Brevet FR2758753A1 — publié le 19980731

"Creuset de réaction pour un dispositif aluminothermique de soudage de rails" L'invention se rapporte à un creuset de réaction pour un dispositif aluminothermique de soudage de rails. Dans le cas des procédés aluminothermiques de soudage de rails, ce que l'on appelle les procédés de soudage par fusion Thermit , on met à profit une réaction chimique en vue de la production d'un matériau d'addition fluide à chaud, c'est-à-dire la forte affinité de l'aluminium pour l'oxygène, pour réduire les oxydes de métaux lourds, de préférence l'oxyde de fer. La portion de soudage Thermit , dont les constituants de base sont l'oxyde de fer et l'aluminium, est introduite dans un creuset de réaction qui est disposé au-dessus des extrémités des rails, entourées d'un moule de coulée, devant être soudées. La réaction aluminothermique se déroule, après l'allumage ponctuel à l'aide d'une tige d'allumage spéciale, dans le creuset en quelques secondes avec un dégagement de chaleur considérable. Les produits de réaction chauds d'une température d'environ 2500 C se séparent ensuite, la scorie à poids spécifique plus léger flottant sur le fer. L'acier Thermit fluide à chaud est alors coulé à partir de l'extrémité inférieure du creuset de réaction, qui est pourvu d'un bouchon fusible, dans le moule de coulée et soude les extrémités des rails par soudage intermédiaire et enveloppant. En principe, on peut souder conformément au procédé de soudage ThermitR des pièces de tous les types ayant des sections transversales quelconques, neuves ou en vue d'une réparation. Le procédé aluminothermique de soudage trouve son emploi le plus large pour le soudage des rails en raison de son exécution simple et indépendante de toutes sources d'énergie extérieures. La portion de soudage introduite dans le creuset de réaction est adaptée en quantité et en composition au profil et au matériau des rails. Le creuset de réaction est fabriqué habituellement en magnésie et est pourvu d'un bouchon de creuset correspondant. Après l'allumage de la portion de soudage, on place sur le creuset de réaction de forme conique un capot de recouvrement en métal, et on fixe ce dernier solidement au creuset de réaction. En vue de la fixation du creuset de réaction, qui peut être à nouveau utilisé à plusieurs reprises après la réaction, il est prévu un dispositif de maintien lourd et compliqué, relativement coûteux, qui est monté sur le rail et qui rend possible un basculement du creuset de réaction autour d'un axe vertical dans le domaine du moule de coulée. Pour l'utilisation du creuset de réaction, on a besoin, dans l'ensemble, d'une pluralité de composants de dispositif, qui doivent être transportés jusqu'à l'endroit du soudage et qui doivent y être assemblés au prix d'un effort de longue durée. A partir du document EP-B-0 407 240, on connaît un dispositif aluminothermique de soudage, qui se compose d'un creuset de réaction et d'un moule de coulée adapté à ce creuset. Il a une forme légèrement conique dans le fond et est utilisable pour un soudage aluminothermique unique. Il ne présente aucune enveloppe de protection externe et est par conséquent très sensible aux fractures. Il est de surcroît relativement lourd et par conséquent difficile à manipuler sur la voie ferrée. L'invention vise à réaliser un creuset de réaction, qui soit constitué d'une manière substantiellement plus simple que les creusets de réaction utilisés jusqu'à présent, et qui évite en outre un dispositif de maintien compliqué et qui soit en l'occurrence plus facile à manipuler. Le creuset de réaction selon l'invention est caractérisé en ce qu'il est constitué d'une enveloppe de creuset cylindrique en tôle métallique, qui est pourvue dans son intérieur d'un garnissage réfractaire, une ouverture centrale étant ménagée dans le fond plat du creuset, laquelle est garnie d'un matériau d'étanchéité, I'enveloppe de creuset présentant un couvercle ainsi qu'une poignée de transport, et formant en même temps le récipient de transport pour la portion de soudage, qui peut être placée directement sur un moule de coulée et qui peut également, le cas échéant, être fixée à celui-ci. Grâce à l'invention est ainsi réalisé un récipient de transport pour la portion de soudage, qui sert tout à la fois de creuset de réaction ou respectivement de creuset de fusion, et qui peut être fixé directement au moule de coulée