Verfahren zum Schälen von brennschneidbaren Metallkörpern durch Sauerstoffstrahlen und Schälbrenner zur Ausübang des Verfahrens. Es ist ein Verfahren bekannt geworden, bei dem .die Oberfläche von Metallkörpern, im besonderen von Walzblöcken aus !Stahl, durch einen oder mehrere Sauerstoffstrahlen geschält wird, wobei das Oberflächenmetall im wesentlichen durch Verbrennung mit dem ,Sauerstoff entfernt wird. Vor dem Sauer- stoffstrahl läuft eine z.
T. aus: den Oxyda- tionsprodukten, z. T. aus flüssigem Stahl bestehende Schlackenwelle her, welche an .dem Schälvorgang insofern beteiligt ist, als diese .S:chlackenwelle eine Vorwärmun:
g der Blockoberfläche bis auf Zündtemperatur übernimmt. Bei diesem Verfahren ist es er forderlich, andere Brenner oder zum aller mindesten Brenner mit andern Düsen zu ver wenden, als sie bisher für das Brennschnei- den mittels Sauerstoff verwendet wurden.
Ferner wurde bei dem @S,chälverfahren die Geschwindigkeit, mit der der Sauerstoff aus dem Brenner austritt, niedriger gehalten als die Schallgeschwindigkeit. Es hatte sich nämlich herausgestellt,
dass mit höheren 'Sauerstoffgeschwindigkeiten zwar in ähn licher Weise wie beim Brennsehneiden auch eine Behandlung der Oberfläche von .Stahl- blöeken möglich ist, jedoch bildeten sich da bei verhältnismässig tiefe gerben .in der Blockoberfläche und gerade das, was erreicht werden sollte, nämlich ein zügiges Ober flächenschälen, bei dem eine möglichst glatte fehlerfreie Oberfläche erzielt werden soll,
liess sich mit höheren Sauerstoff-Austritts- Geschwindigkeiten als der Schallgeschwin digkeit nicht erzielen.
Bei -dem bekannten Verfahren haben die Schälbrennerdüsen für den Sauerstoffstrahl einen im wesentlichen kreisförmigen Quer- schnitt, und um diese Düsenöffnung herum sind in dem Brenner mehrere kleinere Düsenöffnungen für Vorwärmflammen (zum Beispiel Acetylen-Sauerstoff-Gemisch) an geordnet. Durch die einzelnen Sauerstoff strahlen werden flache Gruben erzeugt, und wenn mehrere Brenner, z.
B. in einer<B>Schäl-</B> maschine, nebeneinander angeordnet sind, bleiben zwischen den einzelnen Gruben störende Längsgrate bestehen. Es ist z. B. auch schon vorgeschlagen worden, auf die Grate gerichtete Hilfssauerstoffstrahlen an zuwenden, um die Bildung derartiger Grate nach Möglichkeit zu verringern oder zu vermeiden.
Die Erfindung stellt eine Verbesserung des bisherigen Verfahrens dar und ermög licht es, die Bildung vor Graten weitgehend zu verhindern, ohne dass die Austritts geschwindigkeit des Sauerstoffes kleiner als, die Schallgeschwindigkeit sein muss. Da bei höheren Gasgeschwindigkeiten auch die Aus trittsmenge des Sauerstoffes grösser wird, so ermöglicht dies auch ein schnelleres Schälen, was sich besonders bei der Oberflächen bearbeitung mit Schälmaschinen stark aus wirkt. Die für das neue Verfahren in Frage kommenden Austrittsgeschwindig keiten des Sauerstoffes liegen zwischen 150 und 600 m/sec.
Die Möglichkeit, mit so grossen Sauer stoffgeschwindigkeiten zu arbeiten, ohne dass störende Kerbwirkungen auftreten, be ruht darauf, dass die Sauerstoffstrahlen einen bandartigen Querschnitt mit seitlich diver gierenden Stromfäden haben. Werden in einer Schälmaschine mehrere derartige Sauer stoffstrahlen nebeneinander angeordnet, so vereinigen sie sich zu einem entsprechend breiten Band und erzeugen dann eine Ober fläche, die weitgehend frei von störenden Unebenheiten ist. Die Tiefe der Oberflächen schälung richtet sich nach der Vorschub geschwindigkeit.
