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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Pulverflämmen von Metallen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Es sind ein Verfahren und eine Vorricthung zum Pulverflämmen von Metallen bekannt, bei denen das Flussmittel bei dessen Zuführung aus einem Flussmittelspeiser mit Hilfe eines Sauerstoffstrahls unmittelbar eingespritzt wird ; der Sauerstoffstrahl wird unter einem Hochdruck zugeführt und reinigt das Metall.
Das Flussmittel-Sauerstoff-Gemisch wird durch einen Zentralkanal, der im Gehäuse der Vorrichtung zum Pulverflämmen von Metall vorgesehen ist, geleitet und in die Reinigungszone des Metalls zugeführt.
Das Flussmittel wird im Strahl des brennenden Sauerstoffes erwärmt, schmilzt und, indem es auf die Metalloberfläche trifft, erzeugt es in der Reinigungszone ein Schmelzbad (S. O. Sch. Spektr "Sauerstoff-Flussmittel-Brennschneiden rostfreier Stähle", herausgegeben im Jahre 1969, Verlag "Maschinostrojenie", Moskau, Seite 76).
Es sind auch ein Verfahren zum Pulverflämmen von Metallen sowie eine Vorrichtung zu seiner Durchführung mit einer Aussenzuführung des Flussmittels bekannt. In diesem Fall wird das Flussmittel mit Hilfe eines Gases, d. h. des Flussmittelträgers durch die Vorwärmflamme der Vorrichtung in den Sauerstoffstrahl zugeführt, der das Metall reinigt.
Das geschmolzene Flussmittel wird im Gasgemisch in die Reinigungszone des Metalls zugeführt.
In der Vorrichtung, mit der das erwähnte Verfahren durchgeführt wird, wird das Flussmittel zusammen mit dem Gas, d. h. dem Flussmittelträger in die Reinigungszone des Metalles aus
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Moskau, Seite 75).
Bei den bekannten Verfahren zum Pulverflämmen von Metallen kann jedoch der grösste Teil des Flussmittels infolge einer hohen Zuführungsgeschwindigkeit desselben nicht in die Reinigungszone des Metalls gelangen und fliegt vorbei. Aus demselben Grunde hat der in die Reinigungszone gelangte Flussmittelteil keine Zeit zum Erwärmen auf die Zündungstemperatur und beteiligt sich am Verbrennungsprozess nicht, wodurch der Flussmittelverbrauch erhöht wird.
Es ist auch ein Verfahren zum Pulverflämmen von Metallen (s. B. Brandstädt"Sauerstoff- -Flussmittel-Trenn- und Oberflächenbrennschneiden von Metallen", herausgegeben im Jahre 1961,
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mittelträgers das Flussmittel von einer Flussmittelquelle zugeleitet und das Flussmittel zusammen mit dem Gas, d. h. dem Flussmittelträger durch die Vorwärmfackel in den Sauerstoffstrahl eingeführt werden. Das Flussmittel wird in der Vorwärmfackel erwärmt und schmilzt und wird zusammen mit Sauerstoff, durch welchen das Metall gereinigt wird, der Reinigungszone des Metalls zugeführt, in der es ein Schmelzbad erzeugt.
Die Vorrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens umfasst ein Gehäuse, das in der Mitte einen Kanal für die Zuführung des Sauerstoffes aufweist, mit dem das Metall gereinigt wird. Um diesen Kanal herum ist im Gehäuse eine ringförmige Öffnung vorgesehen, durch welche der Vorwärmfackel ein Gas-Sauerstoff-Gemisch zugeführt wird.
Das Flussmittel wird mit Hilfe eines gasförmigen Flussmitttelträgers der Reinigungszone des Metalls durch Kanäle zugeführt, die im Gehäuse der Vorrichtung vorgesehen und an der Kreislinie um die ringförmige Öffnung für Gas-Sauerstoff-Gemisch herum und unter einem Winkel zu der Achse des Zentralkanals angeordnet sind.
