedergegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown schematically in the drawings. Show it:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verschweißen zweier Schiene- nenden in teilweisem Vertikalschnitt;1 shows a device according to the invention for welding two rail ends in partial vertical section;
Fig. 2 eine vergrößerte Teildarstellung eines Bereichs II der Fig. 1 im Vertikalschnitt; Fig. 3 eine Ansicht entsprechend einer Schnittebene lll-lll der Fig. 2;Fig. 2 is an enlarged partial view of an area II of Figure 1 in vertical section. Fig. 3 is a view corresponding to a section plane III-III of Fig. 2;
Fig. 4 eine Teildarstellung einer Ansicht gemäß einer Schnittebene IV-IV der Fig. 3;FIG. 4 is a partial illustration of a view according to a section plane IV-IV of FIG. 3;
Fig. 5 eine alternative Ausbildung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Teilansicht nach Maßgabe einer vertikalen Schnittebene ähnlich derjenigen der Fig. 1.5 shows an alternative embodiment of a device according to the invention in partial view in accordance with a vertical sectional plane similar to that of FIG. 1.
Mit 1 ist in Fig. 1 ein Reaktionstiegel bezeichnet, der oberhalb zweier, durch Zwischengussverschweißung miteinander zu verbindender Schienenenden 2 in einer zeichnerisch nicht wiedergegebenen Haltevorrichtung aufgenommen ist. Die zu verbindenden Schienenenden 2 sind unter Belassung einer Schweiß- fuge 3 stirnseitig voneinander beabstandet, wobei die Schweißfuge sich innerhalb einer, aus zwei Formhälften zusammengesetzten Gießform 4 befindet. Die beiden, zueinander spiegelbildlich ausgestalteten Formhälften der Gießform sind seitlich an die zu verbindenden Schienenenden angesetzt und erstrecken sich symmetrisch beiderseits der Schweißfuge 3. Sie sind in zeichnerisch nicht wiedergegebener Weise aneinander befestigt. Die ebenfalls in an sich bekannter Weise aus einer Feuerfestwerkstoff ausgebildete Gießform 4 umschließt einen Gießraum, der senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1. durch die Stirnseiten der zu verbindenden Schienenenden 2 und unterseitig sowie seitlich durch die der Schweißfuge 3 zugekehrten Wandungen der Gießform 4 be- grenzt wird.1 in FIG. 1 denotes a reaction crucible, which is received in a holding device (not shown in the drawing) above two rail ends 2 to be connected to one another by intermediate casting welding. The rail ends 2 to be connected are spaced apart from one another at the end face while leaving a weld joint 3, the weld joint being located within a casting mold 4 composed of two mold halves. The two mold halves of the casting mold, which are mirror images of one another, are attached laterally to the rail ends to be connected and extend symmetrically on both sides of the weld joint 3. They are fastened to one another in a manner not shown in the drawing. The casting mold 4, which is likewise made in a manner known per se, surrounds a casting space which, perpendicular to the plane of the drawing in FIG. 1, through the end faces of the rail ends 2 to be connected and on the underside and laterally through the walls of the casting mold 4 facing the weld joint 3 is bordered.
Der Reaktionstiegel 1 ist mit der Maßgabe oberhalb der Gießform 4 gehalten, dass dessen Ausflussöffnung 5 sich in einem mittigen Bereich oberhalb der Schweißfuge 3 befindet. Eine Abdeckhaube 6, deren Zweck im Folgenden noch zu erläutern sein wird, ist auf die obere Berandung 7 des Reaktionstiegels 1 aufgesetzt und bildet den oberseitigen Abschluss der Vorrichtung. Mit 8 sind im Bereich der oberen Berandung 7 angesetzte, einander diametral gegen- überliegende, zum Transport des Reaktionstiegels 1 bestimmte Handgriffe bezeichnet.The reaction crucible 1 is held above the casting mold 4 such that its outflow opening 5 is located in a central area above the weld joint 3. A cover 6, the purpose of which will be explained in the following, is placed on the upper edge 7 of the reaction container 1 and forms the top end of the device. 8 in the area of the upper boundary 7 are diametrically opposed to one another. overlying handles designated for transporting the reaction crucible 1.
Wie der zeichnerischen Darstellung gemäß Fig. 1 entnehmbar ist, ist das Profil der zu verbindenden Schienenenden durch einen Schienenkopf 9, einen Steg 10 und einen Schienenfuß 11 gekennzeichnet, wobei sich im Bereich des Schienenfußes 11 , und zwar auf dessen oberseitigen seitlichen Extremitäten 12 die Einmündungsöffnungen zweier Steiger 13 befinden, deren Längsachsen sich innerhalb einer Ebene erstrecken, die senkrecht zu einer Längsmittele- bene der zu verbindenden Schienenenden 2 verläuft, und zwar derart, dass die beiden Steiger 13 bezüglich der genannten Längsmittelebene eine angenähert V-förmige Konfiguration bilden. Das oberseitige Ende 14 der Gießform 4 und insbesondere die oberseitigen Einmündungsöffnungen der Steiger 13 sind offen ausgestaltet.1, the profile of the rail ends to be connected is characterized by a rail head 9, a web 10 and a rail foot 11, with the mouth openings in the area of the rail foot 11, namely on its upper lateral extremities 12 are two risers 13, the longitudinal axes of which extend within a plane that runs perpendicular to a longitudinal center plane of the rail ends 2 to be connected, in such a way that the two risers 13 form an approximately V-shaped configuration with respect to the mentioned longitudinal center plane. The upper end 14 of the mold 4 and in particular the upper mouth openings of the risers 13 are open.
