CH157724A - Slot burner for surface hardening of steel workpieces. - Google Patents

Slot burner for surface hardening of steel workpieces.

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CH157724A
CH157724A CH157724DA CH157724A CH 157724 A CH157724 A CH 157724A CH 157724D A CH157724D A CH 157724DA CH 157724 A CH157724 A CH 157724A
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CH
Switzerland
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sep
slot
burner
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Application number
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German (de)
Inventor
Aktiengesellsch Edelstahlwerke
Original Assignee
Deutsche Edelstahlwerke Ag
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/48Nozzles
    • F23D14/56Nozzles for spreading the flame over an area, e.g. for desurfacing of solid material, for surface hardening, or for heating workpieces
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/06Surface hardening
    • C21D1/08Surface hardening with flames

Description

  

  Schlitzbrenner     zuni        OberIffiehenhärten    von     Werkstiieken    aus Stahl.    Zur     Oberflächenhärtun-,    von     'Werkstülr-          ken    aus Stahl standen bisher im allgemeinen  nur diejenigen Brenner zur Verfügung, die  man zum Schweissen oder Löten gebraucht.  Zum Härten von grösseren Flächen hat man  darüber hinaus besondere Brenner entwickelt,  die eine Anzahl nebeneinander angeordneter  Düsen aufweisen. Weder mit diesen noch  mit sonst bekannt gewordenen     schlitzförmi-          gen    Schweissbrennern ist es jedoch möglich,  eine einwandfreie     Oberilächenliärtung    zu er  zielen.

   Es ist nämlich hierzu erforderlich,       dass    die zu härtende Oberfläche des Werk  stückes innerhalb enger Temperaturgrenzen  erhitzt wird, damit einerseits eine Überhit  zung des Materials vermieden, anderseits aber  eine ausreichende Erhitzung bis oberhalb der       ffärtetemperatur    erzielt wird. Es hat sich  gezeigt,     dass    schon bei geringen Unterschieden  in der Ausbildung der Flamme und damit  der     Erhitzungsgeschwindigkeit    erhebliche  Härteunterschiede in der gehärteten Schicht    auftraten, und     dass    eine streifenförmige     Ab-          nutzuno,    erfolgte.  



  Um eine einwandfreie und vollkommen  gleichmässige Härtung     rösserer    Oberflächen  zu erreichen, bedarf es einer Härteflamme,  die, oder mindestens deren wirksamer Kern,  in der ganzen     Querausdelinung    vollkommen  gleichmässig brennt und keinerlei     Ungleich-          förmigkeiten    aufweist.  



  Die Erfindung soll nun einen Schlitz  brenner schaffen, mit dem eine solche     gleich-          mässigge        Oberfläühenhärtung    erreicht werden  kann. Zu diesem Zweck wird der ganzen  Schlitzlänge des Brenners der     wirksaine     Flammenkern als Streifen konstanter Höhe  dadurch aufgesetzt,     dass    seiner Mischkammer  und dem     Brennerschlitz    ein Kanal zwischen  geschaltet ist, der in einem Längsschnitt       t'     nach der     Brennermündung    divergiert und in       demdazu    senkrechten Längsschnitt nach der       Brennermündung        ko,.uvergiert,

      derart,     dass    das  <I>n</I>  Endmass der Divergenz gleich der Schlitz-           länge    und das der Konvergenz gleich der  Schlitzbreite ist, wobei die Kanallänge hin  reichend gross ist, um eine turbulente     Strö-          mum,    zu erzielen. Zweckmässig ist der  Querschnitt des     Brennerschlit.zes    geringer als  der Eintrittsquerschnitt des Kanals.

   Vorteil  haft wird das Verhältnis der Divergenz des  Kanals im einen Längsschnitt zur     Konver-          ,crenz    desselben, im andern Längsschnitt     der-          D          art    gewählt,     dass    zwischen Eintrittsquer  schnitt des Kanals und     Schlitzquerschnitt     eine     vorübero-ehende        Zunal-ime        des    Strö  mungsquerschnittes stattfindet. Der konver  gierende und oder divergierende Teil des Ka  nals kann ferner vor dem     Brennerschlitz    in  einen parallelen Teil übergeführt -sein.  



