JPS598477B2 - レ−ルのテルシット溶接法及びその鋳型 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、間隙を置いて配置した溶接すべきレール端部
を、該間隙をおおうテルミット余盛を形成する耐火性の
予め製作した鋳造で包囲しかつテルミット法を製造した
鋼を鋳型キャビティに注入することによりレールをテル
ミット溶接する方法に関する。

更に、本発明は本発明方法を実施するための数個割り、
特に２個割り鋳型に関する。

レールのテルミット溶接では、固定の間隙を置いて布設
された２本のレールの端部は数個割の鋳型で包囲される
。

通常、レール端部及び組合せられかつ大抵は側方がねん
土でシールされた鋳型はバーナーで上方から予熱される
。引続き、レール端部はテルミット法で製造された湯の
型内への注入によつて溶融せしめられかつ相互に接合さ
れる。このような方法は従来公知でありかつ広範に普及
している。この方法に関する多数の記載から、ここでは
定期刊行物６デア・アイゼンバーンインゲニール（Ｄｅ
ｒＥｉｎｓｅｎ−Ｂａｈｎｉｎｇｅｎｉｅｕｒ）′３１
９７３年、第８９〜９４頁に開示されたもののみを引用
する。この方法では、溶接のため必要な熱需要量は種種
の割合でバーナー火災による予熱と、両レール端部に一
部は注人の際のレール輪郭に沿つた流過過程にかつ一部
は注入後溶接間隙内での冷却過程で放出される液状溶接
剤の過剰熱とから補われる。

必要熱をもつばらテルミツト法で製造された液状溶接剤
によつて導入する方法も公知である。中間鋳造物、ひい
ては鋳型の寸法は溶接されるべきレールの輪郭、場合に
より予熱時間を考慮した上での予熱火災の流動技術的誘
導並びに特に注人技術及び輪郭に沿つた注人流の熱技術
的誘導によつて決まる。全ての公知のテルミツト式中間
注入溶接法では、溶接間隙への溶融物の注入は相応して
形成された型部分を通してレールの長手軸線に対して直
角方向で行われる。

この方法は、溶接剤がレールのヘツド、ウエブ及び脚部
分全体に渡つて極端に変化する輪郭横断面内で最も流れ
やすい道程を選択しかつまずレール輪郭の一部を通過せ
ずかつ全く加熱しないかないしは不十分に加熱するにし
かすぎないという欠点を有する。同様なことは、特にウ
ニブ及び脚部に比較して質量が大きいために加熱するの
に特に大きな熱量が必要であるレールヘツドの包囲及び
加熱に関しても当嵌まる。それでもなおレールヘツドを
十分に加熱するためには、テルミット余盛及びいわゆる
揚りを比較的大きく保持して必要な熱を供給すべきであ
る。

しかし、それによつてまた外部輪郭でレールヘツドの溶
融が増進され、一方それに対してレールヘツド内部にお
ける溶融は殆んど行われない。その際、仕上つた溶接部
の両側にあつて熱作用を受けたレール鋼の軟質領域が、
場合により動輪によつて最悪の場合個々に破損する程ま
で離れる恐れがある。本発明の課題は、レールのテルミ
ツト溶接において特にヘツド部分での熱の誘導を、レー
ルヘツドの中心部が良好：こ溶融されかつレールヘツド
の中心部、その走行面及び外面の熱作用が良好に相互に
調和するように改善することであつた。

この課題は驚異的にも本発明により、溶鋼を鋳型キヤビ
テイ内に、少なくとも２つに分離され、レールの長手方
向で向かい合つた注入流の形で注人し、その際注入流を
相互に溶接すべき両レールのレールヘツドのほぼ中心部
で合流するように導びくことによつて解決された。本発
明方法では、公知技術とは異なり、溶融物をレールの長
手軸線に対して横方向で溶接間隙に注入するのではなく
、レールの長手軸線で見て両レールのヘツド断面に向か
う方向で注入する。