Mit 15 Schlackenschalen bezeichnet, die in der Nähe des genannten oberen Endes 14 an der Gießform 4 angebracht sind und deren Bestimmungszweck im Folgenden ebenfalls noch erläutert werden wird.Designated with 15 slag shells, which are attached to the casting mold 4 in the vicinity of the said upper end 14 and whose intended purpose will also be explained in the following.
Zur Herstellung einer Schweißverbindung zwischen zwei Schienenenden 2 durch Zwischenguss wird zunächst die Gießform 4 in symmetrischer Anordnung bezüglich der Schweißfuge 3 platziert und der Gießraum, insbesondere vorhandene Spalte zwischen den Formhälften einerseits und den Schienenenden andererseits beispielsweise durch Gießereisand abgedichtet. Anschließend wird unter Verwendung der eingangs genannten Haltevorrichtung der Reaktionstiegel 1 oberhalb der Schweißfuge 3 platziert, wobei sich innerhalb desselben ein feinkörniges aluminothermisches Gemisch befindet, dessen wesentliche Komponenten Aluminium einerseits und Eisenoxid andererseits sind.To produce a welded connection between two rail ends 2 by intermediate casting, the casting mold 4 is first placed in a symmetrical arrangement with respect to the welding joint 3 and the casting space, in particular any gaps between the mold halves on the one hand and the rail ends on the other hand, is sealed, for example, by foundry sand. The reaction crucible 1 is then placed above the weld joint 3, using the holding device mentioned at the outset, a fine-grained aluminothermic mixture being located therein, the essential components of which are aluminum on the one hand and iron oxide on the other.
In dieser Phase ist die Ausflussöffnung 5 des Reaktionstiegels 1 durch einen zeichnerisch nicht dargestellten Tiegelstöpsel oder einem mit diesem funktioneil vergleichbaren Schmelzeinsatz verschlossen. Wesentlich für den Schmelzeinsatz bzw. den Tiegelstöpsel ist, dass es sich bei diesem um Verschlusskörper handelt, die unter Wärmeeinwirkung nach Ablauf einer definierten Zeitspanne die Ausflussöffnung 5 frei geben.In this phase, the outflow opening 5 of the reaction crucible 1 is closed by a crucible stopper (not shown in the drawing) or a melting insert that is comparable with this functionally. It is essential for the melting insert or the crucible stopper that this is a closure body acts, which expose the outlet opening 5 after exposure to heat after a defined period of time.
Das aluminothermische Gemisch innerhalb des Reaktionstiegels 1 wird in der Folge beispielsweise mittels eines Zündstäbchens oder einer sonstigenThe aluminothermic mixture within the reaction bar 1 is subsequently, for example, by means of an ignition stick or another
Zündeinrichtung gezündet und auf diesem Wege die aluminothermische Reaktion eingeleitet. Unmittelbar im Anschluss hieran wird die Abdeckhaube 6 auf den Reaktionstiegel 1 aufgesetzt.Ignition device ignited and initiated the aluminothermic reaction in this way. Immediately after this, the cover 6 is placed on the reaction crucible 1.
Die in der Folge ablaufende aluminothermische Reaktion führt zu einer Reduktion des Eisenoxids und schließlich zur Ausbildung einer, auf schmelzflüssigem Stahl 16 aufschwimmenden Schlacke 17. Der Zweck der Abdeckhaube 6 besteht in dieser Reaktionsphase hauptsächlich darin, insbesondere im Fall einer unruhigen Reaktion einen unkontrollierten Auswurf an schmelzflüssigem Stahl zu unterbinden. Es handelt sich insoweit lediglich um eine Schutzvorrichtung, die dem Schutz der unmittelbaren Umgebung der Schweißstelle dient.The ensuing aluminothermic reaction leads to a reduction of the iron oxide and finally to the formation of a slag 17 floating on molten steel 16. The purpose of the cover 6 in this reaction phase is mainly to uncontrolled discharge of molten material, in particular in the case of a restless reaction To prevent steel. In this respect, it is only a protective device that serves to protect the immediate vicinity of the welding point.
Sobald die aluminothermische Reaktion zu einem Abschluss gekommen ist, d.h. sobald sich aufgrund eines Dichteunterschiedes eine Trennung von Schmelze und Schlacke ergeben hat, erfolgt die Freigabe der Ausflussöffnung 5 und es ist das hier befindliche Verschlussorgan dahingehend ausgebildet, dass die Zeitspanne, die bis zum öffnen infolge eines Durchschmelzens vergeht, ausreichend ist, um den Ablauf der aluminothermischen Reaktion einschließlich der Trennung von Stahl und Schlacke innerhalb des Reaktionstie- gels 1 zu ermöglichen.As soon as the aluminothermic reaction has come to a conclusion, i.e. as soon as there is a separation of melt and slag due to a difference in density, the discharge opening 5 is released and the closure member located here is designed such that the period of time that elapses until it opens as a result of melting through is sufficient to allow the flow of the to enable aluminothermic reaction including the separation of steel and slag within the reaction crucible 1.
