CS220322B2 - Method of and apparatus for thermochemically descaling metal workpieces - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu termochemického odokujňování kovového obrobku, při kterém se to místo na povrchu tohoto obrobku, kde má začít odokujňovací reakce, předehřeje na zápalnou teplotu místa obrobku a kyslíku.

Úplný odokujňovací cyklus obvykle sestává ze tří kroků: 1. umístění obrobku do jedné čáry s odokujňovacími jednotkami, 2. předehřátí obrobku za účelem vytvoření roztavené kaluže a 3. provádění odokujňovací reakce proudem odokujňovacího kyslíku, přičemž se vyvolává relativní pohyb mezi obrobkem a jednou nebo několika odokujňovacími jednotkami. Vynález se zabývá především předehřívacím krokem.

Dosavadní stav techniky zná několik způsobů k provádění předehřívacího kroku. V USA pat. spisu č. 2 267 405 je popsáno předehřívání plamenem vytvořeným kombinací kyslíku a topného plynu uvnitř hořáku a zažehnutím plynné směsi, když opouští hořák. Problém spojení s kombinováním kyslíku a topného plynu uvnitř hořáku, což bude nadále označováno jako „předběžné míšení“, záleží v tom, že výbušná směs má sklon ke zpětným výšlehům, tj. k zažehnutí uvnitř hořáku, což může poškodit hořák a stát se zdrojem nebezpečí.

Zdokonalení předběžně smíšeného plame2 ne je popsáno v USA pat. spisu č. 2 356 197, podle něhož kyslík a topný plyn jsou kombinovány těsně před vypuštěním z trysky. I když to bylo zdokonalením ve srovnání s dosavadním stavem techniky, přístroj měl stále sklon ke zpětným výšlehům. Jestliže se vnější tryska ucpala, například rozstříkaným kovem, zatímco otvory pro kyslík a topný plyn uvnitř jednotky zůstaly otevřené, oba plyny se smísily uvnitř jednotky a tím vytvořily výbušnou směs vystavenou zpětným výšlehům.

V USA pat. spisu č. 3 231 431 je popsán předehřívací přístroj s dodatečným míšením, u kterého se kyslík a topný plyn kombinují vně jednotky, čímž se úplně vyloučí možnost zpětného výšlehu. Avšak intenzita plamene vytvořeného tímto přístrojem s dodatečným míšením je omezená. I když tohoto postupu lze užít pro předehřívání horkých obrobků, vyžaduje jeho plamen o nízké intenzitě nepřijatelně dlouhou dobu pro předehřívání studených obrobků.

V USA pat. spisu č. 3 752 460 je popsán předehřívací přístroj s dodatečným míšením, který užívá proudu „zadrženého“ kyslíku pro snížení předehřívací doby. I když tento vynález představuje zdokonalení oproti předešlému patentnímu spisu, není schopen předehřívat dostatečně rychle po- měrně chladné obrobky za účelem průmyslových operací.

V USA pat. spisu č. 3 966 503 je popsán z^působ ^pro v^ytvořem mži^kov^ého odoltujiíovacího startu, který snižuje čas, potřebný pro předehřátí obrobku, prakticky na nulu. Způsob podle tohoto patentního spisu je r^yc^hlej^ší ne^ž z^působ ^podle v^yn^álezu; avsa^k tento známý způsob vyžaduje podávači mechanismus pro tyč a paprsek kyslíku o vysoké intenzitě, čehož není podle vynálezu zapotřebí. Z toho důvodu je vynález výhod^^{, když} není v^yža^dován mzdový odokujňovací start, avšak je žádán dostatečně rychlý start na studené oceli.

Účelem v^yn^álezu proto je vytvortt jak způsob tak i přístroj pro odokujnění povrchu obrobku tak, aby umožnily přijatelné krátké předehřívací doby pro odokujňování poměrně studených obrobků, aniž by bylo nebezpečí zpětného výšlehu a aniž by bylo zapotřebí pomocného materiálu.

Daná úteha je po^dle v^yn^álezu v^yřešena způsobem termochemického odokujňování kovového obrobku, při kterém se to místo na povrchu tohoto obrobku, kde má začít odokujňování reakce, předehřeje na zápalnou teplotu místa obrobku v kyslíku tím, že se na toto předehřívané místo směruje dodatečně smíšený předehřívací plamen, který se vytvoří vypouštěním nejméně jednoho proudu předehřívacího topného plynu a nejméně je^dno^ho ^proudu ^prede^hřívací^ho o^kysličovacího plynu, a že se proud odokujňovacího okysličovacího plynu směruje v ostrém ^úhlu na ^povrc^h olbrob^ku na tomto p^ředehřátém místě a současně se vyvolá relativní pohyb mezi odolkujňovacím okysličovacím plynem a obrobkem, čímž se vytvoří loupači zářez, přičemž podstata vynálezu spočrv^á v že se proud ^pře^de^hřívac^ího okysličovacího plynu a proud předehřívacího topného plynu směrují do vzájemného nárazu nad povrchem obrobku, ' přičemž osy těchto proudů svírají ostrý ' úhel, a že se předehřívací plamen stabilizuje vypouštěním proudu stabilizačního okysličovacího plynu o nízké intenzitě ve stejném obecném směru, jako je směr plamene nebo v úhlu 10 až 90° na osu plamene, směrujícího vpřed, a proud stabilisačního okysličovacího plynu prochází místem vzájemného nárazu proudů předehřívacího okysličovacího plynu a ' předehřívacího topného plynu nebo blízko tohoto místa.

Podte vý^ho^dn^ého ^provedern z^půso^bu ^podle vynálezu je ostrý úhel sevřený mezi osami předehřívacího okysličovacího plynu a proudu předehřívacího topného plynu v rozmezí mezi 5° a 50°.

Okysličovací stabilisační plyn sestává s výhodou z kyslíku.

Podle jiného provedení způsobu podle vyn^álezu je ^průt^o^čná r^ychtest ^prou^du ^pre^dehřívacího topného plynu a proudu předehřívacího okysličovacího plynu v rozmezí 1 až 3,5 m3/h, měřeno .při 0 ^cC a při tlaku

101,325 kPa, a průtočná rychlost proudů předávacího o^kys^ličovac^ího ptynu na ^kaž^dý ^prou^d je v rozmezí od 1 až 6 m^3/h m^ěřeno při 0 °C a při . tlaku 101,325 kPa.

