DD142004A1 - Verfahren zur herstellung einer duesenplatte - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft die Herstellung einer Düsenplatte, die Teil einer Schmelzeinrichtung für mineralische Werkstoffe ist. Ziel der Erfindung ist es, Düsen beliebig großer Länge in möglichst engem Abstand an einer Platte anzuordnen, eine Gefügeschädigung am Düseneinlauf zu vermeiden und den Fadenbildungsprozeß günstig zu beeinflussen. Aufgabe der Erfindung ist es, ein kombiniertes Verfahren zur Herstellung einer Düsenplatte zu entwickeln, das eine übermäßige Umformung des Plattenwerkstoffs vermeidet. · Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß eine Platte mittels örtlicher spanloser Umformung mit Vorsprüngen versehen wird, zentrierende Elemente zugeordnet und an oder in die Vorsprünge Düsen geschweißt werden.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Düsenplatte, die Teil einer Schmelzvorrichtung für mineralische Werkstoffe ist, mittels Schweißen von Düsen bildenden Teilen an eine Platte.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind Verfahren zum Aufschweißen zylindrischer oder rohrförmiger Teile auf eine Platte, die in der Glasschmelztechnik eingesetzt wird, bekannt. Bekannt sind außerdem Verfahren zur Herstellung mit Düsen versehener Platten durch Umformen von Plattenbereichen an denjenigen Stellen, an denen Düsen vorgesehen werden, und Abstrecken des umgeformten V/erkstoffes, so daß dieser die Wand mit der Platte verbundener Düsen bildet.

So ist es beispielsweise bekannt, mit einem Bund versehene rohrfö'rmige Teile im Preßsitz in Durchbrüche einer Platte einzusetzen und mittels Elektronenstrahlschweißen mit der Platte zu verbinden (DE-OS 2.432.021). Weiterhin ist eine ganze Reihe von Verfahren bekannt, mitmifrels derer mit Düsen versehene Platten durch Widerstandsschweißen von Drahtabschnitten (US-PS 3.514.841) oder von vorgeformten rohrförmigen oder napfförmigen Teilen an eine Platte hergestellt werden (US-PS 2.933.590; US-PS 3.579.807; US-PS 3.598.952; DE-OS 2.616.469).

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Den genannten Verfahren, die auf dem Elektronenstrahlschweißen oder dem Widerstandsschv/eißen beruhen, sind die !Nachteile gemeinsam, daß zur Ausbildung der Schweißverbindung mit "einem Plansch"versehene Teile verwendet werden müssen und dadurch die Anordnung der Teile auf der Platte nicht in einem derart engen Abstand erfolgen kann, wie es der·kostspielige Werkstoff Platin erfordert. Ein wesentlicher Nachteil.dieser Verfahren besteht jedoch darin, daß die Bindung zwischen Düse und Platte nur über eine schmelzflüssige Phase erzielt werden kann. Diese schmelzflüssige Phase entsteht gerade an der Stelle der Düsenplatte, an der im Einsatz die größten Beanspruchungen durch die fließende Glasschmelze eintreten - nämlich am Düseneinlauf- und an der eine Gefügeschädigung durch die schmelzflüssige Phase am wenigsten erwünscht ist. Auch eine Werkstoffanhäufung, wie beispielsweise durch den Düsenflansch, kann nicht verhindern, daß der Düseneinlauf die die Standzeit der Düsenplatte bestimmende kritische Stelle bleibt. Es ist versucht worden, die Gefahr eines vorzeitigen Ausfalles von Düsenplatten dadurch zu vermindern, daß das Fügen der Düsen an die Platte-durch Diffusionsschweißen, also ohne das Auftreten einer schmelzflüssigen Phase erfolgt (DD-WP 126.182)

Jedoch befindet sich auch bei diesem Verfahren die Pügezone zwischen Platte und Düse am Düseneinlauf und eine Gefügeschädigung kann wegen der für die Ausbildung der Bindung erforderlichen langen Wärmzeit nicht vermieden werden.