Ist der Zeitpunkt des Durchschmelzens des Verschlusskörpers gegeben, tritt schmelzflüssiger Stahl aus der Ausflussöffnung 5 aus und über das oberseitige offene Ende 14 in die Gießform 4 ein.Once the closure body has melted through, molten steel emerges from the outflow opening 5 and enters the casting mold 4 via the open end 14 at the top.
Es wird im Folgenden ergänzend auf die zeichnerischen Darstellungen der Fig. 2 bis 4 Bezug genommen. Mit 18 ist ein Riegel bezeichnet, hier ein etwa quaderförmiges Bauteil, welches werkstoffgleich mit der Gießform 4 ausgestaltet ist und innerhalb des eingangs genannten Gießraumes sich mit Abstand oberhalb des Schienenkopfes 9 in der Nähe des oberen Endes 14 befindet. Der Riegel 18 erstreckt sich quer zur Schienenlängsrichtung und symmetrisch bezüglich einer gemeinsamen Längsmittelebene beider Schienenenden 2. Der Riegel 18 ist im Übrigen im Verhältnis zu dem Durchgangsquerschnitt des Gießraumes der Gießform 4 in deren zentralem Bereich derart bemessen, dass der - wie in Fig. 1 schematisch angedeutet - mittig auf die Oberseite des Riegels 18 auftreffende schmelzflüssige Stahl symmetrisch in beiden seitlichen Richtungen abströmen kann, so dass ein solches Abströmen im Wesentlichen lediglich über die Schmalseiten 19, nicht hingegen über die Längsseiten 20 des Riegels 18 erfolgt. Die AbStützung des Riegels 18 in der gezeigten Position erfolgt durch dessen Auflage auf vier, zum Untergreifen der unterseitigen Ecken des Riegels 18 bestimmten Konsolen 21 , die an den zugekehrten Wandungen der Gießform 4 angeformt sind.In the following, reference is additionally made to the graphic representations of FIGS. 2 to 4. A bolt is designated by 18, here an approximately cuboidal component, which is of the same material as the casting mold 4 and is located within the casting space mentioned at a distance above the rail head 9 near the upper end 14. The bar 18 extends transversely to the longitudinal direction of the rail and symmetrically with respect to a common longitudinal center plane of both rail ends 2. The bar 18 is otherwise dimensioned in relation to the passage cross section of the casting space 4 of the casting mold 4 in its central region such that the - as in Fig. 1 schematically indicated - molten steel striking the top of the bar 18 in the middle can flow symmetrically in both lateral directions, so that such a flow essentially only takes place via the narrow sides 19, but not via the long sides 20 of the bar 18. The bar 18 is supported in the position shown by resting it on four brackets 21 intended to reach under the bottom corners of the bar 18, which are formed on the facing walls of the mold 4.
Mit 22 ist die, der vertikalen Stirnseite 23 des Riegels 18 in der Zeichenebene der Fig. 3 gegenüberliegende Wandung des Gießraumes bezeichnet, die einen zur Unterseite der Gießform 4 sowie zu deren Längsmittelebene hin geneigten Verlauf aufweist. An die genannte Wandung 22 schließen sich - symmetrisch bezüglich einer vertikalen Längsmittelebene des Riegels 18 gesehen - konvex gekrümmte Einlaufwandungen 24 an, die sich vertikal erstrecken und im Übri- gen im Wesentlichen an die seitlichen vertikalen Kanten 18' des Riegels 18 anschließen. Die Einlaufwandungen 24, die Stirnseite 23 sowie die Wandung 22 begrenzen einen im Wesentlichen vertikalen Durchgang 25, der in den Gießraum führt. Wesentlich für diesen Durchgang 25 ist die zur Längsmittelebene der Schienen hin geneigte Anordnung der Wandung 22, auf deren Bedeutung im Folgenden noch eingegangen werden wird.With 22, the vertical end face 23 of the bar 18 in the drawing plane of FIG. 3 opposite wall of the casting chamber is designated, which has a slope towards the underside of the casting mold 4 and its longitudinal center plane. The wall 22 is adjoined - seen symmetrically with respect to a vertical longitudinal center plane of the bolt 18 - by convexly curved inlet walls 24 which extend vertically and otherwise essentially adjoin the lateral vertical edges 18 'of the bolt 18. The inlet walls 24, the end face 23 and the wall 22 delimit an essentially vertical passage 25 which leads into the casting space. What is essential for this passage 25 is the arrangement of the wall 22 which is inclined towards the longitudinal center plane of the rails, the significance of which will be discussed in the following.
Mit 26 ist eine langgestreckte, im Querschnitt etwa rechteckige Ausnehmung in der Wandung 22 bezeichnet, über welche eine Verbindung zwischen dem Durchgang 25 einerseits und dem Steiger 13 andererseits gegeben ist. Die Breite 27 dieser Ausnehmung ist in der Zeichnung beispielhaft geringer als der Durchmesser des Steigers 13 und insbesondere geringer als die Breite des Riegels 18 in der Zeichenebene der Fig. 3 gesehen bemessen. Dies ist jedoch lediglich beispielhaft zu verstehen.With an elongated, in cross-section approximately rectangular recess in the wall 22 is designated, via which a connection between the Passage 25 on the one hand and the riser 13 on the other hand is given. The width 27 of this recess is dimensioned in the drawing, by way of example, less than the diameter of the riser 13 and, in particular, less than the width of the bolt 18 as seen in the plane of the drawing in FIG. 3. However, this is only to be understood as an example.