Man muss darauf hinweisen, dass bei dem oben beschriebenen Verfahren der gasförmige Flussmittelträger eine Verminderung der Sauerstoffreinheit verursacht, was seinerseits zu einer Verschlechterung des Prozesses des Flussmittelschmelzens führt. Eine hohe Geschwindigkeit der Flussmittelzuführung führt dazu, dass ein Teil des Flussmittels nicht in die Reinigungszone des Metalls gelangt, indem er am Ziel vorbeifliegt. Aus demselben Grunde hat nicht die ganze Flussmittel-
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Die Durchführung des Verfahrens zum Pulverflämmen von Metallen wird nachstehend am
Beispiel einer Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens erläutert, die in den Fig.1, 2,3 dargestellt ist.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Pulverflämmen enthält ein Gehäuse - l- (Fig. l), das z. B. aus Bronze besteht, um eine wirksame Wärmeableitung zu gewährleisten.
Im Gehäuse-l-ist eine Kanal --2-- vorgesehen, der zur Sauerstoffzuführung bestimmt und im Längsschnitt eine F-Form aufweist. Der Strömungsweg des Sauerstoffes ist mit Pfeilen --3-angegeben. Am Eintritt des Kanals --2-- für Sauerstoffzuführung ist ein Druckregler --4-- angeordnet, der als Druckminderer --5-- ausgeführt ist, die an elektromagnetische Ventile --6-angeschlossen sind. Der Austritt des Kanals --2-- ist in Form einer Düse aus mehreren schmalen Kanälen --7-- ausgebildet, die in einen Austrittsraum --8-- einmünden, welcher der an der Oberfläche des Metalls --10-- liegenden Reinigungszone --9-- zugewandt ist.
Ein horizonaler Kanal - verbindet den Kanal --2-- mit einer ringförmigen Sauerstoffsamrnelleitung-12-, die ebenfalls mit dem Austrittsraum --8-- durch andere Kanäle --13-- für Sauerstoffzuführung verbunden ist.
Im Gehäuse-l-der Vorrichtung ist eine ringförmige Gassammelleitung --14-- vorgesehen, die zur Zuführung von Brenngas dient, das von einer Brenngasquelle (in Fig. 1 nicht wiedergegeben) durch eine Rohrleitung --15-- zugeleitet wird. Die ringförmige Gassammelleitung --14-ist mit dem Austrittsraum --8-- mittels Kanäle --16-- für die Zuführung von Brenngas verbunden, das zur Erzeugung einer Vorwärmfackel auf dem Abschnitt zwischen dem Austrittsraum - und der Reinigungszone --9-- des Metalls bestimmt ist. Die Abkühlung des Gehäuses --1-wird mit Hilfe eines ringförmigen Kanals --17-- verwirklicht, in welchen eine Kühlflüssigkeit eingepumpt wird.
Am Gehäuse-l-ist eine Trennkammer --18-- mit einem Deckel --19-- angeordnet. In der Seitenwand der Trennkammer --18-- ist eine Bohrung --20-- vorgesehen, die mit einer Rohrleitung --21-- verbunden ist, welche zur Beförderung des Flussmittels mit Hilfe eines Gases, d. h. des Flussmittelträgers in die Trennkammer-18- (in Pfeilrichtung 22) bestimmt ist. Der Deckel - hat einen Gasabzug --23--, zum Ablassen des Gases, d. h. des Flussmittelträgers. Der Entnahmeteil des Gasabzugs --23-- weist die Form eines kegelförmigen "Schirmes" auf, der sich in der Richtung zu einem zylindrischen Auslassstutzen --24-- verjüngt. Der Entnahmeteil des Gasabzugs --23--, der die Form eines "Schirmes" hat, ist relativ zu den Innenwänden der Trennkammer --18-- unter Belassung eines Spielraumes angeordnet.
Im Oberteil weisen die Innenwände der Trennkammer --18-- eine Zylinderform auf. Das ist notwendig, um ein wirksames Absetzen des Flussmittels an diesen Innenwänden zu gewährleisten. Im Unterteil der Trennkammer --18--,
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vorgesehen. Die Innenwände der Trennkammer --18-- sind im Unterteil derselben in der Richtung zu der Öffnung --25-- verjüngt ausgebildet. An der Wand des Gehäuses --11--, die sich an die Trennkammer --18-- anschliesst, ist ein kegelförmiger Ansatz --26-- vorgesehen, dessen Spitze gegenüber der Öffnung --25-- für das Flussmittelablassen liegt.
