浅谈轨道铝热焊接施工工艺 - 图文

浅述轨道铝热焊接施工工艺

中冶成工上海五冶铜陵项目部 赵伟

摘 要：介绍了铝热焊接的施工的特点及其在铜陵有色铜冠冶化分公司铁球团造球室工程中的实际应用。

关键词：铝热焊接

引 言：轨道的连接有很多种，其中有较为普遍的就是轨道压板的连接和采用特种焊条焊接连接，其中铝热焊接轨道连接中是一种技术成熟、施工简单方便、快捷、质量优良的施工工艺。本文就以铜陵有色铜冠冶化分公司铁球团造球室工程为例，就行车轨道铝热焊接施工进行简单的阐述。 一、 概念

钢轨钢轨铝热焊是利用铝和氧化铁在化学反应过程中释放的大量热量熔化金属,使金属之间形成熔接或堆焊。铝热化学反应是氧化还原反应, 主要反应产物为液态铝热钢和氧化铝熔渣, 铁元素被还原成具有高温的铝热钢水, 铝被氧化成氧化铝熔渣。铝热焊化学反应的表达式为: 3FeO + 2A1 = 3Fe +Al2O3

Fe2O3 + 2Al = 2Fe +Al2O3 3Fe3O4 + 8Al = 9Fe + 4Al2O引发3

钢轨铝热焊接其实就是将铝粉、氧化铁和其他金属添加物组成的铝热焊剂在特制的坩埚里，用高温火柴点燃铝热反应。反应过程中放出大量的热熔化合金混合物发生反应，形成钢液，由于其密度大沉于下面，反应生成的熔渣较轻浮在上部，在很短的时间内钢水充满砂模具，同时铝热钢水本身又作为填充金属，与熔化的钢轨共同结晶、冷却，2段钢轨形成整体。 二、 使用的器具和材料

（一）工器具

1、砂模侧模板和砂模底板

用于固定砂模的夹具，侧模板在侧面固定左右砂模，砂模底板在下固定底砂模，侧模板一对，有左右之分。

2、砂模固定夹具

固定和夹紧砂模侧模板的夹具。安装夹具时有前后方向之分。 3、灰渣盘

用于收集焊接时从砂模冒口流出的钢水废渣。

使用时，盘底需先铺一层细沙。 4、坩埚叉

用于焊接时撤除已使用过的灼热的废弃砂模 5、对正钢直尺（一米）

焊接前对正的直尺，耐高温工具合金制造 6、预热装置和支架

1）预热装置包括预热枪、调压表、胶管及接头。支架用于余热装置的定位与固定。 还有丙烷、氧气导气管。丙烷、氧气调压表（焊接时预热是关键装置）

2）预热器支架预热燃烧器支架用于支撑和调节预热器枪的位置，并固定于钢轨上，对钢轨接头实施焊接前的预热。

（二）材料

1、铝热焊剂和砂模， 焊接一个焊头使用一套。

其包括：焊剂一包，左砂模、右砂模、底砂模、分流塞各一。

按钢轨的不同型号，有不同的配套焊剂和砂模：50kg、60kg、75kg；PD3、U71Mn、稀土轨等之分。（在铜陵铁球团造球室10t行车轨道工程中用的是50kg）