^Účeln^ě je ^průto^čná r^ychtost stabihsa^ho okysličovacího plynu na jeden centimetr šířky otvoru odokujňovací trysky v rozmezí ³ a^{ž 10} 111⁵¾ m^ěřeno při ⁰ °C a ^pri Uaku 101,325 kPa.

Přístroj ^{k p}rov^ádění zp^ůsobu ^podle v^ynálezu obsahuje loupači jednotku, která je opatřena nejméně jednou tryskou na odokujňovací kyslík a jejíž střední osa je namířena na povrch odolkujňovaného obrobku, a nejm^én^ě je^den otvor ^pro ^edelhrivam okysličovací plyn, jakož i nejméně jeden otvor pro předehřívací topný plyn a je podle vynálezu vytvořen v podstatě tak, že osa otvoru pro předehřívací topný plyn je namířena směrem k povrchu tohoto obrobku, osa otvoru pro předehřívací okysličovací plyn protíná v místo do^d^ ^po^pri^pa^dě pr^ůse^čí^ku osu otvoru pro předehřívací topný plyn v ostrém sevřeném úhlu vně uvedených otvorů a nad povrchem obrobku a otvor pro stabilisační okysličovací plyn je uložen na loupači .jednotce a jeho osa je namířena ve stejn^ém obecn^ém sm^ěru ja^ko výstelce os otvoru ^pro ^pře^de^hřívac^í o^slmovam ^plyn a otvoru pro předehřívací topný plyn nebo v úhlu 10° až 90° k vpřed směřující ’ výslednici uvedenýc^h os a ve^dena ^pr^ůse^číkem těchto os ne^bo v je^ho MmtosU.

Podle výhodného provedení přístroje po^dle v^yn^álezu je ostrý sevřený Cihel tooimný průsečíkem osy otvoru pro předehřívací topný ^plyn a os^y otvoru ^pro ^edelmvarn otystíífovarf ^plyn v rozmezí mezi 5° a 50°.

Otvor pro stabilisační okysličovací plyn je ^úče^ln^ě totožný s otvorem t:r^ysk^y pro o^do^kuj^ňovac^í o^kys^ličovac^{í ply}n.

Podle dalšího provedení přístroje podle vynátozu jsou otvor^{y p}ro podehrivací to^pný p^lyn v ^po^čtu v^ět^ším. ne^ž jede^ umístěn^y v ^řa^dě v podstato rovno^běžn^é s více než je^dním otvorem pro předehřívací okysličovací plyn, uspořádanými v řadě.

PodLe jiného provedení přístroje podle vynálezu jsou řada otvorů pro předehřívací topný plyn a řada otvorů pro předehřívací oitysltoovam ^plyn umíston^y v horním ^předehřívacím bloku loupači jednotky.

Podle ještě jiného provedení vynálezu jsou řada otvorů pro předehřívací topný plyn a řada otvorů pro předehřívací okysli^čovac^{í ply}n um^íston^y v dolrnm ^pře^de^hřívacím bloku předehřívací jednotky.

Až do vytvoření vynálezu nebylo možné rychle předehrát část povrchu poměrně chladného kovového obrobku na odokujňovac^í te^plot:u za ^použití ^plamene^, a to bez ne^bez^pe^čí z^pětn^ého vý^eh^ nebo bez užití ^tyčí, ^dmuchave^k o v^yso^ké rntenzKě nebo jl· ného pomocného příslušenství.

I když to ' nemá znamenat vazbu na určitou teorii, je možno podat následující vy světlení, jakým způsobem vynálezu dosahuje kratších předehřívacích dob. Bylo pozorov^áno^, že nestabihzovaný dodatečň míšený plamen, vytvořený dopadem předehrívacího topného plynu a předehřívacího okysličovacího plynu, má sklon mít poměrně velké pásmo o nízké intenzitě a poměrně malé pásmo o vysoké intenzitě. V některých případech nemohlo být pozorováno žádné pásmo o vysoké intenzitě. Kromě toho má nestabilizovaný dodatečně míšený plamen sklon k třepetání. Uciní-li se pokus zvýšit rntenzitu nestabihzované^ho ^plamene zvý^šením proudu předehřívacího kyslíku a předehřívacího topného plynu, stane se třepetání výraznějším. Nakonec, se nestabilisovaný plamen odfoukne od předehřívacích vypouštěcích otvorů zvětšeným prouděním plynu a u^has^í se. ^Bylo pozorov^áno. ^že odrazn^é desky napomáhají k udržení plamene na jeho míst^ě a umožňuj ^poně^ku^d vyšm průto^čné rychlosti předehřívacího plamene, než se plamen uhasí.

Když se dodatečně míšený plamen stabilisuje proudem okysličovacího plynu o níz^ké rntenzitě ^po^dle vyn^ez^ v^yvrne stabilL· sovaný plamen velmi rychle dlouhé výrazné pásmo o vysoké intenzitě a třepetání přestane. Plamen zůstane stabilním, i když se proudy předehřívacího topného plynu a pře^dehnvac^ího k^ysHku zvýší na r^yc^hlost v^yšší, než byly rychlosti, které uhasily nestabilisovaný plamen.

^Vyn^ález je te^dy významným zlepšením předehřívacích metod podle dosavadního stavu techniky, neboť dává předehřívací doby menší než polovina potřebná podle pat. spisu č. 3 752 460 pro obrobky nad 200 °C. Pro obrobky pod 200 ^CC potřebuje vynález značně méně než polovinu -předehřívací doby podle právě uvedeného postupu. Třeba upozornit, že graf naznačuje, že postup se zadrženým kyslíkem nemůže dosáhnout předehřívacích dob pod 20 sekund pro obrobky pod 250 °C, zatímco vynález vyžaduje méně než 20 sekund pro předehřátí obrobku při 0°C.

