Article de référence | Réf : BM7781 v1

Conception et fabrication de la charge
Soudage aluminothermique des rails de chemins de fer

Auteur(s) : Raymond DEROCHE

Date de publication : 10 oct. 2013

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RÉSUMÉ

La soudure aluminothermique constitue la dernière étape permettant de réaliser une voie continue à partir des LRS (longues barres soudées) électriquement. Le procédé est simple de mise en oeuvre, exige peu de personnel, mais du personnel qualifié. Il permet une remise en service provisoire ne ralentissant les circulations que peu de temps après son exécution, ceci étant particulièrement apprécié dans le cas de soudage de coupons de réparation. Le procédé consiste à fabriquer de l'acier liquide, formé par la réaction chimique entre de l'aluminium et des grains d'oxydes de fer, coulé entre des abouts de rails distants de 25 millimètres et des moules latéraux étanches, en matière réfractaire. Le lingot, après solidification, a refondu les deux extrémités des rails et les a rendus solidaires.

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ABSTRACT

Thermite welding of railways rails

Thermite welding is the final stage in the production of continuous long electrically welded bars. The process is easy to implement and requires little more than a qualified workforce. It allows for the temporary restoration of the service, which only slows down the traffic for a little while after its execution; which is an advantage when welding repair bars. The method consists in producing molten steel, formed by the chemical reaction between aluminum and iron oxide grains, cast between portions of rail set 25 millimeters apart and tight side molds made of refractory material. Once solidified, the ingot consolidates the two ends of the rails and unites them.

Auteur(s)

  • Raymond DEROCHE : Ingénieur des mines de Nancy - Ex chef de produit rail à Sacilor-Unimetal

INTRODUCTION

La soudure aluminothermique constitue la dernière étape permettant de faire une voie continue à partir des LRS, longues barres soudées électriquement.

Le procédé est simple de mise en œuvre, exige peu de personnel, mais du personnel qualifié.

Il permet une remise en service provisoire de la voie, ne ralentissant les circulations que peu de temps après son exécution ; cela est particulièrement apprécié dans le cas de soudage de coupons de réparation.

Le procédé consiste à couler de l'acier liquide, formé par la réaction chimique entre de l'aluminium et des grains d'oxydes de fer, entre des abouts de rails distants de 25 mm et des moules latéraux étanches, en matière réfractaire. Le lingot, après solidification, a refondu les deux extrémités des rails et les a rendus solidaires.

Cette soudure, pratique et souple, est d'une bonne qualité quoique encore sensiblement inférieure à celle de la soudure électrique, et nécessite un minimum de surveillance en voie.

Sa facilité de mise en œuvre lui a valu un succès mondial depuis des décennies.

Il convient de préciser qu'avec le développement de la soudure électrique et son application aux barres longues, le champ d'application de la soudure aluminothermique se développe sur les voies utilisant des rails courts (25 m comme aux États-Unis, Canada, Chine, Australie), en général des voies minières nécessitant également de plus nombreux coupons de rails de réparation pour éliminer des défauts non tolérables.

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KEYWORDS

railways rail   |   crucible   |   mould   |   overheating   |   ends   |   basalt

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-bm7781


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4. Conception et fabrication de la charge

(Exemple de rail de 66 kg/m)

Avec les éléments précédemment calculés :

Comme on veut obtenir un acier à 0,6 % de carbone, il faut ajouter :

soit, avec une fonte à 4 % de carbone, 1 435 g de fonte.

Enfin, pour apprécier la quantité de riblons nécessaire à la réduction de température vers 2 300 oC, sachant que l'oxyde contient en moyenne 70 % de fer, 26 % d'oxygène et 4 % d'oxydes divers, on peut calculer le poids de riblons par la formule :

(on ne retient que la moitié du ferromanganèse)

avec FeMn courant de 500 g, il en ressort un poids estimé de 550 g de riblons.

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - BENARD (J.) -   Oxydation des métaux.  -  Tome 1 (1962).

  • (2) - LEVENSPIEL (O.) -   Chemical reaction engineering.  -  Illinois Institute of Technology, Dpt. of Chemical Engineering (1965).

  • (3) - STEFANESCU (D.M.) -   Behaviour of insoluble particles at the solid/liquid interface.  -  Metal Handbook, 9th Edition, vol. 15.

  • (4) - POPPMEIER (W.) -   Contribution to the problem of columnar crystallisation during solidification of steel.  -  Kapfenberg works (1966-1967).

  • (5) - HURTUK (D.J.), TSAVARAS (A.A.) -   The effect superheat and chemistry on steel solidification structure.  -  Republic Steel, USA.

  • (6) - CAMPBELL (J.) -   Solidification technology in the foundry and casthouse.  -  Metal Society (1980).

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