Gemäß Fig. 4 erstreckt sich die Ausnehmung 26 bis zu einer oberen freien Berandung 28 in der Nähe des oberen Endes der Gießform 4. Auch dies ist lediglich beispielhaft zu verstehen.4, the recess 26 extends up to an upper free edge 28 in the vicinity of the upper end of the casting mold 4. This is also only to be understood as an example.
Die Ebene 29 der Unterseite 30 der Ausnehmung 26 befindet sich unterhalb der Ebene 31 der Oberseite 32 des Riegels 18. Wesentlich ist nunmehr, dass der Höhenunterschied der Ebenen 29, 31 in Verbindung mit der Querschnittsbemessung der Ausnehmung 26 sowie dem Querschnitt des Durchgangs 25 dahingehend bemessen sind, dass der mittig gemäß Fig. 1 auf den Riegel 18 auftreffende schmelzflüssige Stahl, der hälftig - bezüglich der Schienenlängsrichtung gesehen - rechts- und linksseitig abgelenkt wird, nach Maßgabe eines definierten Teilerverhältnisses einerseits über den Durchgang 25 in den Gießraum nach Art eines fallenden Gusses und andererseits über die Ausnehmung 26 und den Steiger 13 im Bereich des Schienenfußes nach Art eines steigenden Gusses in den Gießraum gelangt. Zur konstruktiven Bemessung dieses Teilerverhältnisses stehen als Parameter die Geometrie des Durchgangs 25, die Bemessung und Anordnung der Ausnehmung 26, insbesondere relativ zu der Breite des Riegels 18, die Querschnittsflächen des Durchgangs 25 und der Ausnehmung 26 sowie die räumliche Anordnung des Durchgangs 25 sowie der Ausnehmung 26 relativ zu dem Riegel 18 zur Verfügung.The level 29 of the underside 30 of the recess 26 is located below the level 31 of the top 32 of the latch 18. It is now essential that the height difference of the levels 29, 31 in connection with the cross-sectional dimensioning of the recess 26 and the cross-section of the passage 25 be dimensioned accordingly are that the molten steel hitting the bar 18 in the center according to FIG. 1, which is deflected in half on the right and left sides - as seen in the longitudinal direction of the rail - in accordance with a defined ratio of parts on the one hand via the passage 25 into the casting space in the manner of a falling cast and, on the other hand, via the recess 26 and the riser 13 in the region of the rail foot in the manner of an ascending cast into the casting space. The parameters for the structural dimensioning of this division ratio are the geometry of the passage 25, the dimensioning and arrangement of the recess 26, in particular relative to the width of the bolt 18, the cross-sectional areas of the passage 25 and the recess 26, and the spatial arrangement of the passage 25 and the recess 26 relative to the bolt 18 are available.
Wesentlich ist nunmehr, dass aufgrund der Kombination des fallenden und des steigenden Gusses sich primär im Schienenfußbereich ein solches Schmelzbad ausbildet, dem einerseits in einem zentralen Bereich, nämlich über dieIt is now essential that, due to the combination of the falling and rising cast, such a melt pool is formed primarily in the rail foot area, on the one hand in a central area, namely via the
Schweißfuge und andererseits über den Bereich der äußeren Extremitäten, nämlich über die Steiger Schmelze und Wärme zugeführt wird, so dass an kritischen Stellen, an denen mit einem verstärkten Wärmeabfluss und einer früh- zeitigen Erstarrung zu rechnen ist, stets ausreichend Wärme zur Verfügung steht und insgesamt dazu beigetragen wird, dass die Ausbildung solcher Zonen unterdrückt wird, in denen schmelzflüssige Anteile von bereits erstarrtem Gefüge umgeben sind. Darüber hinaus bildet sich im Bereich des Schienenfußes frühzeitig ein Schmelzbad aus, innerhalb welchem es zu einer Durchmischung der jeweils über die Steiger einerseits und über die Schweißfuge andererseits in den Gießraum eingeführten Schmelzanteile kommt, wobei jedoch ein Auftreten von Turbulenzen gedämpft wird und die Ausbildung von Metallspritzern vermieden werden.Weld joint and on the other hand over the area of the outer extremities, namely via the riser melt and heat is supplied, so that at critical points where there is an increased heat flow and an early early solidification is to be expected, sufficient heat is always available and, overall, it is helping to suppress the formation of those zones in which molten parts are surrounded by a solidified structure. In addition, a melt pool is formed early in the area of the rail foot, within which there is a mixing of the melt components introduced into the casting chamber via the risers on the one hand and via the weld joint on the other, however, the occurrence of turbulence is dampened and the formation of metal splashes be avoided.