Výrazu „okysličovací nebo okysličující plyn“ se na^dále použív^{á p}ro označete plynu obsahujícího okysličující činidlo. Výhodným okysličujícím plynem je obchodně čistý kysU^ avša^k vyn^ález lze ^provád^ět рй použití i jiných oxidačních plynů, než je čistý kyslík. Například oxidační plyn pro odokujňování a stabilisování může být kyslík mající čistotu pouze 99 procent nebo ještě nižší Av^ša^k výs^le^{dky b}u^dou ^hor^ší při užití nečistého kyslíku, zejména kyslíku s menší čistotou než 99 procent. Předehřívací okysličující plyn může obsahovat pouze 21 procent kyslíku, tj. může to být vzduch, avšak předehřívací doby budou se zvětšovat při klesání procenta kyslíku v proudu předehřívacího okysličovacího plynu.

^Výrazem „^předehřívání“ se mmí uve^dení části povrchu obrobku na zápalnou teplotu této ^části v jeho oxtéačním plynu; tfm se míní teplota, při které se obrobek zapálí, ^když je v a^tmos^féře o^kysli^čovac^ího p^lynu.

Vynález bude nyní vysvětlen na několika příkladech provedení v souvislosti s výkresy.

Obr. _ 1 je pohled se strany na odokujňovací jednotku a znázorňuje výhodné provedení - vynálezu.

^Obr. 2 je ^průřez o^br. ^{1 p}ří ^pozorov^áte ^podle čáry 2 — 2.

Obr. 3 - je zvětšený pohled se strany na obr. 1 a znázorňuje hlavní prvky vynálezu.

^Obr. ⁴ znázoniuje v^yhodné umfctétí roztaven kaluže vůc^{i p}roudu o^do^uj^ňovac^ího o^kysnčovacího p^lynu ^pro o^dokuj^ňovací starty na ploché části povrchu obrobku.

Obr. 5 znázorňuje start na konci povrchu obrobku.

^Obr. 6 gra^fick^y srovnáv^á ^edehnvarn dobu získanou způsobem podle vynálezu s dřívějšími postupy pro předehřívání povrchu obrobku.

^Obr. ⁷ zn^ázor^ňuje ^to ^provedem v^yn^álezu, u kterého jsou ^edelhHvací ^prou^dy v^ypou^štěny ze spodního předehřívacího bloku odokujňovacího přístroje.

Obr. 8 je pohled se strany na přístroj, mající oddělené otvory pro stabilisační okysličoval ^plyn a odokujnovarn ^kysHk.

Obr. 9 je pohled zpředu na přístroj podle obr. 8 ^při ^poMedu ^po^dle ^čar 9 — ⁹.

^Obr. ¹⁹ je ^po^hle^d z^pře^du na ^přístroj podle o^br. 8^{, k}ons^truovaný jrným způsobem.

Obr. 11 je bočte ^potee^d na ^který má oddělené otvory pro stabilisační okysličoval ^{- p}l^yn ^- a odokujiiovací tysU^ p^řičem^ž stabihsarnh a ^edehnvate ^proud^{y d}opada jí na společné místo.

Obr. 12 je boční pohled na přístroj podobný přístroji podle obr. 3, avšak proud s.tatelisačnteo ^pře^de^hřívac^ího okyslmovacího ^plynu ^do^pa^d<^j^í na s^po^lečn^é mfeto.

Obr. 13 je boční pohled na přístroj, ve kterém proud stabilisačního okysličovacího plynu je směrován do blízkosti dopadu proudů předehřívacího okysličovacího plynu, av^šak nikohv ve stejnm obecném sm^ěru jako plamen.

Obr. 14 je boční pohled na přístroj podobný ^přís^]roj^{i p}o^dle obr. 3 avšak ^- prou^d stabihsačnteo o^kys^ličovac^ího ptynu p^roc^hází místem vzájemn^ého dopadu prou^dů p^ředehnvachio ok^Uěovateho plynu.

Obr. 1 2 a ³ znázorňuj^í vý^hodn^é provedení v^yn^álezu. ^Typic^ká o^d°kuj^ňovací jed not^ka sestává z ^horteho predelinvacteo No^ku 1, spodního předehřívacího bloku 2, hlavy 3 a patice 4. Bloky 2 a 3 se nazývají předehřívacími ^blo^ky jehkož z técteo blo^ků s^e v obvyteém ^přístrojⁱ v^ypouštěj^í předehnvací plameny. Avšak u přístroje znázorněného na obr. 1 a 2 a ³ se ^pro p^dehř^te podívá pouze plamenů vypouštěných z horního ^předeh^řívac^ího ^blo^ku. Stěrbinovité odo-kujňovací tryska s otvory 16, ze které se vypouští plochý proud odo^ujňovacího ^kysli

2 0 3.2 2 ku na způsob listu, je tvořena dolním povrchem 20 horního předehřívacího bloku 1 a horním povrchem 21 spodního předehřívacího bloku 2. Spodní předehřívací blok 2 je opatřen řadou otvorů 19 pro předehřívací topný plyn, jež jsou ve spojení s neznázorněnými obvyklými vhodnými průchody pro plyn. Okysličovací plyn a předehřívací topný plyn se přivádějí k hlavě 3 neznázorněnými tryskami a potom k příslušným průc^ho^dům pro p^lyn ^pom^ůckamⁱ zn^ámými v příslušném oboru. Patice 4 pojíždí při odokujňování po povrchu obrobku W, aby odokujňovací tryska byla umístěna v konstantní vzdálenosti Z (obr. 3) od povrchu obrobku. Odokujňovací reakce se provádí tím, že na roztavenou kaluž dopad^{á p}tachý ^prou^d odokujňovacího kyslíku vypouštěný z odokujňovací trysky s otvory 16 v ostrém úhlu k · povrchu obrobku, zatímco se vyvolává relativní pohyb mezi obrobkem a odokujňovací jednotkou.

Podle vynálezu je horní předehřívací blok opatřen řadou otvorů 17 pro předehřívací topný plyn a řadou otvorů 18 pro předehřívací okysličovací plyn, přičemž každý z tochto otvorů je ve s^pojem s nezn^ázornenými přívodními * průchody pro palivo, popřípadě kyslík. I když výkres znázorňuje, že otvory 18 pro předehřívací okysličovací plyn jsou umístěny nad otvory 17 pro předehřívací topný plyn, je obrácené uspořádání, i když není tak výhodné, také schopno práce. ^Obecně ^ře^čeno je výhodný ab^y otvory ^pro ^pře^deh^řívací to^pný ^plyn ^byly umístony mezi otvory pro předehřívací okysličovací plyn ' a mezi dále popsaným otvorem pro staHhsacm ok^ysličova-cí ^plyn avšak ⁱ jiná uspořádání jsou schopna činnosti.