Eine Gefügeschädigung der Düsenplatte wird durch solche Verfahren vermieden, die auf einer örtlichen Umformung der Platte in einer solchen. V/eise beruhen, daß Plattenwerkstoff umgelenkt und zu Düsen ausgeformt wird (DD-WP 127.355 bis 127.360). . '. ' -

Der Nachteil dieser Verfahren besteht darin, daß die herstellbare Düsenlänge begrenzt ist. Die aus wirtschaftlichen Gründen begrenzte Plattendicke erlaubt lediglich die Erzeu-

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gung von Düsen, deren Länge maximal die fünffache Plattendicke erreicht. Nachteilig ist weiterhin, daß aus Gründen der Umformbarkeit des Plattenwerkstoffs die geringste Wanddicke der Düsen am Düsenauslauf eintritt. Je langer die Düsen sind, um so geringer ist auch die Wanddicke der Düsen. Bei der Herstellung von Platten„mit relativ langen Düsen muß entweder eine übermäßig dicke Platte eingesetzt werden oder die Düsen werden in einem solchen Maße abgestreckt, daß der Düseneinlauf und/oder der Düsenauslauf in unerwünschter Weise in der Wanddicke reduziert werden.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine Düsenplatte herzustellen, auf der beliebig lange Düsen in engem Abstand angeordnet sind, den zur Verfugung stehenden Pl-attenwerkstoff möglichst günstig auszunutzen sowie eine relativ hohe Standzeit der Düsenplatte dadurch zu erzielen, daß eine GefügeSchädigung der Platte bzw. der Düsen am Düseneinlauf vermieden wird.

Darl-egung des Wesens der Erfindung

Ausgehend von den bekannten Umformverfahren zur Herstellung einer mit Düsen versehenen Platte, die entweder von einer übermäßig dicken Platte aus relativ teurem Werkstoff Gebrauch machen müssen und dadurch eine ungünstige Material-Ökonomie bedingen oder eine relativ große Düsenlänge infolge übermäßiger Umformung nur durch unerwünschte Verminderung der Wanddicke am Düseneinlauf und/oder Düsenauslauf zulassen, und ausgehend von den bekannten Schweißverfahren zur Herstellung solcher Platten mittels Anschweißen einzelner Düsen aii eine Platte, die auf Grund der Ausbildung der Fügezone zu einer GefügeSchädigung am Düseneinlauf führen, auch wenn die Düsen einen Plansch aufweisen und dadurch die Materialökonomie ungünstig beeinflußt wird, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein solches kombiniertes Verfahren zur Herstellung einer Düsenplatte zu entwickeln, das eine möglichst günstige Ausnutzung des relativ teuren Plattenwerk-

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. ,Stoffs'und eine beliebige Düsenlänge ermöglicht, ohne daß der Plattenwerkstoff übermäßig umgeformt und ohne daß eine Gefügeschädigung am Düseneinlauf hervorgerufen wird.

Erfindungsgemäß wird die-Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Platte, die vorzugsv/eise aus einem Y/erkstoff auf der Basis von Platin und/oder Platinmetallen besteht, mittels örtlicher spanloser Umformung mit sich senkrecht zur Plattenebene erstreckenden Vorsprüngen versehen und derenEnde ggf. spanend bearbeitet wird, und nach dem Zuordnen zentrierender Elemente zu den Vorsprüngen an und/oder in die Vorsprünge Düsen bildende Teile mittels Schweißen gefügt werden. Eine modifizierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Platte mittels örtlicher spanloser Umformung mit napfförmigen Vorsprüngen versehen wird, an die Düsen bildende rohrförmige Teile mittels Schweißen gefügt werden und anschließend der Boden der napfförmigen Vorsprünge zur Bildung des Düsenkanals durchbrochen wird.

Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.besteht darin, daß die Platte mittels örtlicher spanloser Umformung mit rohrförmigen Vorsprüngen versehen wird, an die napfförmige Teile mittels Schweißen gefügt werden, und daß anschließend die napfförmigen Teile zur Bildung des Düsenauslaufs durchbrochen werden.

Eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Platte mittels örtlicher spanloser Umformung mit rohrförmigen Vorsprüngen versehen und das Ende der Vorsprünge spanend bearbeitet wird und danach die Düs.en bildende rohrförmige Teile in den Vorsprüngen mittels-Schweißen gefügt werden.

Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Platte, die an den Stellen, an denen Düsen vorgesehen werden, Durchbrüche aufweist, mittels örtlicher spanloser Umformung mit sich um die Durch-

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brüche erstreckenden rohrförmigen Vörsprüngen versehen wird, an oder in die Düsen "bildende rohrförmige Teile mittels Schweißen gefügt werden.

