钢轨的焊接方法目前常用的有闪光焊、气压焊、铝热焊和电弧焊。但闪光焊仍限于场内焊接；气压焊对钢轨断面的处理要求相对严格；铝热焊焊缝为较粗大的铸态组织，焊缝的强度和韧性有限；钢轨电弧焊近些年已有很快的发展，如强迫成型电弧焊和自保护药芯焊丝窄间隙全自动电弧焊。本课题将焊剂带约束电弧超窄间隙焊接方法应用于钢轨的对接。设计了相应的超窄间隙焊枪及带有堵头的焊剂带，同时，通过大量试验进行了钢轨焊前坡口角度的设定，即反变形角度的设定。并在这些研究的基础上做了一定的工艺试验，包括预热温度对冷裂纹的影响、硬度试验、冲击试验及金相组织分析等。具体研究内容如下：首先，设计了钢轨用超窄间隙焊枪，并进行焊接工艺稳定性研究。焊枪的夹紧机构可以很好的调节导电嘴对焊丝的夹紧力，并具有可靠的导电性。在不同的送丝速度下，焊枪可满足超窄间隙焊接的要求。其次，研制带堵头的焊剂带。经试验发现，此焊剂带能够有效约束电弧，同时在焊道端头能防止熔融金属的外流，使坡口内部焊道表面与端头焊道表面高度相当。再次，反变形角度的设定。试验出相匹配的焊接工艺参数，在合理的参数下，预定反变形角度，得出焊接反变形与焊接热输入、板厚之间的关系。最后，在底部间隙4mm，坡口角度2°，垫板厚度3mm的条件下，进行超窄间隙钢轨对接焊接试验。试验表明，预热温度400℃，层间温度不低于400℃条件下，可实现超窄间隙焊接。所得到焊接接头热影响区宽度很窄且硬度很高，约为390HV；使用常规的H08Mn2Si焊丝，在不添加合金成分的情况下，焊缝硬度与母材硬度相当，约为300HV。超窄间隙焊接接头整体焊缝处冲击功为27J，远高于6J。