Přístroj funguje následujícím způsobem: proudy 9 předehřívacího okysličovacího plynu z otvorů 18 a proudy 10 předehřívacího topného plynu z otvorů 17 narážejí na sebe a v^ytvářej^í zá^palnou směs. . Místo do^padu je na obr. 3 vyznačeno jako průsečík 30 osy 10 otvoru 17 pro předehřívací topný plyn a osy 9 otvoru 18 pro předehřívací okysličovací plyn. Po zapálení vytvoří spalitelná směs plamen ^14, který má pásmo 13 o nízk^é mtenzitě a pásmo 12 o vysoké intenzitě. Bylo zjištěno, že pásmo 12 o vysoké intenzitě může být prodlouženo tak, že jeho špička 27 je právě nad povrchem obrobku W, čímž vytváří delší intenzivnější plamen a to tím, že se předehřívací plamen stabilisuje vytvořením proudu stabilisačního okysličovacího ^plynu o mzk^é míenz^ ^který proch^ v ^bHz^kosti ^bodu vz^ájemn^ého ^dopadu, popřl· padě průsečíku 30 a ve stejném obecném směru jako plamen 14. Tím, že proud 15 z otvoru o níztá mtenzíto je veden „v bhz^kosti“ bo^du dopa^ se mrnj že ^prou^d má procházet těsně u průsečíku čili bodu 30 dopadu, avšak ' nikoliv tímto bodem. I když b^ylo užito výrazu „bod ^do^pa^du“, je zřejmý že b^{y př}esněj^{ší byl}o užitf výrazu „mfeto ^do^pa^du“, jehkož je ^dáno mnoho navzájem se protínajících proudů a tedy mnoho bodů dopadu; jelikož dále proudy mají prčitou Houšť^ jsou jejich ^pr^ůse^číky s^píše ^ptaš^ky než pouhé body. Z toho důvodu je pro stručnost . na^dále ^pou^žív^áno výrazu „^do^paď‘, ^kterým se míní místo plošek dopadu předehrívacího topného plynu a předehřívacího okysličova-mho ^pl^ynu. Výhodným z^drojem ^prou^du ¹⁵ stabihsačntoo o^kysličovac^ího ^plynu je odokujňovací tryska s otvorem 16. Dále jsou upraveny neznázorněné ventilové pomůcky pro vytvoření proudu stabilisačního ok^ltoovarnho ^plynu o mzké intenzito (rnžší intenzity, než je proud odokujňovacího kyslíku) otvorem 16.

Proud stabilisačního okysličovacího plynu s osou 15 má být namířen ve stejném obecném směru jako plamen. To znamená, že kdyby se tento proud rozložil na dvě vektorové složky, jednu rovnoběžnou se směrem ^plamene ¹⁴ a ^dru^hou kolmou^, má vektorov^á slo^žka rovnob^ěžn^á s ^plamenem ^být nammena ve stejn^ém směru ja^ko ^plamen 14.

Při praktickém provedení vynálezu podle příkladu znázorněného v obr. 3 s výhodnými hodnotami podle tabulek I a II bude plamen 14 blízký k výslednici os 9, 10 otvoru 18 pro předehřívací okysličovací plyn a otvorů 17 pro předehřívací topný plyn nebo přesněji blízký k přímce půlící úhel, tvořený těmito dvěma osami 9 a 10. S výhodou se ^prům^ět^y os ^prou^du s osou I⁵ a ^plamene I^{4 p}rotínají za v^ytvo^řem ostré^ho sevřetaho úhlu, jak je znázorněno na obr. 1 a 3. Je také výhodné, aby osa 15 stabilisačního okysličovacího proudu byla rovnoběžná s osou ^prou^du ^pře^de^hřívac^ího to^pn^ého ^pl^yn^ ja^k je také znázorněno na obr. 1 a 3.

^Prou^dy pře^de^hřívac^ího to^pného ^pl^ynu a okyshčovactoo ^plynu musí do^padat ^pod ostrým rihlem, j. ^po^{d úhl}em vět^ším než 0°, avšak menším než 90°. Výhodné rozmezí je ⁵⁰ až ⁵⁰° a nejvýho^dněj^ší ^úhel do^pa^du je 15°.

^Prou^{d 15} staMUsataíta ok^ysli^čovacího p^lynu z otvoru ¹⁶ mus^í mh níz^kou tj. rnžč rych^los^t v tr^ysce^, ne^ž je rychtost předehřívacího okysličovacího plynu a topného plynu z otvorů 18 a . 17. S výhodou je ttysková rychtest sta^bilisa^ční^ho k^ysl^íku při^bhžn^ě l⁰ % r^ychlosti ^edehnvacmh ^proudů.

Kdyby předehřívací plamen nebyl stabilisován, jak je shora popsáno, byla by délka pásma vysoké rntenzity (o^{d d}o^pa^du ³0 ke ^špičce 2⁷) tak fráftá. že ^pře^dehřívací krok by nemohl být ^provetan v ^přijatelně krát^kých tahách teta^že ^by se snížíte vztatenost ^Z o^dstu^pu. Sntéern vzdálenosti Z o^daby š^pi^čka nestabilisovataho ^plamene s v^yso^kou rntenzitou ^byte uvetana těsně ^{k b}o^ku ^W, by znamenate v^ystavit otalkujtavací jetaot^ku mnohem vět&mu ^poš^kození od rozstřikovaného ^kovu a strusk^ než nas^táv^{á p}ři normálnfch vztalenostech odstupu.

Plameny vytvořené předehrívacím topným plynem z nižších otvorů 19, mísící se se stabilisa-čním ok^hcovarnm ^plynem z otvoru 16, slouží pro udržování odokujňovací reakce. Tyto plameny nejsou nutné během předeMEten^ avsa^k to^pný ^plyn m^{á p}roudit z otvorů 17 1 při předehřívání za účelem zabránění jejich ucpání.