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung wird anhand von 5 Ausführungsbeispielen näher erläutert«

Beispiel 1

Eine Platte von 1 mm Dicke aus einem Platinwerkstoff mit 10 % Rhodium v/ird mittels Aufstechen und Abstrecken mit 400 in Doppelreihen angeordneten, 2 mm langen und 2,2 mm Durchmesser auf v/eisenden Vorsprüngen versehen. Die Vorsprünge werden mittels Fräsen auf eine einheitliche Länge von 1,9 mm bearbeitet, -^n die Vorsprünge werden Rohrstücke aus oberflächlich oxydiertem Chrom-Uickel-Stahl eingebracht, die die aufzuschweißenden Düsen von 7 mm Länge gegenüber den Vorsprüngen zentrieren, die Düsen bildende rohrförmige Teile aus Platin auf die Rohrstücke aus Chrom-Nickel-Stahl derart aufgeschoben, daß sie an die Bndfläche der Vorsprünge stoßen. Die Platte und die rohrförmigen Teile werden aneinandergepreßt und auf 1000 ⁰C erhitzt und bei dieser Temperatur 10 min lang gehalten, so daß die Endfläche der Vorsprünge mit der Endfläche der rohrförmigen Teile verschweißt und dadurch eine mit Düsen verbundene Platte entsteht. Nach der Abkühlung der Platte werden die Rohrstücke aus Chrom-Uickel-Stahl aus dem Düseninneren entfernt.

Beispiel 2 .

Eine Platte von 1,5 mm Dicke aus einem Werkstoff, der 80 % Platin und 20 % Rhodium enthält, wird mittels Fließpressen mit 800 napfförmigen Vorsprüngen von 3 mm Tiefe versehen. An die Außenseite der fließgepreßten Vorsprünge werden Rohr-

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stücke von 2,6 mm Durchmesser aus einem Platin-Rhodium-' Gold-Werkstoff in Richtung der Längsachse der Vorsprünge mittels Laserstrahl angeschweißt. Der Boden der fließgepreßten Vorsprünge wird durch Schneiden entfernt. Der Düsenkanal wird durch Kalibrieren geglättet·

Beispiel 3

Eine 1 mm dicke Platte aus dispersionsverfestigtem Platin wird mittels Aufstechen und Aufweiten der durch Aufstechen erzeugten Öffnungen mit 2,5 mm' langen rohrförmigen Vor-Sprüngen versehen. In die rohrförmigen Vorsprünge werden zentrierende Rohrstücke eingebracht und darüber näpfchenförmige Teile derart geschoben, daß sie an der Endfläche der rohrförmigen Vorsprünge anliegen und die Endflächen der Vorsprünge und'derjiäpfchenförmigen Teile mittels Elektroneiistraiilschweißen miteinander verbunden werden. Danach wird der Boden der napfchenförmigen Teile durch Spanen entfernt.

Beispiel 4 ·

Eine aus einem 1 mm dicken Platin-Platin/Rhodiurn-Schichtwerkstoff bestehende Platte wird mittels Aufstechen und Abstrecken mit 200 rohrförmigen Vorsprüngen von 3 nun Länge versehen. In die Vorsprünge werden 12 mm lange und einen Außendurchmesser von 2,4 mm auf v/eisende rohrförmige Teile aus Platin eingesetzt und mittels Widerstandsschweißen zwischen einer in die rohrförmigen Teile ragenden Elektrode und einer die rohrförmigen Vorsprünge umfassenden Gegenelektrode miteinander verschweißt, so daß die Düsen entlang ihrer in die rohrförmigen Vorsprünge ragenden Mantelfläche mit den rohrförmigen Vorsprüngen verbunden sind.

