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.
Process for peeling metal bodies that can be flame-cut using oxygen jets and peeling torches for carrying out the process. A process has become known in which the surface of metal bodies, in particular of billets made of steel, is peeled by one or more oxygen jets, the surface metal being removed essentially by combustion with the oxygen. In front of the oxygen jet, a z.
T. from: the oxidation products, z. Partly made of liquid steel slag shaft, which is involved in the peeling process insofar as this .S: slag shaft is a preheating:
g of the block surface takes over up to the ignition temperature. With this method it is necessary to use other torches or at least torches with other nozzles than were previously used for flame cutting with oxygen.
Furthermore, in the @S, peeling process, the speed at which the oxygen escapes from the burner was kept lower than the speed of sound. For it turned out
that with higher oxygen velocities it is possible to treat the surface of steel blanks in a similar way as with flame cutting, but with relatively deep tans, what was supposed to be achieved, namely a rapid one, formed in the block surface Surface peeling, in which the smoothest possible flawless surface should be achieved,
could not be achieved with higher oxygen exit velocities than the speed of sound.
In the known method, the peeling burner nozzles for the oxygen jet have an essentially circular cross-section, and several smaller nozzle openings for preheating flames (for example acetylene-oxygen mixture) are arranged around this nozzle opening in the burner. Shallow pits are created by the individual oxygen rays, and if several burners, z.
B. in a <B> peeling </B> machine, are arranged side by side, interfering longitudinal ridges remain between the individual pits. It is Z. B. has already been proposed to apply auxiliary oxygen beams directed to the ridges in order to reduce or avoid the formation of such ridges as far as possible.
The invention represents an improvement of the previous method and made it possible to largely prevent the formation of burrs without the exit speed of the oxygen having to be less than the speed of sound. Since the amount of oxygen escaping is greater at higher gas velocities, this also enables faster peeling, which has a particularly strong effect when processing surfaces with peeling machines. The exit speeds of the oxygen in question for the new process are between 150 and 600 m / sec.
The possibility of working with such high oxygen velocities without the occurrence of disruptive notch effects is based on the fact that the oxygen jets have a ribbon-like cross-section with laterally diverging streams. If several such jets of oxygen are arranged next to each other in a peeling machine, they combine to form a correspondingly wide band and then produce an upper surface that is largely free of unevenness. The depth of the surface peeling depends on the feed speed.
It is therefore in the hands of the person skilled in the art, with a corresponding peeling machine, depending on the condition of the original surface of the workpiece or rolled piece in question, either with only a thin skin. take away a correspondingly high speed or a thicker skin at a correspondingly reduced speed. The oxygen consumption per unit of metal mass removed is approximately the same in all cases. In the peeling process according to the invention, too, a slag wave runs ahead of the peeling flame.
The peeling burner according to the invention for performing the method has an oxygen nozzle with a slot-like outlet opening.
Satisfactory results were achieved, for example, with a peeling burner whose oxygen inlet opening in front of the calming chamber has a diameter of 0.7 cm (0.385 cm '), while the calming chamber has a diameter of 1.05 cm (0.87 cm') having.
In front of the nozzle opening, the diameter initially tapers to 0.74 cm (0.43 cm-). While maintaining the cross-sectional area of 0.43 cm ', the cross-sectional shape then merges into a streamlined slot of around 14.1 mm wide and 3.2 mm high, which is rounded on the sides, from which the oxygen exits like a ribbon.
Depending on the applied oxygen pressures and the respective emerging flow velocity of the oxygen, the oxygen consumption is between 40 and 100 m '' / h. The working speed of such a peeling burner can be up to 140 m / min. and be more.
Using the drawing, the invention is explained using a few examples.
Fig. 1 shows the burner head A of a peeling machine, in the front 19 of which five peeling nozzles N are housed. These peeling nozzles N have slot-like outlet openings 10 for the peeling oxygen and the. Nozzle openings P for the preheating flames. The band-like oxygen jet 21 hits the surface 20 of the workpiece W, which winds moving further in the direction of the arrow under the peeling head;
in the process, the slag shaft 22 rolls in the opposite direction on the surface 20 in front of the oxygen belt 21, and the new, clean surface 23 is created, which is scanned by the lower sliding surface of the burner head A.
FIG. 2 shows the front of a peeling nozzle and FIG. 3 shows a section corresponding to the dash-dotted line in FIG. 2;
FIG. 6 shows a partial section corresponding to the dash-dotted line in FIG. 3. The nozzle N is held in the burner head H by means of the projection K by the nut R. The peeling oxygen enters at S. The fuel gas mixture is distributed through the annular chamber C to the holes P, which expire in the nozzles for the pre-heated flames. The peeling oxygen enters the nozzle and the narrowed neck 14.
In the conical part 15, the speed of the oxygen is moderated and then in the chamber 13 a calming of the flowing oxygen occurs, with any turbulence being lifted. From point 17 onwards, the nozzle is somewhat flattened by the inserts 16 from above and below, so that a cross-sectional narrowing and thus an increase in the flow velocity occurs.
From point 12, however, the nozzle widens to the same extent on both sides as it is narrowed by the inserts 16 from above and below, so that the nozzle cross-section from point 12 to the outlet opening in plane 11 is with regard to the area remains the same. Only the cross-sonic shape changes continuously into the shape of the exit slot.
Fig. 4 shows a slightly modified imple mentation form of the nozzle in which, for. B. has been dispensed with to let the oxygen enter the calming chamber 13 'through a narrow neck. In contrast, the side slot 10 'begins at the same point at which the inserts 16 begin, so that in this case the points 12' and the points 17 lie in one plane. This ensures that the cross section of the nozzle is pale in all planes, so that there is no change in the flow velocity at any point within the nozzle.
The nozzles shown in the examples of FIGS. 2, 3, 4 and 6 can be produced from a hitherto customary peeling burner nozzle with a circular oxygen opening. Figure 5 shows how this is to be done. The inserts 16 are introduced into the original circular nozzle opening, which have a cylindrical surface on the outside and are wedge-shaped towards the inside.
They can be pinned and soldered to the Brenne wall. In order to achieve the necessary cutting width, a wedge-shaped recess 10 is made on both sides, the intersection of the side nozzle walls lying approximately in the plane of point 17. The resulting angle, which is decisive for the shape of the exiting jet, is expediently about 24-25.
In some cases it can be advantageous not to carry out the slots with completely parallel, horizontal edges, but e.g. B. the top of the nozzle to. Give a curvature, so that the oxygen jet is slightly thicker in the middle than at the edges. This compensates for the beam amplification that arises from the overlapping of adjacent oxygen jets.
In a peeling machine according to FIG. 1, it is useful to arrange the nozzles so that they can be rotated about their longitudinal axis. You can achieve that those places where a steel block has deeper defects can be peeled deeper by tilting the nozzles.
The distance between the individual nozzles in a peeling machine should be chosen so that the oxygen jets, where they attack the block surface, intersect somewhat, but not too strongly. With a lateral exit angle of the oxygen of z. B. 24 is the distance from center to center nozzle useful z. B.
30 mm; In general, you will find necessary distances between 27 and 30 mm.