K^dyž se v miste В vyteon roztaven^á kaluž, nastaví se ventily řídící proud kyslíku z otvoru 16 tak, že zvýší intenzitu proudu kyslíku z nízké intenzity na odokujňovací intenzitu, a zahájí se relativní pohyb mezi obrobkem a odokujňovací jednotkou, čímž se vytvoří odokujňovací zářez na povrchu obrobku W. Při odokujňovám se ponechají předehřívacÍ plameny vytvořené proudy s osami 9 a 10 spuštěny na nižší intenzitě než při předehřívání, aby se podporovalo udržení odokujňovací reakce. Odrazná deska 28 umístěná nad předehřívacími otvory 17 a 18 se použije pro zabránění odfouknutí plamene o nízké intenzitě v průběhu odokujňování.

Při výrobě pnstroje ^po^dle vynatezu je třeba roztodnout o někohka konstrukčrnch ^prom^ěnnýc^h, z rncto mn°h^é nejsou na^vzájem nez^ávis^lé. Pro berný odokujúiovací přL stroj se stanov^í obvyWe tosledupri proměně:

1. G je úhel mezi odokujňovacím kyslíkem a povrchem obrobku,

2. X je výška otvoru 16,

3. Z je vzdálenost odstupu hlavy,

4. U je šířka odokujňovací jednotky [viz obr. 2),

5. ^{typ d}ostu^pného topného ptynu,

6. typ dostupného okysličovacího plynu.

Pro každou soustavu hodnot shora uvedených ^parametr^ů tode existovat účinný rozsah a výhodná hodnota pro proměnné použití při konstrukci předehřívacího přístroje podle vynálezu.

Následující dvě tabulky udávají příklady hodnot, o kterých bylo zjištěno, že jsou uspokojivé pro provádění vynálezu. Tabulka I je seznam typických hodnot parametrů pro běžné odokujňovací zařízení, o němž je známo, že dává dobré odokujnění.

TABULKA I

G, úhel cdokujňovacího kyslíku	35°
X, výška otvoru 16	5,6 mm
Z, odstup hlavy	25 mm
U, šířka odokujňovací jednotky	270 mm
topný předehřívací plyn	zemní plyn
okyslič ovací plyn	kyslík.

Tabulka II udává účinný rozsah a výhodné hodnoty proměnných, jejichž užitečnost byla zjištěna pro provádění vynálezu, když pevné parametry jsou ty, které udává tabulka I.

TABULKA II proměnná výhodná hodnota přibližný pracovní rozsah

průměr otvorů 17 pro ptedehHvatí
topný plyn:	1,0 mm	0,7 až 1,7 mm
průtočná rychlost předehřívacího	1,7 m3/h při 0 °C	1 až 3,5 m3/h při 0 °C
topného plynu na otvor	a tlaku 101,325 kpa	a Uaku 101,325 kpa
vzdátenost otvoi’ů pro ptedehHvatí topný plyn [rozměr Y, v obr. 2}	6,0 mm	3 až 16 mm
průměr otvoru 18 pro předehřívací lsyshk	1,6 mm	1 až 2,3 mm
rychlost průtoku předehřívacího kyslíku	3,7 m3/h při 0 °C	1,5 až 6 m3/h pn 0 °C
na otvor	a tlaku 101,325 kPa	a Haku 101,325 kPa
vzdálenost otvorů pro předehřívací plynný kysMk [rozměr ¥, v obr. 2)	6,0 mm	3 až 16 mm
úhel dopadu mezi osami otvorů pro předehřívací palivo a otvorů ' pro ^edehnvarn kyslík (úhel D, v obr. 3)	15°	5° až 50°
vzdálenost 26 mezi povrchem 20 a otvory 16 pro předehřívací topný plyn	10 mm	3 až 15 mm
úhel mezi osou otvoru pro předehhvad kyslík a obrobkem (úhel H, v obr. 3}	50°	40° až 75°
vzdálenost 31 a 32 od dopadu 30 k předehřívacím otvorům	15 mm	3 až 22 mm
vzdálenosti 29 (viz obr. 2) mezi středovými čarami otvoru 17 a otvoru 18	4 mm	1,5 až 6 mm
rychlost proudění stabilizačního kyslíku od štěrbiny 16 při předehřívání	6 m3/h pH 0 °C	3 až l0 m3/h pn 0 °C
na 1 cm šířky štěrbiny	a tlaku 101,325 kPa	a Uaku 101, 2325 kpa

Proměnné sestavené v tabulce II jsou na sobě závislé. Z toho důvodu v případě, že některé z nich se význačně odchýlí od výhodné hodnoty, mohou se měnit výhodná hodnota i pracovní rozsah ostatních proměnných. Jestliže se změní některý ze stanovených -parametrů tabulky I, mohou se samozřejmě změnit výhodné i pracovní - rozsahy některých z proměnných v tabulce II. Odborná sna^dno pozná ^že témrn' neomezený počet kombinací hodnot pro tabulky I a -II - dá uspokojivé- výsledky.

Výhodný tvar otvorů 17 a 18 je okrouhlý, avsa^k i jmé tvary bu^dou úmnnto Napnktad otvory - by mohly - být čtvercové nebo obdélní^kov^é. B^ylo ^by lze ta^ké u^ít: je^din^é poidlouto ^lé frysky pro p^ehnvam ^kysl^ík ve s^pojení s jedinou podlouhlou tryskou pro předehřívací topný plyn, i když takové uspořádán^í nen^í tak vý^ho^dn^é. V^yn^ález nejlé^pe pracuje vsak, jestliže se u^praví v^ětš^{í p}očeí: otvorů - pro kyslík a topný plyn, jež se upraví v ^řa^dác^h navz^ájem protáhlých ja^k je znázorněno na obr. 2 a 10. Jestliže se užije vět^šího ^po^čtu ^pře^de^hřívacích otvorů je účelný aby odstupy otvorů, což je rozměr Y na obr. 2, byly rovonoměrné. Každý otvor 18 pro kyslík má ležet přímo proti otvoru 17 pro topný plyn. Toto výhodné uspořádání dává nestejnom^nqm a nejr^ychlej^ší ^edehMh •avšak i ^- nerovnom^ěrn^é odctalení otvorů. nebo přesazení otvorů pro topný plyn v kyslík nebo obojí mohou dobře pracovat.