Es liegt also in der Hand des Fachmannes, mit einer entsprechenden Schälmaschine je, nach dem Zustand der ursprünglichen Oberfläche des betreffenden Werk- oder Walzstückes, entweder nur eine dünne Haut mit. entsprechend hoher Ge schwindigkeit oder eine dickere Haut mit entsprechend verringerter Geschwindigkeit fortzunehmen. Der Sauerstoffverbrauch je Einheit entfernter Metallmasse ist in allen Fällen annähernd gleich hoch. Auch bei dem erfindungsgemässen Schälverfahren läuft eine Schlackenwelle vor der Schälflamme voraus.
Der Schälbrenner gemäss der Erfindung zum Durchführen des Verfahrens besitzt eine Sauerstoffdüse mit schlitzartiger Aus trittsöffnung.
Befriedigende Ergebnisse wurden bei spielsweise mit einem Schälbrenner erzielt, dessen Sauerstoff-Eintrittsöffnung vor der Beruhigungskammer einen Durchmesser von 0,7 cm (0,385 cm') hat, während ,die Be ruhigungskammer einen Durchmesser von 1,05 cm (0,87 cm') aufweist.
Vor der Düsenöffnung verjüngt sich der Durchmesser zunächst auf 0,74 cm (0,43 cm-). Unter Beibehaltung der Querschnittsfläche von 0,43 cm' geht dann die Querschnittsform stromlinienartig in einen an den Seiten ab gerundeten Schlitz von rund 14,1 mm Breite und 3,2 mm Höhe über, aus dein der Sauer stoff bandartig austritt.
Je nach den angewenrleten Sauerstoffdrücken und den jeweils entstehenden Austritts-Strömungs- Gesehwindigkeiten des Sauerstoffes liegt da bei der Sauerstoffverbrauch zwischen 40 und 100 m''/h. Die Arbeitsgeschwindigkeit eines solchen Schälbrenners kann bis zu 140 m/min. und mehr betragen.
An Hand der Zeichnung wird die Erfin dung an einigen Beispielen erläutert.
Fig. 1 zeigt den Brennerkopf A einer Schälmaschine, in deren Vorderseite 19 fünf Schäldüsen N untergebracht sind. Diese Schäldüsen N haben schlitzartige Austritts öffnungen 10 für den Schälsauerstoff und die. Düsenöffnungen P für die Vorwärm- flammen. Der bandartige Sauerstoffstrahl 21 trifft die Oberfläche 20 des Werkstückes W, welches in Pfeilrichtung unter dem Schäl kopf weiter bewegt wind;
dabei wälzt sich vor dem Sauerstoffband 21 die Schlacken welle 22 in entgegengesetzter Richtung auf der Oberfläche 20 weiter, und es entsteht die neue, saubere Oberfläche 23, welche durch die untere Gleitfläche des Brennerkopfes A abgetastet wird.
Fig. 2 zeigt die Vorderseite einer<B>Schäl-</B> düse und Fig. 3 stellt einen Schnitt entsprechend der strichpunktierten Linie in Fig. 2 dar;
Fig. 6 zeigt einen Teilschnitt entsprechend der strichpunktierten Linie in Fig. 3. Die Düse N wird in dem Brennerkopf H mittels des Ansatzes K durch die Mutter R festgehalten. Der Schälsauerstoff tritt bei S ein. Das Brenngasgemisch wird durch die ringförmige Kammer C auf die Bohrungen P verteilt, welche in die Düsen für die Vor wärmflammen auslaufen. Der Schälsauer stoff tritt in die Düse durch ,den verengten Hals- 14 ein.