  Zwei beispielsweise     AusführungsformeD     des     Brennerkopfes    sind in den     Fig.   <B>1</B> bis<B>4</B>       bezw.   <B>5</B> bis<B>7</B> schematisch -dargestellt, und  zwar     zeia-en:

            Fig.   <B>1</B> einen Längsschnitt des     Brenner-          rD        tz          kopfes    nach der     ürsten        Ausführungsfarm,          Fig.    2 einen Längsschnitt nach der Linie       II-II    von     Fig.   <B>1,</B>       Fig.   <B>3</B> einen Schnitt nach der Linie       III-III    von     Fig.   <B>1,</B>       Fig.    4 einen Schnitt nach der Linie       IV-IV    von     Fig.   <B>1,

  </B>       Fig.   <B>5</B> einen Längsschnitt einer andern  Ausführungsform,       Fig.   <B>6</B> einen Schnitt nach der Linie       VI-VI    von     Fig.   <B>5</B> und       Fig.   <B>7</B> einen Schnitt nach der Linie       VII-VII    von     Fig.   <B>5.</B>  



  a bedeutet den     Brennerkopf,    der bei<B>b</B> in  bekannter Weise auf eine     Misehkammer    auf  gesetzt wird. Aus dieser Mischkammer tritt  <B>Z</B>  das Brenngas, zum Beispiel     Azetylen-Sauer-          stoff,    in den     Brennerkopf    a ein. Dieser endigt  -vorn in einen Schlitz c von der Länge<B>1</B>     und     der Breite<B>d.</B> Die Länge<B>1</B>     istdabeider    Breite  des zu härtenden     Werkstuckes        angepasst.    Die  Breite<B>d</B> ist ausserordentlich gering und be  trägt beispielsweise<B>0,3</B> mm.

   Zwischen dem  Gaseintritt<B>b</B> und dem Gasaustritt durch den  Schlitz     c        liegIt    ein Kanal<B>9,</B> der von den im  Längsschnitt     (Fig.   <B>1)</B> nach vorn divergieren  den Wandungen, im senkrecht dazu liegen-    den Querschnitt     (Fig.    2) von den     naeh    vorn  konvergierenden Wandungen des     Brenner-          kopfes    a gebildet wird. Dabei kann der     Bren-          nerkopf    verdickt sein     (Fig.   <B>5, 6)</B> und ausser  dem auch Kanäle i zur Wasserkühlung, ent  halten     (Fig.   <B>1</B> bis 4).

   Der Verlauf des -diver  gierenden Teils des Kanals     (Fig.   <B>1</B> und<B>5)</B>  kann in dem Teil vor dem Schlitzaustritt auf  eine Länge     ni,    ebenso der konvergierende.  Teil     (Fig.    2 und<B>6)</B> auf eine Länge     ni!    pa  rallel gestaltet sein, wobei in Sonderfällen die  Masse der     Parallelführungen    n, und % glei  che Werte haben können.<B>üb</B> bedeutet die       Län(Ye    des     Brennerkopfes    von der Mündung  bis zum     Anfangdes    Kanals.

   Es ist     dureh    die  Ausgestaltung der Divergenz der Wandungen  des Kanals möglich, den Strömungsquer  schnitt gegenüber dem     Eintrittsquerssshnitt     bei<B>b,</B> :der normalerweise grösser ist als der       Austrittsquers-chnitt    des Schlitzes<B>e,</B> anwach  sen und sieh wieder verringern zu lassen. Die  Ausgestaltung ist aber auch so möglich,     dass     der     Strömungsqutrschnitt    des     Künals   <B>g</B> vom  Eintrittsquerschnitt bei<B>b</B> bis zum Austritts  querschnitt von     c    abnimmt, so     dass    er stets  kleiner bleibt als der Eintrittsquerschnitt.  