Die Wände des Gehäuses --1-- und der kegelförmige Ansatz --26-- bilden einen ringförmigen Hohlraum --27--, der zu einer gleichmässigen Verteilung an der Kreislinie des aus der Öffnung - strömenden Flussmittels dient.
In Fig. 2 ist die Ansicht der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Pulverflämmen von Metallen von unten dargestellt. Hier ist die gegenseitige Anordnung von Auslass- öffnungen --28, 29 und 30-- jeweils der Kanäle --7-- (Fig.1), --13-- für den Sauerstoffauslass und der Kanäle --16-- für den Brenngasauslass gezeigt. Der Austrittsraum-8- (Fig. 2) ist kreisförmig ausgebildet, und die Auslassöffnungen --30, 29 und 28-- der Kanäle --16-- (Fig.1) - 13 und 7-für Brenngas und Sauerstoff liegen an drei konzentrischen Kreislinien.
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Aus Fig. 3, die einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 2 darstellt, ist zu ersehen, dass der ringförmige Hohlraum --27-- mit den Auslassöffnungen --31-- (Fig.2) und dem Austritts- raum-8- (Fig. 3) durch Kanäle --32-- für das Flussmittelablassen verbunden ist, durch welche die Flussmittelzuführung (die durch Punkte wiedergegeben ist) aus der Trennkammer --18-- in 'die Reinigungszone-9-- zum Erzeugen eines Schmelzbades aus schmelzflüssigem Metall verwirk- licht wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Pulverflämmen wird mit Hilfe der oben beschriebenen
Vorrichtung wie folgt durchgeführt. Durch die Rohrleitung --15-- (Fig. 1) über die ringförmige Gassammelleitung --14-- und die Kanäle --16-- und durch den Kanal --2-- über die andern Kanäle --7-- werden in den Austrittsraum --8-- jeweils Brenngas und Sauerstoff zugeführt. Da- bei wird der Sauerstoffdruck im Kanal --2-- auf einen niedrigeren Wert von etwa 8 bis 20 N/cm2 eingestellt. Das Brenngas-Sauerstoff-Gemisch entzündet sich, indem es eine Vorwärmfackel auf dem Abschnitt zwischen der Reinigungszone --9-- des Metalls --10-- und dem Austrittsraum --8-- erzeugt.
Durch die Rohrleitung --21-- wird in die Trennkammer --18-- (Fig. 3) das Flussmittel mit Hilfe eines Gases, d. h. des Flussmittelträgers befördert. In der Trennkammer --18-- findet eine Umlenkung des Stromes aus dem gasförmigen Flussmittelträger und dem Flussmittel statt, und unter der Wirkung der Zentrifugalkraft wird das Flussmittel an die Innenwand der Trennkammer - geschleudert und von dem Gas, d. h. dem Flussmittelträger abgetrennt, der durch den
Gasabzug --23-- in die Atmosphäre frei austritt. Unter der Wirkung der Schwerkraft und des
Luftdruckes gelangt das. Flussmittel über die geneigten Innenwände der Trennkammer --18-- zu der Öffnung --25--.
Über den kegelförmigen Ansatz --26-- wird das Flussmittel gleichmässig über den Boden des ringförmigen Hohlraumes --27-- verteilt und über die Kanäle-32- (Fig. 3) der Reinigungszone
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sind, durch welche die Zuführung von Sauerstoff und Brenngas für die Vorwärmfackel erfolgt.
Die von der Fackel umgebene Flussmittelmasse erwärmt sich und schmilzt auf dem Abschnitt zwischen dem Austrittsraum --8-- und der Reinigungszone --9-- des Metalls --10--. Die Fallgeschwindigkeit des Flussmittels aus den Kanälen --32-- ist gegebenenfalls geringer als in den bekannten Vorrichtungen, weil sie nur durch die Wirkung der Schwerkraft des Flussmittels bestimmt wird. Infolgedessen verweilt das Flussmittel die meiste Zeit in der es umgebenden Vorwärmfackel, und schmilzt vollständig.