Wesentlich zur Unterdrückung von Turbulenzen trägt auch die gleichförmige Strömung der Schmelze entlang der Innenseite der Wandungen 22 bei, durch welche ein freier Fall der Schmelze vermieden und eine weitestgehend geordnete Führung der Schmelze bis in den Bereich des anfänglich bodenseitigen Schmelzbades erreicht wird.The uniform flow of the melt along the inside of the walls 22 also contributes significantly to the suppression of turbulence, as a result of which a free fall of the melt is avoided and the melt is guided as far as possible into the region of the melt bath initially at the bottom.
Im Rahmen des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wurde ein herkömmlicher Reaktionstiegel benutzt, wobei die Gießform mit Hinblick auf die Bereitstellung eines solchen Gießver- fahrens modifiziert worden ist, welches gleichzeitig nach Art eines fallenden und eines steigenden Gusses angelegt ist. Alternativ hierzu besteht auch die Möglichkeit, eine herkömmliche Gießform zu benutzen und den Ausfluss des Reaktionstiegels, insbesondere dessen Bodenbereich dahingehend auszugestalten, dass in Verbindung mit bestimmten Abmessungen der Gießform nach erfolgtem Abstich des Reaktionstiegels ein Gießverfahren abläuft, welches durch die Gleichzeitigkeit von fallendem und steigendem Guss charakterisiert ist. Hierzu wird im Folgenden auf die Zeichnungsfigur 5 Bezug genommen.In the context of the exemplary embodiment of a device according to the invention described above, a conventional reaction crucible was used, the casting mold having been modified with a view to providing such a casting process which is designed in the manner of a falling and an increasing casting. As an alternative to this, there is also the possibility of using a conventional casting mold and designing the outflow of the reaction crucible, in particular the bottom area thereof, in such a way that a casting process takes place in connection with certain dimensions of the casting mold after the reaction crucible has been tapped, which process occurs due to the simultaneity of falling and rising casting is characterized. For this purpose, reference is made to drawing figure 5 below.
Fig. 5 zeigt eine Gießform 33, die sich von derjenigen entsprechend dem vor- angegangenen Ausführungsbeispiel darin unterscheidet, dass eine Ausnehmung 26 fehlt und demzufolge die Wandungen 22 des Gießraumes bis in den Bereich der oberen Berandung 28 geschlossen ausgebildet sind. Die Steiger 13 sind in gleicher Weise ausgestaltet und angeordnet wie diejenigen des vor- angegangenen Ausführungsbeispiels. Es handelt sich insoweit um eine herkömmliche Gießform, die in Abhängigkeit von der Art der Einbringung der Schmelze für einen fallenden oder einen steigenden Guss eingerichtet ist, wobei schmelzflüssiger Stahl in der Mitte 34 des Riegels 18 auftrifft und symme- frisch nach beiden Seiten abströmt.5 shows a casting mold 33 which differs from that in accordance with the previous exemplary embodiment in that a recess 26 is absent and consequently the walls 22 of the casting chamber are designed to be closed up to the region of the upper edge 28. The risers 13 are designed and arranged in the same way as those of the previous approached embodiment. In this respect, it is a conventional casting mold which, depending on the type of introduction of the melt, is set up for a falling or rising casting, molten steel hitting the middle 34 of the bar 18 and flowing smoothly to both sides.
Mit 35 ist ein Reaktionstiegel bezeichnet, der in gleicher Weise wie der Reaktionstiegel 1 zur Durchführung der aluminothermischen Reaktion bestimmt ist, der jedoch bodenseitig eine besondere Anpassung an die Gießform 33 erfah- ren hat. Diese Anpassung dient der Bereitstellung eines solchen Gießverfahrens, welches gleichzeitig nach Art eines steigenden und eines fallenden Gusses wie bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel angelegt ist.35 designates a reaction crucible, which is designed in the same way as the reaction crucible 1 for carrying out the aluminothermic reaction, but which has undergone a special adaptation to the casting mold 33 on the bottom side. This adaptation is used to provide such a casting method, which is applied simultaneously in the manner of a rising and a falling casting as in the above exemplary embodiment.
Zu diesem Zweck weist der Boden 36 des Reaktionstiegels 35 eine zentrale Ausflussöffnung 37 und zwei randseitige Ausflussöffnungen 37' auf. Der zentralen Ausflussöffnung 37 ist eine Bohrung zugeordnet, deren Achse sich senkrecht zur Ebene des Bodens 36 und insbesondere mittig zu dem Riegel 18 erstreckt, so dass ein über die Ausflussöffnung 37 austretender schmelzflüssiger Stahl in der Mitte 34 des Riegels 18 auftreffen würde. Den randseitigen Aus- flussöffnungen 37' sind Bohrungen zugeordnet, deren Achsen sich einwärts erstrecken und insbesondere mit der Maßgabe angeordnet sind, dass der aus diesen Ausflussöffnungen 37' austretende schmelzflüssige Stahl in Richtung auf die oberseitigen Mündungsöffnungen 38 der Steiger 13 hin geführt wird.For this purpose, the bottom 36 of the reaction plunger 35 has a central outflow opening 37 and two outflow openings 37 ′ on the edge. The central outflow opening 37 is assigned a bore, the axis of which extends perpendicular to the plane of the bottom 36 and in particular centrally to the bolt 18, so that a molten steel emerging via the outflow opening 37 would strike the center 34 of the bolt 18. The edge-side outflow openings 37 'are assigned bores, the axes of which extend inwards and are arranged in particular with the proviso that the molten steel emerging from these outflow openings 37' is guided in the direction of the top-side outlet openings 38 of the risers 13.