  Die Länge des Kanals wählt man so  gross,     dass    eine turbulente     Gasströmung    er  reicht wird, um so den befolgten Zweck zu  erzielen.



  Slot burner for surface hardening of steel workpieces. For surface hardening of 'work pieces made of steel, only those torches have generally been available up to now which are used for welding or soldering. In addition, special torches have been developed for hardening larger surfaces, which have a number of nozzles arranged next to one another. However, it is not possible to achieve perfect surface hardening with either these or otherwise known slot-shaped welding torches.

   For this purpose, it is necessary that the surface of the workpiece to be hardened is heated within narrow temperature limits so that on the one hand overheating of the material is avoided and on the other hand sufficient heating is achieved above the ffärtetemperatur. It has been shown that even with slight differences in the formation of the flame and thus in the heating rate, considerable differences in hardness occurred in the hardened layer, and that strip-like wear occurred.



  In order to achieve perfect and completely even hardening of larger surfaces, a hardening flame is required which, or at least its effective core, burns completely evenly in the entire transverse contour and has no irregularities.



  The invention is now intended to create a slot burner with which such a uniform surface hardening can be achieved. For this purpose, the effective flame core is placed on the entire length of the slot of the burner as a strip of constant height in that a channel is connected between its mixing chamber and the burner slot, which diverges in a longitudinal section t 'after the burner mouth and in the longitudinal section perpendicular to it after the burner mouth ko , .uvergiert,

      such that the final dimension of the divergence is equal to the slot length and that of the convergence is equal to the slot width, the channel length being large enough to achieve a turbulent flow. The cross section of the burner slot is appropriately smaller than the inlet cross section of the channel.

   Advantageously, the ratio of the divergence of the channel in one longitudinal section to the convergence of the same, in the other longitudinal section is selected such that a temporary increase in the flow cross-section takes place between the inlet cross-section of the channel and the slot cross-section. The converging and / or diverging part of the channel can also be converted into a parallel part in front of the burner slot.



  Two exemplary embodiments of the burner head are shown in FIGS. 1 to 4, respectively. <B> 5 </B> to <B> 7 </B> schematically -shown, namely:

            FIG. 1 shows a longitudinal section of the burner head according to the first embodiment, FIG. 2 shows a longitudinal section along the line II-II from FIG. 1, FIG > 3 </B> a section along the line III-III from FIG. <B> 1, </B> FIG. 4 a section along the line IV-IV from FIG. <B> 1,

  <B> Fig. <B> 5 </B> a longitudinal section of another embodiment, FIG. <B> 6 </B> a section along the line VI-VI from FIG. 5 and FIG FIG. 7 shows a section along the line VII-VII from FIG. 5



  a means the burner head, which at <B> b </B> is placed in a known manner on a mixing chamber. The fuel gas, for example acetylene oxygen, enters the burner head a from this mixing chamber. This ends in a slot c of length <B> 1 </B> and width <B> d. </B> The length <B> 1 </B> is therefore adapted to the width of the workpiece to be hardened. The width <B> d </B> is extremely small and is, for example, <B> 0.3 </B> mm.

   Between the gas inlet <B> b </B> and the gas outlet through the slot c there is a channel <B> 9 </B> which diverges forward from the in the longitudinal section (FIG. 1) the walls, in the cross-section perpendicular thereto (FIG. 2) is formed by the walls of the burner head a converging near the front. The burner head can be thickened (Fig. 5, 6) and, in addition, channels i for water cooling are included (Fig. 1 to 4).

   The course of the -divering part of the channel (FIGS. 1 and 5) can extend to a length ni in the part in front of the slot exit, as can the converging part. Part (Fig. 2 and <B> 6) </B> to a length ni! be designed in parallel, whereby in special cases the mass of the parallel guides n, and% can have the same values. <B> ü </B> means the length (Ye of the burner head from the mouth to the beginning of the channel.

   It is possible through the design of the divergence of the walls of the channel, the flow cross-section compared to the inlet cross-section at <B> b, </B>: which is normally larger than the outlet cross-section of the slot <B> e, </B> to grow and see to reduce again. The design is also possible in such a way that the flow cross section of the Künals <B> g </B> decreases from the inlet cross section at <B> b </B> to the outlet cross section of c, so that it always remains smaller than the inlet cross section.