Beispiel 5

Eine Platte aus hitzebeständigem Chrom-Nickel-Stahl weist 60 Durchbrüche von 1,5 mm Durchmesser auf und wird mittels

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Kragenziehen mit sich rings um die Durchbräche erstreckenden rohrförmigen Vorsprüngen von 4 μ Länge versehen, in die von der Auslaßseite der Platte her 15 mm lange Düsen aus einem Fickel-Chrom-Titan-Werkstoff, die einen 4 mm von der Oberkante entfernten Plansch aufweisen, derart eingebracht werden, daß der Flansch an der Endfläche der rohrförmigen Vorsprünge anliegt. Auf die Plansche wird eine Gesamtkraft von 15000 Έ aufgebracht und die Platte und die Düsen auf 900 °C/20 min erhitzt, so daß die Plansche der Düsen mit den Endflächen der rohrförmigen Vorsprünge verschweißen. Erforderlichenfalls kann der Düsenmantel innerhalb der rohrförmigen Vorsprünge mittels Y/iderstandsschweißen mit den rohrförmigen Vorsprüngen gefügt werden.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehen darin, daß durch die Umformung der Ausgangsplatte der relativ teure Plattenwerkstoff zur Ausbildung des Düseneinlaufs ausgenutzt wirde. Durch die Verlegung der Pügezone zwischen Platte und Düsen in eine unterhalb des Einlaufbereiches der Düsen liegende Ebene wird die Gefahr einer GefügeSchädigung durch das eigentliche Fügeverfahren am Düseneinlauf vermieden. Derart hergestellte mit Düsen versehene Platten weisen deshalb ein besseres Einsatzverhalten und daher eine höhere Standzeit als nach üblichen Verfahren hergestellte Düsenplatten auf. Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet es, die Vorteile des spanlosen Umformens von mit Düsen zu versehenden Platten optimal auszunutzen. Da die gewünschte . Düsenlänge durch das Fügen rohrförmiger Teile an die örtlich umgeformte Platte hergestellt wird, ist es nicht erforderlich, die örtliche Umformung bis zu einem solchen Maße fortzusetzen, daß der Düseneinlauf oder der Düsenauslauf in unerwünschter Weise abgestreckt wird. Die Umformung kann vielmehr bei einer solchen Wanddicke beendet werden, daß die für ein optimales Einsatzverhalten der Düsenplatte erforderliche Wanddicke eingehalten wird.

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: Es kann dadurch ein allmählicher Übergang der Wanddicke der Düse zur Platte eingestellt' und dadurch die Wärmeleitung über die gesamte Platte und die Düsen ausgeglichen werden, so daß der Fadenbildungsprozeßjgünstig beeinflußt wird. Die Begrenzung der Umformung der Platte führt zu einer Verminderung der erforderlichen Umformkräfte und damit zu einer schonenderen Behandlung des Platten- bzw. Düsenwerkstoffs, so daß Überbeanspruchungen des Umformwerkzeuges vermieden v/erden und eine ungleichmäßige Umformung, die zu einer unerwünschten Korngrößenverteilung und damit zur Standzeitbeeinträchtigung führen kann, beseitigt ist. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet die Möglichkeit, vorgeformte Düsen an die mit Vorsprüngen versehene Platte zu fügen. Es können dadurch beliebige Formen des Düsenkanals und des Düseneinlaufes sowie des Düsenauslaufes vorgesehen werden, ohne daß die Wanddicke mit Rücksicht auf die herzustellende Düsenlänge irgendwelchen Beschränkungen unterliegt. In gleicher Weise kann die Düsenlänge beliebig sein, es können Düsen jeder gewünschten Länge angefügt werden, ebenso können die Düsen der einzelnen Reihen oder innerhalb einer Reihe gleiche oder unterschiedliche Längen aufweisen. Vorteilhaft ist weiterhin, daß die durch Umformen hergestellten Vorsprünge der Platte eine extrem hohe Oberflächengüte der Innenwand aufweisen und der Fadenbildungsprozeß gefördert wird. Die Oberflächengüte der Innenwand der Düsen kann durch weitere Nachbearbeitung noch erhöht werden. Durch eine Nachbearbeitung lassen sich außerdem besondere Konturen der Düsenbohrung herstellen. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, -daß der Düsenauslauf im Gegensatz zu .den bekannten. Umformungsverfahren nicht die über der Düsenlänge gesehen geringste Wanddicke aufweisen muß. Es besteht dadurch die ·. Möglichkeit, die Y/anddicke des Düsenauslaufs sämtlichen gewünschten Abkühlungsbedingungen anzupassen und so die Gleichmäßigkeit des Durchmessers des einzelnen Fadens und der Fäden untereinander zu steuern.