Úhel F p^lvmene^, tj. úhel v^ytvo^řený osou plamene 14 vůči povrchu obrobku W, má být ^- mezi ⁴⁰ v 55° ^pro o^dstu^{p Z} o velikosti^{25 -} mm. Jes^^e ^úhel ^{F př}estou^pí 55^ ^- má plamen 14 Sklon vyhloubit obrobek. Jesniže úhel F - je - menší než 40'³, pak špička 27 pásma 12 - o vysoké intenzitě bude příll^š daleko - - od - povrchu - T - obrobku W, než aby - se docílilo vítaně krátkých předehřívacích dob. Úhel F ’. plamene 14 je určen hodnotami parametrů -v tabulkách I v II. Shora vyjmenované výhodné hodnoty proměnných dají uspo-kojivý úhel plamene 14, avšak odborník snadno sezná, že jsou možné mnohé další pné vý^ho'dné komtanace.

Vynález se nejlépe osvědčuje, jsou-li otvory pro předehřívací topný plyn v kyslík u sebe co nejtěsnějí, aniž by se proudy sbíhaly uvnitř jednotky, čímž by se vytvořila mo^žnost pře^dběžn^ého nhsern v z^pětn^ého vý^šlehu.

Obr. 4 znázorňuje výhodné umístění startovací kaluže B vůči průmětu středové čáry osy 15 otvoru 16 pro dokončující kyslík, když se starty provádí na horním povrchu T obrobku W. Jak je znázorněno na obr. 4, má proud kyslíku z otvoru 16 dopadat na zadní konec C startovací kaluže B vůči směru odokujňovacího zářezu naznačeného šipkou J. Toto umístění startovací kaluže B umo^žňuje^, a^by v^šechen roztavený materiá^l z kaluže byl foukán kupředu, takže nezůstane žádný materiál ^pro vytaorern Mebenů nebo otřepů na zadní straně zářezu.

Má-li se provést start na jednom konci obrodu W^, ja^k je zn^ázorn^ěno na ota. 5^, pa^k výsledky budou uspokojivé, jestliže proud odokujňovacího kyslíku ze štěrbiny čili otvoru 16 dopadá na jakoukoliv část startovací kaluže B, jelikož tu není žádný povrch T obrobku w na zadní části kaluže, na kterém by se mohly vytvořit otřepy, v nezáleží na tom, vytvoří-li se otřepy na koncovém povrchu E.

Obr. Ί až 14 znázorňují různá provedení vynálezu, která, i když nejsou nejvýhodnějšú jsou ^přesto schopná vytvořit stabi.l^ovaný do^date^čn^ě smféený ^etehHvad ptamen.

^Obr. 7 je bocrn ^pohtad na otokujtovarí jednotku, která je podobná jednotce znázorněné na obr. 1, 2 v 3 s tou výjimkou, že otvory 18 v 17 pro předehřívací okysličovací plyn, popř. topný předehřívací plyn jsou ^ům^íst^ěn^y ve s^podrnm pfedeWfratím btatai

2. Přístroj působí podobně jako přístroj podle obr. 1, 2 v 3.

Obr. 8 v 9 znázorňují uspořádání, ve kter^ém je ttabi^litačn^í o^shcovací ^pl^yn pnváděn z otvoru 16‘ odlišného v odděleného od otvoru 16 pro odokujňovací kyslík. Zde prou^d pře^de^hřívac^ího ok^hčovamho ^plynu z otvoru 18 s osou 9 dopadá na proud předehnvamho to^pn^ého ^pl^ynu z otvoru 17 s osou 10 pro vytvoření dodatečně smyšeného plamene 14. Plamen 14 je stabilisován proudem 15‘ kyslíku o nízké intenzitě z otvoru 16', směrován do blízkosti - průsečíku 30 v v ce^lkov^ém smoru ptamene I⁴. Přectahnvac v stabilisační otvory 17, 18 v 16' jsou podle znázornění umístěny v horním předehřívacím bloku 1. Mohly by být také umístěny v dolním předehřívacím bloku 2. Po dokončení předehřívání se spustí proud odokujňovacího kyslíku ze - štěrbiny čili otvoru 16 za účelem loupání obrobku W. Jak - bylo shora popsáno, napomáhá topný plyn vypouštěný z otvoru 19 udržovat odokujňovací reakci.

Obr. 10- je stejný - - jako obr. - 9 s tím - rozdí^^, že stabilizace o^sličovám ^pl^yn přichází z protáhlé štěrbinovité trysky 16“. ' Přede^hřívad ^- o^kysl^ičovac^{í ply}n v ^pahvo b^y mo^hl^y být také dodávány z protáhlých štěrbinovitýc^h trysek, ačkohv toto uspořá^ta nem tak výhodné.

Obr. 11 je boční pohled na přístroj mající otvory 16* pro stabilizační okysličovací plyn oddělené od otvoru 16 pro odokujňovací kyslík, podobně jako na obr. 8. Avšak proud 15' stabilizačního okysličovacího plynu prochází průsečíkem 30 osy 9 předehřívacího okysličovacího plynu v osy 10 předehřívactao to^pn^ého ^plynu. ^Bylo zji^št^ěno^, že odrazné desky 28 v 28‘, i když nejsou nezbytné, zv^^T rozsah ve taerém mohou bý^t měněny rychtosti potoku ^edeiifívatích v stabilizačních proudů, v stále vytvářet stabilizovaný plamen. Jeslzliže otvor topného plynu' není mezi otvory pro předehřívací v stabihzačto tysKh je zvlá^šf užhečná n^árazn^{á d}eska v bhztostí otvoru pro to^pný pl^yn.

Obr. 12 je boční pohled na přístroj, ve kterém se jak stabilizační, tak i odokujňovací kyslík vypouštějí ze stejné trysky, totiž trysky, popřípadě otvoru 16 jako na obr.

3. Avšak podle obr. 12 prochází stabilizační kyslík bodem dopadu, čili průsečíkem předehřívacích proudů. Toto uspořádání, i když není tak výhodné jako uspořádání podle obr. 3, je také schopno vytvořit stabilizovaný předehřívací plamen, za předpokladu, že dopad čili průsečík 30 je umístěn nad neznázorněným obrobkem.

