简析钢轨铝热焊接技术中的化学反应

钢轨铝热焊是焊接技术的一种,它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,这一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+2AI=3Fe+Al2O3+199.5kCal,Fe2O3+2AI=2Fe+Al2O3+99kCal,3Fe2O3+8AI=9Fe+4Al2O3+773.3 kCal。钢轨铝热焊接就是将铝粉、氧化铁和其他合金添加物配制成的铝热焊剂放在特制的反应坩埚中,用高温火柴点燃引发铝热反应。在反应过程中,放出大量的热熔化合金添加物,与反应合成的铁形成为钢液,由于其密度大沉于坩埚底部,反应生成的熔渣较轻而浮在上部。
在很短时间内,高温的铝热钢水熔化坩埚底部的自熔塞,浇铸到与钢轨外形尺寸一致的砂型和局部预热待焊钢轨形成的封闭空腔中,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,将两段钢轨焊成整体。

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