In die Ausflussöffnungen 37, 37' sind wiederum Tiegelstöpsel, Schmelzeinsätze oder vergleichbar wirkende Verschlusskörper eingesetzt, die untereinander dahingehend angelegt sind, dass die Öffnungszeiten bei allen Verschlussöffnungen 37, 37' gleich ausfallen. Dies bedeutet, dass nach Durchführung der aluminothermischen Reaktion und erfolgter Trennung von Stahlschmelze und Schlacke der Abstich bei allen Ausflussöffnungen 37, 37' gleichzeitig erfolgt, so dass die Gießform 33 gleichzeitig über den Riegel 18 nach Art eines fallenden Gusses und über die Steiger 13 nach Art eines steigenden Gusses beschickt wird, wobei sich wiederum die eingangs dargelegte positive Wirkung für den Erstarrungsprozess, nämlich die Einstellung weitestgehend beruhigter Strömungsverhältnisse ergibt.In turn, crucible plugs, melting inserts or similarly acting closure bodies are inserted into the outflow openings 37, 37 'and are arranged with one another in such a way that the opening times are the same for all closure openings 37, 37'. This means that after carrying out the aluminothermic reaction and separating the steel melt and slag, the tapping takes place simultaneously in all outflow openings 37, 37 ', so that the casting mold 33 simultaneously over the bar 18 in the manner of a falling cast and over the risers 13 in accordance with Art of a rising casting, which in turn has the positive effect for the Solidification process, namely the setting of largely calm flow conditions results.
Die in Fig. 5 gezeigte Anlage der randseitigen Ausflussöffnungen, insbeson- dere der diesen zugeordneten Bohrungen im Boden 36 dient lediglich dem Zweck einer Verbesserung der Führung der austretenden Stahlschmelze in Richtung auf die Mündungsöffnungen 38 der Steiger. Die den randseitigen Ausflussöffnungen 37' zugeordneten Bohrungen können sich insbesondere jedoch auch gleichachsig zu den Steigern 13 erstrecken und es ist dies ledig- lieh eine Frage der flächenhaften Platzierung der Ausflussöffnungen 37, 37' relativ zu den Mündungsöffnungen 32 der Steiger.The arrangement of the outflow openings on the edge shown in FIG. 5, in particular the holes in the base 36 assigned to them, serves only the purpose of improving the guidance of the emerging steel melt in the direction of the orifices 38 of the risers. However, the bores assigned to the outflow openings 37 'on the edge can in particular also extend coaxially with the risers 13 and this is only a question of the areal placement of the outflow openings 37, 37' relative to the orifices 32 of the risers.
Soweit eine räumlich getrennte Überleitung von Teilströmen an Stahlschmelze einerseits in einen zentralen Bereich der Gießform 33 über den Riegel 18 und andererseits in einem peripheren Bereich, nämlich die Steiger sichergestellt ist, sind zahlreiche Abwandlungen des in Fig. 5 gezeigten Funktionsprinzips vorstellbar, die jedoch sämtlich daraufhin angelegt sind, die Durchführung eines Gießverfahrens gleichzeitig nach Art eines steigenden und eines fallenden Gusses dadurch herbeizuführen, dass Teilströme für diese beiden Gießver- fahrensvarianten gebildet werden, die gleichzeitig in die Gießform eingeführt werden. Insofar as a spatially separate transfer of partial flows to molten steel is ensured on the one hand into a central area of the casting mold 33 via the latch 18 and on the other hand in a peripheral area, namely the risers, numerous modifications of the functional principle shown in FIG. 5 are conceivable, but all of them thereupon are designed to simultaneously carry out a casting process in the manner of a rising and a falling casting by forming partial streams for these two casting process variants, which are simultaneously introduced into the casting mold.