Die Öffnungen --29 und 30-- (Fig. 2) der Kanäle --16-- (Fig.1) für Brenngas und der Kanäle --13-- für Sauerstoff befinden sich in unmittelbarer Nähe der Austritts- öffnungen --31-- (Fig.2) der Kanäle-32- (Fig. 3) für die Flussmittelzuführung, wodurch ein intensives Vermischen von Flussmittel und Sauerstoff gewährleistet sowie auch ein vollständiges Niederschmelzen des Flussmittels gefördert werden. Dadurch wird es ermöglicht, dass sich die gesamte Flussmittelmasse an dem Erzeugen des Schmelzbades in der Reinigungszone --9-- des Metalls - beteiligt.
Der Querschnitt der Öffnung --25-- der Trennkammer --18-- ist geringer als der summarische Querschnitt der Auslassöffnungen --31-- (Fig.2) für das Flussmittel ; deshalb sammelt sich im Unterteil der Trennkammer --18-- immer Flussmittel an, das als Verschluss für das Gas, d. h. den Flussmittelträger dient.
Nachdem das Flussmittel die Reinigungszone --9-- (Fig.1) erreicht hat, erzeugt das geschmolzene Flussmittel an der Oberfläche des zu reinigenden Metalls --10-- ein Schmelzbad. Dann wird der Sauerstoffdruck im Kanal --2-- mittels des Druckreglers --4-- erhöht. Die Hauptmasse des Sauerstoffes gelangt unter einem erhöhten Druck durch die Kanäle --7-- in die Reinigungszone --9-- und bewirkt die Reinigung des Metalls darin. Bei der Bewegung des Metalls --10-verschiebt sich die Reinigungszone --9-- über die gesamte Oberfläche des Metalls --10--.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Pulverflämmen von Metallen und die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens gestattet es, die Wirksamkeit der Verwendung von Flussmittel und Sauerstoff bedeutend dadurch zu erhöhen, dass das Flussmittel in der Vorwärmfackel vollständig niedergeschmolzen wird. Die Wirksamkeit der Verwendung von Sauerstoff wird auch dadurch gewährleistet, dass bei dem erfindungsgemässen Verfahren durch die Abtrennung
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des Flussmittels von dem Gas, d. h. dem Flussmittelträger der letztere nicht in die Reinigungs- zone --9-- gelangt und mit Sauerstoff nicht vermischt wird.
Das vorliegende Verfahren zum Pulver- flämmen von Metallen gestattet es, die für das Erzeugen eines Schmelzbades in der Reinigungs- zone --9-- erforderliche Zeit dadurch zu verkürzen, dass sich an dem Prozess des Erzeugens dieses Schmelzbades die gesamte Masse des geschmolzenen Flussmittels beteiligt, das von der Fackel umgeben ist und deshalb von der Reinigungszone --9-- des Metalls --10-- nicht abweicht.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Pulverflämmen von Metallen und die erfindungsgemässe
Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens können bei einer durchgehenden oder stichweisen
Brennreinigung des Metalls eines beliebigen Querschnittes in Walzbetrieben der Hüttenwerke ihre
Anwendung finden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Pulverflämmen von Metallen, das die Zuführung von Brenngas und Sauer- stoff in die Reinigungszone des Metalls, die Beförderung des Flussmittels mit Hilfe eines Gases (Flussmittelträgers), das Schmelzen des Flussmittels und dessen Einführung in die Reinigungszone des Metalls umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Flussmittel vor dem Schmelzen in einem mit dem Flämmbrener verbundenen Bauteil (18) von dem Flussmittelträger abtrennt, und der letztere ent- fernt wird, wonach das Flussmittel geschmolzen und zwischen den Strahlen von Brenngas und Sauer- stoff der Reinigungszone (9) des Metalls (10) zugeführt wird.