DE1123184B

DE1123184B - Maschine zum thermochemischen Schaelen von Metalloberflaechen

Info

Publication number: DE1123184B
Application number: DEU5737A
Authority: DE
Inventors: Ivan Phillip Thompson; Edward Herman Mousted
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1957-11-12
Filing date: 1958-11-12
Publication date: 1962-02-01

Description

Maschine zum thermochemischen Schälen von Metalloberflächen Die Erfindung betrifft eine Maschine zum thermochemischen Schälen von Metalloberflächen, bei der ein aus einer Düse austretender Wasserstrahl zum Entfernen der anfallenden Schlacke dient.
Die von Stahlwerken erzeugten Metallprofile weisen für gewöhnlich Oberflächenfehler auf, deren Beseitigung wünschenswert ist. Letztere wird meist mittels eines thermochemischen Schälverfahrens verwirklicht, das darin besteht, auf solche Oberflächen einen reichlich bemessenen Sauerstoffstrahl zu richten, der von brennendem Sauerstoff-Brenngas-Gemisch begleitet ist, um die Oberfläche in eine teilweise oxydierte, geschmolzene Schlacke zu verwandeln. Die Schlacke muß dann entfernt werden, damit sich eine saubere Oberfläche ergibt. Ein übliches Mittel zum Entfernen der Schlacke sind Hochdruckwasserstrahlen. Werden Strahlen genügend hohen Drucks verwendet, wird die Schlacke granuliert und weggewaschen.
In den letzten Jahren wurden Schälmaschinen entwickelt, mit denen sich Brammen stark unterschiedlicher Abmessungen und Querschnitte behandeln lassen. Es ergab sich hierbei aber, daß die üblichen Wasserdüsen nicht in der Lage waren, die Schlacke bei allen Brammenabmessungen fortzuspülen. Während des Schälens kann die Düse des horizontalen Wasserstrahls mehr als etwa 1 m von der nahen Kante der Bramme entfernt sein. Die bisher verwendeten Wasserdüsen erzeugen Strahlen, die nicht in der Lage sind, die Bramme aus einer solchen Entfernung wirksam abzuschlacken, da die Divergenz des Strahles nicht nur die verfügbare Kraft desselben an der Oberfläche der Bramme vermindert, sondern auch, weil Wasser gegen die Kante der Bramme schlägt, und sogenannte »schwarze Flecken« durch ungleichmäßige Abkühlung erzeugt. Der divergierende Strom verursacht außerdem auch, daß das mit Schlacke vermischte Wasser die Schälmaschine bespritzt und in die Reaktionszone spritzt, wodurch mechanische und elektrische Schwierigkeiten in der Maschine selbst hervorgerufen werden.
Das Hauptziel der Erfindung ist daher die Schaffung einer Düse, die einen Wasserstrahl mit praktisch konstantem Durchmesser über eine Strecke von mindestens 250 cm ausstoßen kann.
Erfindungsgemäß wird dieses Ziel dadurch erreicht, daß der Wasserstrahl hohl ist. Bei Düsen mit einem in der Düsenmündung angeordneten Konus, der durch eine Mehrzahl von stromlinienförmigen Flossen in der Mündungshülse befestigt und dessen Spitze entgegen der Fließrichtung in der Düse zeigt, die zum Erzeugen eines geschlossenen Pulverstroms verwendet worden sind, wird die Düse erfindungsgemäß so ausgebildet, daß die Länge der Hülse mindestens das Vierfache ihres lichten Durchmessers beträgt und die Flossen des die Hülsenlänge nicht überragenden Konus einen Mantelbereich an der Grundfläche des Konus freilassen, der mindestens 40°/o der Hülsenmündung ausmacht.
Durch diese Ausbildung wird neben einem hohlen Wasserstrahl von bestimmt umgrenztem Umriß und im wesentlichen gleichem Durchmesser wie der innere Durchmesser der Hülse die in dem Wasserstrom herrschende Turbulenz verringert und dabei dessen Geschwindigkeit gesteigert.
In der Praxis liegt die Länge des inneren Durchmessers gewöhnlich zwischen 0,5 und 10 cm, was einer Hülsenlänge zwischen 10 und 40 cm entspricht. Der innere Konus erstreckt sich normalerweise vom Eimaß der Hülse bis zu einem Punkt innerhalb von 1,3 cm von ihrem Auslaß.
Der aus der Düse austretende Wasserstrahl hat eine Geschwindigkeit von 2300 bis 4500 cm/sec (75 und 150 Fuß je Sekunde). Die Geschwindigkeit des in die Düse eintretenden Wassers beträgt 0,06 oder weniger der Ausgangsgeschwindigkeit.