この際、注人流は相互に溶接すべき両レールのレールヘ
ツドのほぼ中心部合流するように導びくべきである。こ
の場合、レールヘツド部分で両注入流の渦流が生じる、
それによりレールヘツド、しかも特にレールヘツドの中
心領域における確実な加熱及び溶融が行われる。次いで
、合流した注入流はテルミツト法で製造された溶鋼が更
に注入されると鋳型キヤビテイ内で充満しかつ鋳型キヤ
ビテイの充満後上り通路内を上昇する。この際に、軟化
焼鈍領域（熱の影響により軟化される領域）が完成溶接
部の両側に密に近接し、それによつて運転中に時折生じ
る破損を回避することができるということが、本発明方
法の大きな利点の１つである。

更に、上記の本発明による注入流の誘導形式では、当該
レールの輪郭と関連して、溶接のために必要な間隙幅を
縮小することができる、従つて溶接されたレールの軟化
焼鈍領域における低硬度の狭い個所が一層狭く近接せし
められる、このことは車輪の走行において特に有利であ
る。

本発明方法は本発明のもう１つの対象である鋳型で実施
するのが有利である。

この場合、公知技術に基づき組合せた鋳型がレール端部
の上に湯口を形成し、該湯口が鋳型キヤビデイに開口し
、該キヤビテイがレール端部を包囲しかつその内側壁が
テルミツト余盛を規定し、しかも鋳型キヤビテイがレー
ル脚の領域で余剰の溶鋼を受容するための上り通路ど接
続されており、かつ湯口内に湯口の突出部上に位置する
案内体が配置されている形式の数個割りの、特に２個割
りの鋳型から出発する。本発明の上記形式の鋳型は、レ
ールの長手方向に対して横方向にあつて向かい合つた湯
口の壁内に注入通路が設けられており、該注人通路のレ
ールの長手方向に対して垂直に延びる壁は湯口の下方領
域ではその仮想延長線がレールヘツドのほぼ中心部に向
かいかつそれによつて案内される湯の流れが相ｑに溶接
すべき両レールのレールヘツドのほぼ中心部で合流しか
つ混合されるように傾斜しており、かつレール端部を包
囲する鋳型キヤビテイはレール脚の領域内でのみ上り通
路と接続されており、かつ案内体は湯口内にある注人通
路のみを開放する状態で湯口内に嵌合可能であることを
特徴とする。

湯口内に存在する錠止部材によつて溶鋼は強制的に注入
通路を経て、レールの長手方向に対して横方向に位置す
る湯口の壁内に形成された鋳型キヤビテイに流人せしめ
られる。

これらの向かい合つた注人通路は湯口の下方部分では曲
線状に延びる。注人通路の曲線状形態により、注入通路
を経て流人する溶鋼は相互に向かい合つたレールヘツド
のほぼ中心領域で合流しかつ相立に衝突する際に渦流を
生じる、それによつて夫々のレールヘツド中心領域にお
いて特に良好な溶融及び洗い（包囲）作用が惹起される
。下方のウエブ及び脚部分内における向かい合つたレー
ル端部の加熱及び溶融を保証しかつ改善するために、本
発明の鋳型のもう１つの実施例によれば、上り通路がレ
ール脚及びそれに隣接したウエブ部分内にレールの形状
に等しい一方側へ向いた湾曲部を有している。レールの
脚及びそれに隣接したウエブ部分におけるレールの形状
に等しい上り通路の拡大部によつて、型の充満の際並び
にその後の鋼の硬化の際に隣接したレール脚及びウエブ
部分に相応して大きな熱量を放出する大量の溶鋼が集合
する。次に、添付図面により公知の鋳型と本発明の鋳型
とを関連させ、公知技術水準との比較によつて本発明を
詳細に説明する。第１図には、両鋳型半体が１，２で示
されている。