  The length of the channel is chosen to be so large that a turbulent gas flow is sufficient to achieve the intended purpose.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH- Schlitzbrenner zum Oberflächenhärten von Werkstücken aus Stahl, dadurch ge- I#-.ennzeielinet, dass zwecks Erzielung eines über die ganze Schlitzlänge sich erstrecken den, wirksamen Flammenkernes von kon stanter Höhe zwischen die Mischkammer des Brenners und den Brennerschlitz ein Kanal geschaltet ist, der in einem Längsschnitt nach der Brennermündung divergiert und in dem dazu senkrechten Längsschnitt nach der Brennermündung konvergiert, derart, PATENT CLAIM - slot burner for surface hardening of workpieces made of steel, characterized in that a channel is connected between the mixing chamber of the burner and the burner slot in order to achieve an effective flame core of constant height over the entire length of the slot, which diverges towards the burner mouth in a longitudinal section and converges towards the burner mouth in the longitudinal section perpendicular thereto, such that dass das Endmass der Divergenz gleich der Schlitz länge und das der Konvergenz gleich der Schlitzbreite ist, -wobei die Kanallänge hin reichend gross ist, um einü turbulente Strö- muna- zu erzielen. ZD UNTERANSPRüCHE: <B>1.</B> Schlitzbrenner nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Brennerschlitzes geringer ist als der Eintrittsquerschnitt des Kanals. 2. that the final dimension of the divergence is equal to the length of the slot and that of the convergence is equal to the width of the slot, the channel length being large enough to achieve a turbulent flow. ZD SUBClaims: <B> 1. </B> Slot burner according to claim, characterized in that the cross section of the burner slot is smaller than the inlet cross section of the channel. 2. Schlitzbrenner nach Patentanspruch und Unteranspruch <B>1,</B> dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Divergenz des Ka nals im einen Längsschnitt zur Kanver- ,genz desselben im andern Längsschnitt <B>D</B> derart gewählt ist, dass zwischen Eintritts- querschniii des Kanals und Schlitzquer- EMI0003.0011 schnitt <SEP> eine <SEP> vorübergehende <SEP> Zunahme <SEP> des <tb> Strömungsquerschnittes <SEP> stattfindet. <tb> <B>3.</B> <SEP> Schlitzbrenner <SEP> nach <SEP> Patentanspruch <SEP> und <tb> Unteransprüchen <SEP> <B>1</B> <SEP> und <SEP> 2, <SEP> dadurch <SEP> ge kennzeichnet, Slot burner according to claim and dependent claim <B> 1 </B> characterized in that the ratio of the divergence of the channel in one longitudinal section to the channel's divergence in the other longitudinal section is selected such that between the inlet cross-section of the canal and the EMI0003.0011 cut <SEP> a <SEP> temporary <SEP> increase <SEP> des <tb> flow cross section <SEP> takes place. <tb> <B> 3. </B> <SEP> slot burner <SEP> according to <SEP> patent claim <SEP> and <tb> Subclaims <SEP> <B> 1 </B> <SEP> and <SEP> 2, <SEP> denoted by <SEP>, <SEP> dass <SEP> mindestens <SEP> einer <SEP> der <SEP> ge nannten <SEP> Län-ssehnitte <SEP> des <SEP> Kanals <SEP> vor <SEP> dem <tb> Brennerschlitz <SEP> in <SEP> eine <SEP> Parallelführung <tb> übergeht. <SEP> that <SEP> at least <SEP> one <SEP> of the <SEP> named <SEP> country standard <SEP> of the <SEP> channel <SEP> before <SEP> the <tb> burner slot <SEP> in <SEP> a <SEP> parallel guide <tb> passes over.
CH157724D 1930-09-12 1931-09-09 Slot burner for surface hardening of steel workpieces. CH157724A (en)

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GB377488A (en) 1932-07-28
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