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Das erfindungsgemäße Verfahren führt zu Düsenplatten, die einheitliche Düsen aufweisen, deren Form reproduzierbar ist und d'eren Bohrung gegenüber dem Außendurchmesser konzentrisch ist. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Einhaltung einer konstanten Düsenlänge über dem gesamten Wannenboden und gewährleistet, daß die Mündung sämtlicher Düsen in einer Ebene liegt und daß ein hohes Verhältnis von Düsenlänge zu Bodendicke erreicht wird. Eine hohe Genauigkeit der Herstellung der Düsen und der Einhaltung ihres Abstandes beruht auf der gleichzeitigen Bearbeitung von Düsengruppen. Dadurch wird'gleichzeitig erreicht, daß die Produktivität des Verfahrens hoch ist, ohne daß die verwendeten Arbeitsmittel überbeansprucht werden. Neben einer optimalen Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Plattenwerkstoffes gestattet das erfindungsgemäße Verfahren jedoch auch ein Entfernen des für die Ausbildung der rohrförmigen Vorsprünge nicht erforderlichen Werkstoffs, sofern lediglich eine geringe Länge dieser Vorsprünge erforderlich ist. Dieser Werkstoffanteil muß dann nicht erst umgeformt werden. Diese relative Variabilität hinsichtlich der zur Verfügung stehenden Werkstoffmenge gestattet die Herstellung solcher Platten, die mit Düsen praktisch unbegrenzter Länge versehen werden können. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht daher die Herstellung von mit Düsen versehenen Platten, deren Düsen die unterschiedlichsten geometrischen Verhältnisse aufweisen können, ohne daß die Dicke der Platte dadurch wesentlich geändert werden muß

Die erfindungsgemäße Anordnung der Schweißverbindung außerhalb der Plattenebene hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, obwohl die Fachwelt der Auffassung war, daß eine zufriedenstellende Bindung zwischen Platte und Düse in der Plattenebene ausreichend sei.

Claims (10)

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   Erfindungsanspruch

   1. Verfahren zur Herstellung einer Düsenplatte, die Teil einer Schmelzvorrichtung für mineralische Werkstoffe ist, mittels Schweißen von Düsen bildenden Teilen an eine Platte, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte mittels örtlicher spanlqser Umformung mit sich senkrecht zur Plattenebene erstreckenden Vorsprüngen versehen und deren Ende ggf. spanend bearbeitet wird, und nach dem Zuordnen zentrierender.Elemente zu den Vorsprüngen an und/oder in die Vorsprünge Düsen bildende Teile mittels Schweißen gefügt werden.
2. 2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte mittels örtlicher spanloser Umformung mit napfförmigen Vorsprüngen versehen wird, an die napfförmigen Vorsprünge Düsen bildende Teile mittels Schweißen gefügt und danach die napfförmigen Vorsprünge zur Bildung des Düsenkanals durchbrochen werden.
3. 3. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte mittels örtlicher spanloser Umformung mit rohrförmigen Vorsprüngen versehen wird und an und/oder in die Vorsprünge Düsen bildende napfförmige Teile mittels Schweißen gefügt und,anschließend die napfförmigen Teile zur Bildung des Düsenauslaufes durchbrochen werden,
4. 4. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte mittels örtlicher spanloser Umformung mit rohrförmigen Vorsprüngen versehen wird und an und/oder in die Vorsprünge Düsen bildende Teile durch Schweißen gefügt werden..

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5. 5. Verfaiiren nach Punkt 1, dadurch, gekennzeichnet, daß die Platte Durchbrüche aufweist und mittels spanloser Umformung mit sich rings um die Durchbrüche erstreckenden rohrförmigen Vorsprüngen versehen wird, an und/oder in die Düsen bildende Teile durch Schweißen gefügt werden. ·
6. 6. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zentrierende Elemente oxydierte metallische Werkstückeverwendet werden.

   7ο Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß vorgeformte, die Düsen bildende Teile angeschweißt werdenβ

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7. 8. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkanal nach dem Schweißen kalibriert wird.

   9 ο Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der für die Düsen und/oder die Platte verwendete Werkstoff nichtmetallische Bestandteile aufweist.
8. 10. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die chemische Zusammensetzung des für die Düsen verwendeten Werkstoffs von der Zusammensetzung des Plattenv/erkstoffs abweicht«
9. 11. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Plattenwerkstoff aus einem Platinbasiswerkstoff besteht.
10. 12. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet,- daß der Plattenwerkstoff aus einem Nickelbasiswerkstoff besteht.