これらは上方部分に錠止部材４が嵌入された湯口３を形
成する。鋳型キヤビテイは５で示されている。これには
溶接が完成した際にテルミツト余盛を規定するキヤビテ
イも属する。上り通路は６，７で示されている。溶接間
隙に沿つて断面されているので、ヘツド８、ウエブ９及
び脚１０を有する溶接すべきレール端部の一方の端面が
図示されている。テルミツト法で製造された鋼は湯口３
上に位置するるつぼ１１内で溶融され、次いで鋼１２と
して湯口３に流人し、そこで鋼１２は錠止部材４に衝突
しかつ注入流１３，１４に分割され、鋳型キヤビテイ５
に流人しかつそこでレールヘツドの周囲を洗う。矢印は
注入流の道程を示す。レールヘツドの外側部分がレール
ヘツドの中心部より強度に洗われることは明らかである
。注入流１３，１４は、レールのウエブ並びに形成され
るテルミツト余盛の直径に等しい鋳型キヤビテイ５の狭
搾部分で１つの流れに合流し、鋳型キヤビテイのレール
脚部分に充満しかつ次いで上り通路６，７内を上昇する
。注入終了時には、溶鋼の高さは一点鎖線Ａ−Ｎの位置
に至る。公知技術水準による鋳型の一変更形が第２図に
示されている。

この場合も、両鋳型半体は１，２で示されている。この
鋳型の場合には、接続通路１６，１７はほぼレールヘツ
ドの高さに設けられている。これらの接続通路１６，１
７は、溶鋼が接続通路１６，１７の下方縁部１８，１９
まで鋳型キヤビテイ内に充満した後、注入流はもはや鋳
型キヤビテイを経てレールのウエブ及び脚部分を流れな
いように作用する。むしろ、該流れは直接レールヘツド
８を包むようにしてレールヘツド８の傍を通り、接続通
路１６，１７を経て上り通路６，７に導びかれる。この
装置によれば、高温で流入する溶融物の最後の部分は直
接レールヘツドの領域に残留しかつそこを溶融させるこ
とになる。しかしながら、特にレールヘツド８の外側部
分がレールヘツド中心部分よりも強度に加熱されかつ新
たな、ひいては高温の鋼のウエブ及び脚部分への後供給
が行われないという欠点が生じる。従つて、本発明で設
定した課題は、このような装置によつても解消されない
。第３図には、本発明による２個割り鋳型の半体が２０
で示されている。

湯口の半分は、内壁２１と、見えない反対側の相応する
内壁２Ｖと、それらに対して直角に配置された壁２２と
から形成される。湯口の下方区分には、内壁２１に突出
部２３が設けられており、該突出部に鋳型錠止部材を載
置することができる。湯口の壁２１と、それに向かい合
つた壁２Ｖに、夫々１つの注人通路２４，２ギが設けら
れており、該通路はその下方部分では鋳型２０の縦断面
に向かつて曲線状に延びている。壁２５，２６及び２７
は鋳型キヤビテイを制限しかつテルミツト余盛の幅及び
厚さを規定する。鋳型内の上り通路の上方開口は２８で
示されている。第４図には、間隙２９を置いて設置され
た２本のレール３０，３１が示されており、この場合簡
明化のために鋳型の半体２０のみが間隙領域２９に設置
されている。

案内体３２は湯口に嵌合されている。上方から湯口に流
人する注鋼は注入通路２４及びこれに向かい合つた注入
通路２４′を経て鋳型キヤビテイに流人しかつ注人通路
２４，２４′の特殊な誘導によつてレールヘツドの中心
部３３に向かつて強制的に導びかれる。第５図は本発明
の鋳型のレールの長手方向に沿つた断面図を示しかつ注
入流の流動過程を説明するものである。

この場合にも、るつぼ１１内でテレミツト反応によつて
溶鋼が形成されかつ反応の終了及び形成されたスラグの
浮遊後湯出しされる。鋳鋼１２は型半体２０に嵌合され
た案内体３２に衝突する。次いで、公知技術とは異なり
、注入流１３，１４は注入通路２４，２１を経て鋳型キ
ヤビテイに流入しかつ相互に間隔を置いた両レールヘツ
ドのほぼ中心部分で合流する。この合流の際に、矢印で
示された注人流の激しい混合が行われる。該注入流はレ
ールヘツドの領域３４，３５で激しい放熱を行なう。合
流した注入流は今や鋳型キヤビテイに充満しかつレール
脚１０まで流れ、次いでこの図面には示されていない上
り通路に充満する。第６図は、本発明の鋳型をレールの
長手方向に対して直角方向に断面した図で示すものであ
る。