In dem konischen Teil 15 wird die Geschwindigkeit des Sauerstoffes er mässigt und in der Kammer 13 tritt sodann eine Beruhigung des strömenden Sauerstoffes ein, wobei eventuelle Turbulenzen auf gehoben werden. Von dem Punkt 17 ab wird die Düse durch die Einsätze 16 von oben und unten her etwas abgeflacht, so dass eine Quersehnittsverengung und damit eine Er höhung der Stromgeschwindigkeit eintritt.
Vom Punkt 12 ab dagegen erweitert sich die Düse im gleichen Masse nach beiden Seiten, wie sie durch die Einsätze 16 von oben und unten her eingeengt wird, ,so- dass der Düsen querschnitt von Punkt 12 bis zur Austritts öffnung in. der Ebene 11 sich bezüglich des Flächeninhaltes gleichbleibt. Lediglich .die Quersohnittsform geht stetig in die Form des Austritts-Schlitzes über.
Fig. 4 zeigt eine etwas abgeänderte Aus führungsform der Düse, bei der z. B. darauf verzichtet worden ist, den Sauerstoff durch einen engen Hals in die Beruhigungskammer 13' eintreten zu lassen. Dagegen beginnt der seitliche Schlitz 10' an derselben Stelle, an der auch die Einsätze 16 beginnen, so dass in @dieseni Fall die Punkte 12' und die Punkte 17 in. einer Ebene liegen. Hierdurch wird erreicht, dass der Querschnitt der Düse in sämtlichen Ebenen bleich gross ist, so dass also innerhalb der Düse an keiner Stelle eine Änderung der Strömungsgeschwindigkeit eintritt.
Die in den Beispielen der Fig. 2, 3, 4 und 6 gezeigten Düsen können aus einer bisher üblichen Schälbrennerdüse mit kreisrunder Sauerstofföffnung hergestellt werden. Fig. 5 zeigt, wie dies durchzuführen ist. In die ursprüngliche kreisförmige Düsenöffnung werden die Einsätze 16 eingebracht, welche nach aussen eine zylindrische Oberfläche haben und nach innen keilförmig zugesohnit, ten sind.
Sie können mit der BrenneTwandung verstiftet und verlötet werden. Um,die nötige Schnittbreite zu erzielen, wird eine keil förmige Ausfräsung 10 nach beiden Seiten vorgenommen, wobei der Schnittpunkt der seitlichen Düsenwandungen etwa in der Ebene des Punktes 17 liegt. Der dabei ent stehende Winkel, welcher für die Form des austretenden Strahls bestimmend ist, beträgt zweckmässig etwa 24-25 .
In manchen Fällen kann es, vorteilhaft sein, die Schlitze nicht mit vollständig parallelen, horizontalen Kanten auszuführen, sondern z. B. der Ober seite der Düse eine Wölbung zu .geben, so dass der Sauerstoffstrahl in der Mitte etwas dicker als an den Rändern ist. Hierdurch wird,die beider Überlappung nebeneinander stehender Sauerstoffstrahlen entstehende Strahlenverstärkung ausgeglichen.
Bei einer Schälmaschine nach Fig. 1 ist es zweckmässig, die Düsen so anzuordnen, dass sie um ihre Längsachse gedreht werden können. Man kann dadurch erreichen, dass solche Stellen, an denen ein Stahlblock tiefere Fehler aufweist, durch Schrägstellung der Düsen entsprechend tiefer ausgeschält werden können.
Der Abstand Ader einzelnen Düsen in-einer Schälmaschine soll so gewählt werden, dass sich die Sauerstoffstrahlen, dort wo sie die Blockoberfläche angreifen, etwas, jedoch nicht zu stark, schneiden. Bei einem seitlichen Austrittswinkel des Sauer- stoffes von z. B. 24 beträgt diel Entfernung von Mitte bis Mitte Düse zweckmässig z. B.
30 mm; im allgemeinen wird man brauch bare Abstände zwischen 27 und 30 mm er mitteln.