Claims

A N S P R Ü C H E EXPECTATIONS
1. Vorrichtung zur aluminothermischen Verschweißung zweier Schienenenden (2) durch Zwischenguss, mit einem die Schienenenden (2) im Bereich einer Schweißfuge (3) umgebenden, oberseitig offenen Gießform (4) und einem, zur Aufnahme eines feinkörnigen Reaktionsgemisches und zur Durchführung der aluminothermischen Reaktion bestimmten, oberhalb der Gießform (4) gehaltenen Reaktionstiegel (1 ), wobei die Gießform (4) einen zentralen, durch die um die Schweißfuge (3) voneinander beabstandeten Schienenenden (2) und im übrigen durch die zugekehrten Wandungen der Gießform (4) begrenzten Gießraum und seitlich des Gießraumes wenigstens einen Steiger (13) aufweist, der nur im Bereich des Schienenfußes (1 1 ) mit dem Gießraum in durchlässiger Verbindung steht und wobei der Reaktionstiegel (1 ) bodenseitig mit einer den Ausfluss einer Stahlschmelze aus dem Reaktionstiegel (1 ) heraus und in die Gießform (4) hinein bewirkenden Ausflusseinrichtung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausflusseinrichtung und/oder die Gießform (4) dahingehend ausgestaltet ist/sind, dass der nach Abschluss der aluminothermischen Reaktion und erfolgter Trennung von1.Device for aluminothermic welding of two rail ends (2) by intermediate casting, with a casting mold (4) surrounding the rail ends (2) in the area of a weld joint (3) and one for receiving a fine-grained reaction mixture and for carrying out the aluminothermic reaction determined reaction crucible (1) held above the casting mold (4), the casting mold (4) delimiting a central one, by the rail ends (2) spaced apart from one another by the weld joint (3) and, moreover, by the facing walls of the casting mold (4) Casting chamber and at the side of the casting chamber has at least one riser (13) which is only permeable to the casting chamber in the region of the rail foot (1 1) and the reaction crucible (1) on the bottom with the outflow of a molten steel from the reaction crucible (1) out and into the casting mold (4) causing outflow device, characterized in that d the outflow device and / or the casting mold (4) is / are designed such that after the completion of the aluminothermic reaction and separation of
Stahl und Schlacke aus dem Reaktionstiegel (1 ) austretende Stahl gleichzeitig nach Art eines fallenden Gusses unmittelbar in den Gießraum und nach Art eines steigenden Gusses in den wenigstens einen Steiger (13) eintritt.Steel and slag from the reaction crucible (1) simultaneously enter the casting space in the manner of a falling cast and into the at least one riser (13) in the manner of a rising cast.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ausflusseinrichtung des Reaktionstiegels (1 ) in an sich bekannter Weise durch eine Ausflussöffnung (5) gebildet ist, die vor der Durchführung der aluminothermischen Reaktion durch einen wenigstens teilweise durchschmelzbaren Verschlusskörper verschlossen ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the outflow device of the reaction vessel (1) is formed in a manner known per se through an outflow opening (5) which is closed by an at least partially fusible closure body before the aluminothermic reaction is carried out.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen innerhalb des Gießraumes der Gießform (4) befindlichen Riegel (18), durch welchen die Stahlschmelze nach Maßgabe von wenigstens zwei Teilströmen horizontal umgelenkt wird, und einen Strömungsteiler, durch welchen jeder der beiden Teilströme in einen ersten, oberhalb eines Schienenkopfes (9) der Schienenenden (2) in den Gießraum und einen zweiten, über den oberen Bereich des Steigers (13) eingeführten und im Bereich des Schienenfußes (11 ) in den Gießraum eingebrachten Anteil unterteilt werden.3. Apparatus according to claim 2, characterized by a within the casting space of the mold (4) located bar (18) through which the molten steel is deflected horizontally in accordance with at least two partial flows, and a flow divider through which each of the two Partial streams are divided into a first portion above the rail head (9) of the rail ends (2) into the casting space and a second portion introduced into the casting space via the upper area of the riser (13) and introduced into the casting area in the area of the rail foot (11).
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Riegel (18) mit der Maßgabe angeordnet und ausgestaltet ist, dass die Stahlschmelze mittig auf diesen auftrifft und gleichförmig beidseitig nämlich senkrecht zur Schienenlängsrichtung umgelenkt wird.4. The device according to claim 3, characterized in that the bolt (18) is arranged and configured with the proviso that the steel melt strikes it in the middle and is deflected uniformly on both sides, namely perpendicular to the longitudinal direction of the rail.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Riegel (18) oberseitig, d.h. in dem zur Führung der Stahlschmelze bestimmten Bereich zwei, jeweils in Richtung auf die vertikalen Stirnseiten (23) des Riegels hin geneigte Flächenabschnitte aufweist.5. The device according to claim 4, characterized in that the bolt (18) on the top, i.e. in the area intended for guiding the molten steel has two surface sections which are inclined in the direction of the vertical end faces (23) of the bolt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der, in Strömungsrichtung der Stahlschmelze dem Riegel (18) zugekehrten Wandung (22) des Gießraumes eine Ausnehmung (26) eingeformt ist, die mit einem Steiger (13) in durchgängiger Verbindung steht und dass zwischen der, der Wandung (22) des Gießraumes zugekehrten Stirnseite6. Device according to one of claims 3 to 5, characterized in that in the, in the flow direction of the molten steel the bolt (18) facing the wall (22) of the casting space, a recess (26) is formed, which with a riser (13) in there is a continuous connection and that between the end facing the wall (22) of the casting chamber
(23) des Riegels (18) und der Wandung (22) ein, ein vertikales Durchströmen von Stahlschmelze in den Gießraum hinein ermöglichender Durchgang (25) gebildet ist.(23) of the bolt (18) and the wall (22), a vertical flow of molten steel into the casting space allowing passage (25) is formed.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Riegel (18) zugekehrte Seite der Wandung (22) des Gießraumes einen zu dessen Unterseite und in Richtung auf eine vertikale Längsmittelebene der Schienenenden (2) hin geneigten Verlauf zumindest bis in den Bereich der Unterseite des Schienenkopfes (9) der Schienenenden (2) aufweist.7. Device according to one of claims 3 to 6, characterized in that the bar (18) facing side of the wall (22) of the casting space at least to the underside and in the direction of a vertical longitudinal center plane of the rail ends (2) inclined course has in the area of the underside of the rail head (9) of the rail ends (2).
8. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Mengenverhältnis der beiden Anteile eines jeden der genannten Teilströme der Stahlschmelze konstruktiv durch Bemessung der Höhenposition der Unterseite (30) der Ausnehmung (26) relativ zu der Höhenposition der Oberseite (32) des Riegels (18) in Verbindung mit den Querschnittsformen des Durchgangs (25) sowie der Ausnehmung (26) fest- gelegt ist.8. Device according to one of the preceding claims 3 to 7, characterized in that the quantitative ratio of the two parts of each of the partial streams of the molten steel mentioned structurally by dimensioning the height position of the underside (30) of the recess (26) relative to the height position of the top side (32) of the bar (18) in conjunction with the cross-sectional shapes of the passage (25) and the recess (26) is fixed.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Mengenverhältnis der beiden Anteile eines jeden der genannten Teilströme der Stahlschmelze konstruktiv durch Bemessung der Quer- schnitte des Durchgangs (25) sowie der Ausnehmung (26) festgelegt ist.9. Device according to one of claims 3 to 8, characterized in that the quantitative ratio of the two parts of each of the partial flows of the molten steel is structurally determined by dimensioning the cross sections of the passage (25) and the recess (26).
10. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen innerhalb des Gießraumes der Gießform befindlichen Riegel, durch welchen die Stahlschmelze nach Maßgabe von zwei ersten Teilströmen, die horizontal in Schienenlängsrichtung umgelenkt und anschließend oberhalb des Schienenkopfes (9) der Schienenenden (2) in den Gießraum eingeführt werden und zwei zweiten Teilströmen, die über den oberen Bereich der Steiger (13) eingeführt und im Bereich des Schienenfußes (11 ) in den Gießraum eingebracht werden.10. The device according to claim 2, characterized by a bolt located within the casting chamber of the mold, through which the steel melt is deflected horizontally in the longitudinal direction of the rail in accordance with two first partial flows and then above the rail head (9) of the rail ends (2) into the casting chamber are introduced and two second partial flows which are introduced via the upper region of the risers (13) and introduced into the casting space in the region of the rail foot (11).
1 1. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Riegel (18) mit der Maßgabe angeordnet und ausgestaltet ist, dass die Stahlschmelze mittig auf dieser auftrifft und gleichförmig in der Form jeweils zweier Teilströme in Schienenlängsrichtung und zweier Teilströme quer zur Schienenlängsrichtung umgelenkt wird.1 1. Device according to claim 10, characterized in that the bolt (18) is arranged and configured with the proviso that the steel melt strikes it in the middle and is deflected uniformly in the form of two partial flows in the longitudinal direction of the rail and two partial flows transverse to the longitudinal direction of the rail ,
12. Vorrichtung nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Riegel oberseitig, d.h. in dem zur Führung der Stahlschmelze bestimmten Bereich eine pyramiden- bzw. pyramidenstumpfartige, jeweils in Richtung auf die vertikalen Stirnseiten (23) des Riegels (18) sowie auf die Längsseiten des12. The device according to claim 1 1, characterized in that the latch on the top, i.e. in the area intended for guiding the molten steel, a truncated pyramid or truncated pyramid, in each case in the direction of the vertical end faces (23) of the bolt (18) and on the long sides of the
Riegels (18) hin geneigte Flächenabschnitte aufweist. Riegel (18) has inclined surface sections.
13. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in der Oberfläche des Riegels (18) und zwar in dem, zum Auftreffen der Stahlschmelze bestimmten Bereich eine Ausnehmung angeordnet ist.13. Device according to one of the preceding claims 3 to 12, characterized in that a recess is arranged in the surface of the bolt (18), specifically in the area intended for impacting the molten steel.
14. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Riegel (18) als ein von der Gießform (4) getrenntes, lose in diese einsetzbares Bauteil konzipiert ist.14. Device according to one of the preceding claims 3 to 13, characterized in that the bolt (18) is designed as a component which is separate from the casting mold (4) and can be inserted loosely into it.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Riegel einstückig mit der Gießform ausgestaltet ist.15. The device according to one of claims 3 to 13, characterized in that the bar is designed in one piece with the casting mold.
16. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Aus- ftusseinrichtung des Reaktionstiegels (35) aus einer der unmittelbaren Ein- führung von Stahlschmelze über das obere Ende des Gießraumes bestimmten Ausflussöffnung (37) und wenigstens einer, der Einführung von Stahlschmelze über das obere Ende des wenigstens einen Steiger (13) bestimmten Ausflussöffnung (37') besteht.16. The apparatus according to claim 1, characterized in that the outlet device of the reaction vessel (35) consists of an outlet opening (37) determined for the direct introduction of molten steel via the upper end of the casting space and at least one, the introduction of molten steel via the upper end of the at least one riser (13) determined outflow opening (37 ').
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausflussöffnungen (37,37') mit Verschlusskörpern ausgerüstet sind, die mit der Maßgabe ausgestaltet sind, daß die zum Durchschmelzen nach Beginn der aluminothermischen Reaktion benötigte Zeitspanne bei allen Ausflussöffnungen (37,37') gleich ist. 17. The apparatus according to claim 16, characterized in that the outflow openings (37,37 ') are equipped with closure bodies which are designed with the proviso that the time required for melting after the start of the aluminothermic reaction at all outflow openings (37,37' ) is equal to.
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