図面から、鋳型半体２０，２０′並びに湯口中の錠止部
材３２が明らかである。錠止部材３２に到達する注入流
１２は案内体３２に衝突しかつ注入通路２４に流入する
。断面の選択によつて、両注入通路の一方のみが図示さ
れている。レールヘツド中心部３３の領域で、両注入流
１３，１４は渦流を起す（図面には注入流１４のみが示
されている）。合流した注入流１３，１４は、次いで鋳
型キヤビテイ内に充満する。この際に、余剰の溶鋼は上
昇通路２８，２８′内を上昇する。第６図には、同時に
本発明の鋳型の有利な一実施例が示されている。

上り通路２８，２８″は、脚２０及びウエブ９部分に凹
所３６，３７を有する。これによつてレールのウエブ９
及びレールの脚１０は相応する大きさの熱量の作用を受
けることができる。従つてこの部分におけるレール端部
の確実な溶融が行われる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は公知技術水準をかつ第３図〜第６図
は本発明の実施例を示す図であり、第１図はレールの周
囲に組合せた型の、レール間隙部分のレール長手方向に
対する直角方向断面図、第２図は変形型の第１図に相応
する断面図、第３図は２個割り型の半体の斜視図、第４
図は第３図の型でレール端部を包囲しかつ該型に案内体
を嵌入した状態を示す図、第５図は本発明の１実施例の
レールの長手方向に沿つた断面図及び第６図は本発明の
１実施例のレールの長手方向に対する直角方向断面図で
ある。 ３・・・・・・湯口、９・・・・・・レールのウエブ、
１０・・・・・・レールの脚、２１，２１″・・・・・
・湯口壁、２３・・・・・・突出部、２４，２４′・・
・・・・注入通路、２８，２８″・・・・・・上り通路
、３０，３１・・・・・・レール、３２・・・・・・案
内体、３３・・・・・・レールヘツドの中心部、３６，
３７・・・・・・凹所。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 間隙を置いて配置した溶接すべきレール端部を、該
   間隙をおおうテルミット余盛を形成する耐火性の予め製
   作した鋳造で包囲しかつテルミット法を製造した鋼を鋳
   型キャビティに注入することによりレールをテルミット
   溶接する方法において、溶鋼を鋳型キャビティ内に、少
   なくとも２つに分離され、レールの長手方向で向かい合
   う注入流の形で注入し、その際注入流が溶接すべき両レ
   ールのレールヘッドのほぼ中心部で合流するように注入
   流を導びくことを特徴とする、レールのテルミット溶接
   法。 ２ レールのテルミット溶接法を実施する数個割り鋳型
   であつて、組合せた鋳型がレール端部３０、３１の上に
   湯口３を形成し、該湯口が鋳型キャビティに開口し、該
   キャビティがレール端部３０、３１を包囲しかつその内
   側壁がテルミット余盛を規定し、しかも鋳型キャビティ
   がレール脚１０の領域で余剰の溶鋼を受容するための上
   り通路２８、２８′と接続されており、かつ湯口３内に
   湯口３の突出部２３上に位置する案内体３２が配置され
   ている形式のものにおいて、レールの長手方向に対して
   横方向にあつて向かい合つた湯口３の壁２１、２１′内
   に注入通路２４、２４′が設けられており、該注入通路
   のレールの長手方向に対して垂直に延びる壁は湯口３の
   下方領域ではその仮想延長線がレールヘッドのほぼ中心
   部３３に向かいかつそれによつて案内される湯の流れが
   相互に溶接すべき両レール３０、３１のレールヘッドの
   ほぼ中心部３３で合流しかつ混合されるように傾斜して
   おり、かつレール端部３０、３１を包囲する鋳型キャビ
   ティはレール脚１０の領域内でのみ上り通路２８、２８
   ′と接続されており、かつ案内体３２は湯口３内にある
   注入通路２４、２４′のみを開放する状態で湯口３内に
   嵌合可能であることを特徴とする鋳型。 ３ 上り通路２８、２８′がレール脚１０及び隣接せる
   ウェブ９の領域にレール形状に相応する片側凹所３６、
   ３７を有する、特許請求の範囲第２項記載の鋳型。