Die erwähnte bekannte Düse dient dazu, die Geschwindigkeit eines Feuerlöschpulverstroms herabzusetzen und dabei dessen Turbulenz zu steigern, um eine dichte, langsam wandernde Pulverwolke zu erzeugen, die eine große Fläche bedeckt. Infolgedessen läuft dort die Außenfläche 4, obwohl sie zylindrisch sein kann, vorzugsweise auseinander, da es erwünscht ist, daß die Auslaßstelle dieser Außenfläche viel weiter als die Einlaßstelle »ungefähr 25mal weiter« ist. Der Fuß des Konus 17 versperrt nur 20 bis 400/, der Querschnittsfläche der Düse.. Die Spitze des Konus ist nicht bis zum Einlaß der Düse vorgezogen. Dieser Einlaß ist mit einem besonderen Nippel versehen, was bei dem Einlaß der äußeren Hülse der Düse nach der Erfindung nicht der Fall ist.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist der folgenden Beschreibung und Darstellung zu entnehmen. Es zeigt Fig. 1 schematisch und perspektivisch eine Düse gemäß der Erfindung, Fig. 2 eine Seitenansicht dieser Düse, Fig. 3 einen Längsschnitt durch diese Düse mit der Darstellung des inneren Aufbaues und der Art, in welcher der Wasserstrahl gebildet wird, Fig.4 bis 6 Querschnitte gemäß den Linien 4-4, 5-5 und 6-6 der Fig. 3, und Fig. 7 eine perspektivische Darstellung des Kernes und einer Flosse.
Aus Fig. 3 geht hervor, daß die Düse gemäß der Erfindung im wesentlichen eine Hülse 4 und einen inneren Konus 6 besitzt, der durch eine Mehrzahl von radialen Flossen 8 in festgelegter Stellung gehalten ist.
Die Spitze des Konus 6 zeigt entgegen der Eintrittsrichtung der Strömung. Die Flossen 8 sind sowohl an den Enden in Strömungsrichtung als auch an denen gegen die Strömungsrichtung hin verjüngt, um eine Wirbelung des Stromflusses möglichst zu vermindern. Das in Stromrichtung liegende Ende der Öffnung 14 der Hülse 4 ragt etwas über die Grundfläche des Konus 6 heraus, wodurch sich besonders gute Ergebnisse erzielen lassen. Diese Gestaltung liefert einen hohlen Strom 10, der anfangs nach Austritt aus der Düse etwas konvergiert, um eine eingeschnürte Ader 12 zu bilden, und dann auf einen gleichförmigen Durchmesser, praktisch denjenigen der Düse, expandiert (Fig.2). Der Abstand zwischen der Öffnung 14 und der eingeschnürten Ader 12 ändert sich im Verhältnis zum Abstand, um den die äußere Hülse 4 über den inneren Konus 6 übersteht. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die äußere Hülse 4 aus einem Rohr von etwa 5 cm innerem Durchmesser mit einer Länge von etwa 301,5 mm gebildet. Der Konus 6 ist 288 mm lang mit einem maximalen Durchmesser von 41,3 mm und wird durch drei unter gleichem Winkel zueinander angeordnete Stützflossen 8 abgestützt, um höchste Stabilität mit geringstem Flußwiderstand und Turbulenz zu vereinigen. Der Abstand zwischen der Grundfläche des Konus 6 und dem in Stromrichtung liegenden Ende der Hülse 4 beträgt 13 mm. Bei diesen Abmessungen und bei einem Einlaßdruck von etwa 7 kg/cm' tritt die eingeschnürte Ader 61 cm von der Düse entfernt auf. Dieser Strahl besitzt keine merkliche »Ausfächerung« über eine Strecke von mindestens 250 cm von der Düse entfernt. Ferner erzeugt die Düse einen Strahl hoher Geschwindigkeit, der eine ausgezeichnete Granulierung und Beseitigung der Schlacke bewirkt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: ].Maschine zum thermochemischen Schälen von Metalloberflächen, bei der ein aus einer Düse austretender Wasserstrahl zum Entfernen der anfallenden Schlacke dient, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserstrahl hohl ist.
2. Düse mit einem in der Düsenmündung angeordneten Konus, der durch eine Mehrzahl von stromlinienförmigen Flossen in der Mündungshülse befestigt ist und dessen Spitze entgegen der Fließrichtung in der Düse zeigt, für Schälmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Hülse (4) mindestens das Vierfache ihres lichten Durchmessers beträgt und die Flossen (8) des die Hülsenlänge nicht überragenden Konus (6) einen Mantelbereich an der Grundfläche des Konus freilassen, der mindestens 40°/o der Hülsenmündung ausmacht. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 562 930.