Je účelné, aby proud stabilizačního kyslíku byl namířen ve stejném obecném směru jako plamen 14. Jak bylo uvedeno shora, znamená to, že když se proud stabilizačního kyslíku rozloží na dvě vektorové složky, jednu rovnoběžnou se směrem plamene a druhou к němu kolmou, bude vektorová složka rovnoběžná s plamenem směřovat ve stejném směru jako plamen. Bylo však zjištěno, že stabilizovaný plamen, schopný vytvořit krátké předehřívací doby, může být vytvořen, jestliže proud stabilizačního kyslíku je namířen kolmo к plamenu nebo dokonce opačně к celkovému směrů plamene.

Obr. 13 je boční pohled na přístroj, ve kterém proud 15‘ stabilizačního kyslíku není namířen ve stejném obecném směru jako plamen. Zde proud předehřívacího kyslíku s osou 9 a proud předehřívacího topného plynu s osou 10 dopadají na dopad čili průsečík 30, jak bylo shora popsáno a tvoří dodatečně smíšený plamen 14, který má dopřednou osu 22, definovanou jako přímkový úsek středové osy plamene ležící před bodem 23, ve kterém stabilizační plamen protíná středovou osu plamene. Výraz „před“ má znamenat stejný směr, do kterého směřuje útvar tvaru V, vytvořený dopadem předehřívacích proudů. Jestliže tedy proud stabilizačního kyslíku tvoří s dopřednou osou 22 plamene úhel A větší než 90°, je stabilizační proud namířen ve stejném obecném směru jako plamen. Avšak bylo zjištěno, že i když úhel A je mezi 10^е a 90°, vytvoří se přesto stabilizovaný plamen. Je třeba poznamenat, že umístění plamene vůči dopředně výslednici os předehřívacích otvorů (tj. přímce půlící úhel mezi nimi] je ovlivňováno směrem, rychlostí a rychlostí průtoku stabilizačního kyslíku. Na obr. 13 prochází proud 15‘ stabilizačního kyslíku v blízkosti dopadu předehřívacích proudů před dopadem, popřípadě průsečíkem. Uspokojivých výsledků lze také dosáhnout, je-li stabilizační proud směrován za průsečík.

Obr. 14 je boční pohled na přístroj podobný přístroji podle obr. 13 s tou výjimkou, že proud 15' stabilizačního kyslíku prochází vzájemným dopadem čili průsečíkem předehřívacích proudů. Toto uspořádání je také schopné dosáhnout uspokojivých výsledků.

Předpokládá se, že příznivý účinek stabilizačního proudu, zejména je-li namířen, jak je znázorněno na obr. 3, se dosahuje z těchto důvodů:

1. Jelikož stabilizační okysličovací plyn se přidává s proudem nízké intenzity, nezasahuje do vnějšího míšení předehřívacího okysličovacího plynu a předehřívacího topného plynu, popřípadě jejich proudu. Avšak přidává kyslík, který napomáhá udržovat spalování a vytváří kyslíkovou atmosféru obklopující pásmo vysoké intenzity plamene. Tato kyslíková atmosféra vytváří znamenité prostředí к tomu, aby se plamen šířil nazpět směrem к předehřívacím vypouštěcím otvorům a zapálil nespálený topný plyn blíže u těchto otvorů.

2. Proud stabilizačního okysličovacího plynu také tvoří clonu pro ochranu plamene před vzduchem, který netvoří tak dobré prostředí pro šíření plamene jako kyslík a způsobuje, že plamen se stane nestabilním a odfoukne se od předehřívacích vypouštěcích otvorů.

Příklady založené na tabulkách I а II

Odokujňovací starty na horním povrchu obrobku W, jak je znázorněno na obr. 4, byly v laboratoři provedeny za použití přístroje, který měl hodnoty sestavené v tabulce I a výhodné hodnoty podle tabulky II. Výsledky zkoušek jsou graficky znázorněny křivkou X na obr. 6, ve kterém počáteční teplota (T°C) obrobku je nanesena na jedné ose, kdežto požadovaná předehřívací doba t v sekundách je nanesena na druhé ose. Pro srovnání znázorňuje křivka Y výsledky získané za srovnatelných podmínek za použití odokujňovacího přístroje podle USA pat. spisu č. 3 752 460, zatímco křivka Z ukazuje výsledky dosažené obvyklým předběžně míšeným předehřívacím plamenem, vytvořeným vypouštěním kyslíku z odokujňovací trysky a palivových hubic podle USA pat. spisu č. 3 231 431.

Příklady založené na obr. 11

Dodatečně smíšený stabilizovaný plamen byl vytvořen dopadem dvou předehřívacích proudů a stabilizačního proudu na společné místo, jak je znázorněno na obr. 11. Obr. 3 dává pracovní rozsah a výhodné hodnoty proměnných užitečné pro provádění vynálezu. Jako v tabulce II jsou proměnné závislé na sobě navzájem. Odchylka jedné proměnné od výhodné hodnoty může změnit pracovní rozsah a výhodné hodnoty ostatních proměnných.

TABULKA III proměnná úhel C (obr. 11) vzdálenost od dopadu 30 k otvorům pro předehřívací a stabilizační kyslík otvor 15' stabilizačního kyslíku pr^ům^ěr průtok otvorem vý^ho^dn^{á h}o^dnota přibližný pracovní rozsah

25° mm mm

1,3 m³/h ^{při 0} °C a ^tla^ku 1^01,325 kPa až 90° až '22 mm až 6 mm a^{ž 4} m^{3/h při 0} °C a Daku ¹⁰l,³²⁵ k^pa

Výhodné hodnoty proměnných nesestavených v tabulce III jsou stejné jako u proměnných uvedených v tabulce II.

Příklad založený na obr. 13

Ta-bulka IV udává pracovní rozsah a výho^dn^é hodnoty prom^ěnných ú^čelnýc^h pro ^prová^dění vynátezu ^po^dle obr. ¹³.

TABULKA IV proměnná vzdálenosti od dopadu 30 k otvorům předehřívacího a stabilizačního kyslíku otvor 15' stabilizačního kyslíku průměr průtok na otvor úhel A vý^ho^dná ^hodno^ta pnbhžný pracovní rozsah

15 mm	3 až 27 mm
2 mm 1,3 m3/h při 0 °C a tlaku 101,325 kPa 60°	1 až 6 mm 1 až 4 m3/h při. 0 CG a tlaku 101,325 kPa 10 až 90°

Jako u předcházejících tabulek jsou hodnoty závislé jedna na druhé. Změna jedné hodnoty může změnit rozsah ostatních hod not. Vý^ho^dn^{é h}o^dnoty prom^nýc^ ^které nejsou uvedeny v tabulce IV, jsou stejné, ja^ko hodnoty uveden^é v tebiúce П.