2、一次性坩埚-— 盛焊剂的容器

焊接一个焊头使用一个坩埚，与焊剂砂模配套使用。 防潮设计、自熔塞、环保，可燃物自动分解。

3、耐高温封箱泥

其作用是密封砂模和钢轨之间的缝隙，防止钢水泄漏。每桶10kg，可使用3－6个次焊接。 4、铝热引燃助剂—高温火柴

用于点燃铝热焊剂。一次使用一根，现场需多留几根备份。一般是20根一盒。 5、耐高温密封膏

涂抹在底砂模和砂模之间，用于钢轨、砂模、底板间的密封。每盒12支装。 一支密封膏可用于6－8个焊头。 三、 施工工艺

1、 施工准备

1） 将已经调整好的轨道，再一次复测，是否符合设计及规范要求。复核两段钢轨接

头处是否预留15mm左右的缝隙，否则调整好。 2） 用对正钢直尺对正两钢轨，两钢轨必须对直。

3）将离钢轨两接头位置的轨道压板螺丝松开，垫起钢轨，使接头处的钢轨与行车梁

有一定的缝隙。一般要求是能垫进去底模板和底砂模。 2、 清理钢轨接头

用锉子将轨道接头横断面及旁边铁锈杂物锉干净。

钢锉子 用铁钎垫起钢轨

3、 安装砂模及卡具

安装砂模之前，要安装底模板和侧模板来固定砂模，砂模底板在下固定底砂模，侧模板在侧面固定左右砂模，侧模板一对，有左右之分。

安装顺序为：

安装底模板 底砂模 左右侧砂模 左右侧模板

调整固定

左右侧砂模 左右侧模板

4、 密封

1）用耐高温封箱泥密封钢轨和砂模之间的缝隙，密封时用手将泥柔软搓成条状，然后用细钢钎塞进缝隙里，注意一定密封结实。

2）用耐高温密封膏密封砂模之间的缝隙，前后底砂模与侧砂模之间的缝隙，前后两侧模之间的缝隙。

耐高温密封膏密封 耐高温封箱泥密封

3）安装灰渣盘和密封其之间形成的缝隙

灰渣盘底部铺一层细沙，以免泄露出来的钢水和灰渣盘发生结晶等情况，粘在一块。然后用耐高温密箱泥密封其缝隙。

灰渣盘

5、 预热

1) 安装预热装置

安装氧气和丙烷的调压表，用氧气和丙烷导气管接通预热枪。 2) 调整丙烷和氧气压力表数值，点燃预热枪，调整火焰。

定好位置用预热支架固定。开始加热，同时计时，一般4分钟左右就可达到要求。

预热枪 预热喷出的火苗

3) 点燃铝热焊剂施焊

1）打开一次性坩埚，装好铝热焊剂，插好高温火柴。

2）预热完成后迅速将准备好的坩埚放在两侧模上面，点燃助燃剂。 3）盖好顶盖。

一次性坩埚 焊剂正在反应； 钢水还没有泄露出来

反应完成后，剩余的钢水溢流出来了

4) 拆除器具

一般拆除器具室按照后装的先拆，先装的后拆的顺序拆除。 1） 反应完成后用坩埚钳移开废弃的坩埚，然后移开灰渣盘。

移开了废弃坩埚的情形

2） 拆除侧模板和卡具

3）等焊接完成的钢轨接头完全冷却，一般要2～3小时，然后拆除左右侧砂模和底砂

模。

5) 打磨

先用气割将高出钢轨规面的多余的钢流割掉，再用磨光机将整个接头打磨光滑平整。

打磨完成后的钢轨

四、

注意事项

1、 技术

1）由于起重轨道的铝热焊接的特殊性与复杂性，技术含量及操作要求都比较高，所以操作工人必须持证上岗，严禁非操作工上岗作业。

2） 铝热焊接钢轨的浇注系统结构复杂, 而且由于铝热焊接的特殊性, 铝热钢水的浇注温度很高, 钢水在凝固中收缩较大, 易形成缩孔、疏松、热裂等缺陷。因此,铝热焊接的浇注系统和焊接预热效果和铝热钢水在浇注型腔中的凝固尤为重要，且钢水浇注型腔成型的时间很短，一般在40~50秒钟完成。因此预热在整个焊接工作中可称为核心，当然要达到预热效果只能从技术人员的技术操作得以体现。 2、 安全

1） 起重轨道一般以钢行车梁为基础，安装在钢行车梁上起面，这样轨道铝热焊接工

作是在钢行车梁上完成，作业面非常有限，且操作技术含量高、难度都大。这样作业人员的安全尤为重要，上岗穿好劳保防护用品，戴好安全帽，挂好安全带，每个施焊技术人员配好一对一或一对二的辅助人员。

2） 一般在行车梁上作业都存在着交叉作业，因此，必须注重在行车梁下作业工人的

安全，可能在安装装置时，临配件滑落掉下去，或施焊时，钢水外溢，造成伤害。所以在施工作业时，必须配备专门安全人员，负责看守，不得在施焊操作过程中有人从下方逗留或通过，更不允许在下方作业。

五、总结

1、质量可靠

通过比较总结，起重轨道铝热焊接连接是将两段钢轨通过钢水融合在一起形成一段整体钢轨，相比较几种常见的轨道连接方式，铝热焊接质量可靠的多。通过检验，铝热焊接的接头质量均能达到各种性能指标。 2、技术成熟、操作简单

此工艺已大量应运在桥梁、铁路等工程中，技术成熟，操作简单。相对焊接来说，工艺要求较低。器具型号比较齐全，在材料市场中容易采购。 3、单价较高

铝热焊接中单个的钢轨接头单价比较贵，相比较常见的连接方式中（压板连接，特种焊条焊接连接）成本在2倍以上，铝热焊接成本主要体现在一次性的坩埚材料费用，只是该工艺中的不足之处。

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