par engagement positif et/ou mécanique, en évitant ainsi non seulement la formation d'un creuset spécialement moulé et coûteux, mais aussi un dispositif de maintien séparé pour celui-ci. La portion de soudage peut être transportée par exemple dans un sac ou dans une boîte empaquetée dans le creuset, I'empaquetage fondant ou se consumant après l'allumage de la portion de soudage. On utilise de préférence un creuset de réaction qui est caractérisé en ce qu'il présente une hauteur de 200 à 800 mm et que l'épaisseur de paroi de l'enveloppe de creuset à garnissage réfractaire et du fond de creuset est de 5 à 60 mm, et que son diamètre est de 100 à 1000 mm. L'ouverture dans le fond plat du creuset est de manière appropriée d'une taille de 5 à 40 mm et est obturée en l'occurrence par un bouchon de creuset, qui fond lors du contact avec le mélange réactionnel aluminothermique fluide à chaud, et permet alors au mélange réactionnel fluide de s'écouler dans le moule de coulée qui se trouve en dessous. L'invention est décrite de plus près dans la suite dans un exemple de réalisation par référence au dessin ci-joint, qui montre en figure 1 un creuset de réaction selon l'invention. Le creuset de réaction représenté se compose d'une enveloppe de creuset cylindrique 1 en tôle métallique, par exemple en fer-blanc, qui est pourvue d'une poignée de transport 2 et d'un couvercle 3. Dans l'enveloppe de creuset cylindrique 1, on forme par estampage ou par injection le creuset de réaction proprement dit sous la forme d'un garnissage 4 à partir d'un mélange de sable et on incorpore, dans une ouverture centrale 5 du fond de l'enveloppe de creuset cylindrique 1 et du garnissage 4, un matériau d'étanchéité au lieu d'un bouchon de creuset. Dans le garnissage de l'enveloppe de creuset cylindrique, on introduit la portion de soudage soit dans une boîte en tôle commerciale, soit dans un sac en matière plastique usuel, soit dans une autre enveloppe quelconque, la portion remplissant environ 3/4 du creuset de réaction. Après la mise en place du creuset de réaction sur un moule de coulée et la fixation par engagement positif et/ou mécanique du creuset de réaction sur un moule de coulée, par exemple à l'aide d'un bord de butée sur le moule de coulée, on retire le couvercle 3 et on allume la portion de soudage à l'aide d'une tige d'allumage spéciale, le couvercle étant à nouveau mis en place. Dès que la réaction se produit, le matériau d'étanchéité fond dans lI'ouverture du fond du creuset de réaction, et l'acier fluide en fusion s'écoule dans le moule de coulée. En pratique, il s'est avéré qu'en raison de la forme cylindrique et du fond plat du creuset de réaction, la portion de soudage réagit d'une façon particulièrement calme. Après l'achèvement de la procédure de soudage, I'enveloppe de creuset 1 peut recueillir de manière avantageuse tous les déchets qui se sont formés au cours de la procédure de soudage, comme les résidus de moule, la scorie et ainsi de suite, ce qui facilite leur mise au rebut. L'invention donne la possibilité de parvenir au but visé grâce à un apport substantiellement plus faible en dispositifs, en poids et en personnel, que cela n'était le cas jusqu'à présent. Il s'entend que la taille de l'enveloppe de creuset peut être adaptée aux exigences de soudage correspondantes. Revendications: 1. Creuset de réaction pour un dispositif aluminothermique de soudage de rails, caractérisé en ce qu'il est constitué par une enveloppe de creuset cylindrique (1) en tôle métallique, qui est pourvue dans son intérieur d'un garnissage réfractaire (4), une ouverture centrale (5) étant ménagée dans le fond plat du creuset, laquelle est pourvue d'un matériau d'étanchéité, l'enveloppe de creuset (1) présentant un couvercle (3) ainsi qu'une poignée de transport (2), et formant en même temps le récipient de transport pour la portion de soudage, qui peut être placée directement sur un moule de coulée et qui peut également, le cas échéant, être fixée à celui-ci. 2. Creuset de réaction selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il présente une hauteur de 200 à 800 mm et que l'épaisseur de paroi de l'enveloppe de creuset à garnissage réfractaire et du fond de creuset est de 5 à 60 mm, et que son diamètre est de 100 à 1000 mm. 3. Creuset de réaction selon la revendication 1 et 2, caractérisé en ce qu'il présente dans le fond du creuset une ouverture de 5 à 40 mm.