Claims (11)

1. ^Způsob tarmochemicktařio o^do^kujňování kovového obrobku, při kterém se to místo na povrchu tohoto obrobku, ^kde má začít odokujňovací reakce, předehřeje na zápalnou teplotu místa obrobku v kyslíku tím, že se na toto předehřívané místo směruje dodatečně smíšený předehřívací plamen, který se vytvoří vypouštěním nejméně jednoho proudu předehřívacího topného plynu a nejméně jednoho proudu předehřívacího okysličovacího plynu, a že se proud odokujňovacího okysličovacího plynu směruje v ostrém úhlu na povrchu obrobku na tomto předehřátém místě a ' současně se vyvolá relativní pohyb mezi odokujňovacím okysličovacím plynem a obrobkem, čímž se vytvoří loupači zářez, vyznačující se tím, že se proud předehřívacího okysličovacího plynu a ^prou^d předehnvacího topn^ého ^ptynu sm^ěrují do vzájemného nárazu nad povrchem obrobí přicíemž osy tacteo ^proudů svíraj^í ostrý úhel, a že se předehřívací plamen stabilizuje vypouštěním proudu stabilizačního ok^ys^ličovacího ^plynu o rnz^ké rntenzhě ve stejném obecném směru jako je směr plamene nebo v úhlu 10 až 90° na osu plamene, směřujícího vpřed, a proud stabilizačního okysličovacího plynu prochází místem vzájemného nárazu proudů předehřívacího o^kys^ličovacího ^plynu a ^edelmvacího top-

VYNÁLEZU n^ého ^plynu nebo ^blíz^ko to^hoto místa.

2. Způsob podle bodu 1 vyznačující se tím, ^že ostrý ^úhe^l sevřený mezⁱ osami pře^dehn vací^ho ok^ys^ličovací^ho ptynu a proudu p^ředehřívacího topného plynu je ' v rozmezí mez^{i 5}° a ⁵⁰°.

3. ^Způsob po^dle kteréhotohv z ^bodů 1 a ² vyznačujmí se ^^, že otysltóovací staMhzaraí p^lyn sestává z ^kyslí^ku.

⁴. ^Zp^ůsob po^dle kteréhokoli z ^bod^ů 1 až ³ vyznačující se tm že ^průtočná r^ych^lost proudu předehřívacího topného plynu a proudu předehřívacího okysličovacího plynu je v rozmez^{í 1} a^{ž 3,5} m^3/h m^ěřeno při ⁰ °C a pří, Daku ^101,325 km a ^průtočn^á rychlost proudů předehřívacího okysličovacího plynu na každý proud je v rozmezí od ¹ a^{ž 6} m^3/h m^ěřeno při ΟΎ/ a při tlaku 101,325 kPa.

⁵. ^Způsob po^dle kteréhokoli z bod^{ů 1} až 4 vyznačující se tím, že průtočná rych^los^t stabihza^ční^ho o^shěvamlio ptynu je na ' je^den centímetr ^šír^ky otvoru odokujňovací ^trys^ky v rozmez^{í 3} a^{ž 10} m³/^ m^ěřeno při 0 °C a při tlaku 101,325 kPa.

6. Přístroj k provádění způsobu podle kteréhokoli z ^bo^dů ¹ až 5, oteahujírí taupací jednotku, která je opatřena nejméně jednou tryskou na odokujňovací kyslík a jejíž před ní osa je namířena na povrch odokujňovaného obrobku, a nejméně jeden otvor pro předehřívací okysličovací plyn, jakož i nejméně jeden otvor pro předehřívací topný plyn, vyznačující se tím, že osa (10) otvoru (17) pro předehřívací topný plyn je namířena směrem к povrchu tohoto obrobku, osa (9) otvoru (18) pro předehřívací okysličovací plyn protíná v místě dopadu, popřípadě průsečík (30) osu (10) otvoru (17) pro předehřívací topný plyn v ostrém sevřeném úhlu vně uvedených otvorů [17, 18) a nad povrchem obrobku a otvor (16, 16‘, 16“) pro stabilizační okysličovací plyn je uložen na loupači jednotce a jeho osa (15, 15‘) je namířena ve stejném obecném směru jako výslednice os (9, 10) otvoru (18) pro předehřívací okysličovací plyn a otvoru (17) pro předehřívací topný plyn nebo v úhlu (A) 10° až‘90° к vpřed směřující výslednici (22) uvedených os (9, 10) a vedena průsečíkem (30) těchto os (9, 10) nebo v jeho blízkosti.

7. Přístroj podle bodu 6 vyznačující se tím, že ostrý sevřený úhel tvořený průsečíkem osy (10) otvoru (17) pro předehřívací topný plyn a osy (9) otvoru (18) pro předehřívací okysličovací plyn je v rozmezí mezi 5^е a 50°.

8. Přístroj podle bodu 6 nebo 7 vyznačující se tím, že otvor (16) pro stabilizační okysličovací plyn je totožný s otvorem trysky pro odokujňovací okysličovací plyn.

9. Přístroj podle kteréhokoliv z bodů 6, 7 nebo 8 vyznačující se tím, že otvory (17) pro předehřívací topný plyn v počtu větším, než jeden, jsou umístěny v řadě v podstatě rovnoběžné s více než jedním otvorem (18) pro předehřívací okysličovací plyn, uspořádanými v řadě.

10. Přístroj podle bodu 9 vyznačující se tím, že rada otvorů (17) pro předehřívací topný plyn a řada otvorů (18) pro předehřívací okysličovací plyn jsou umístěny v horním předehřívacím bloku (1) loupači jednotky.

11. Přístroj podle bodu 9 vyznačující se tím, že řada otvorů (17) pro předehřívací topný plyn a řada otvorů (18) pro předehřívací okysličovací plyn jsou umístěny v dolním předehřívacím bloku (2) předehřívací jednotky.