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Vorrichtung zum homogenen Aufschmelzen von bei niedrigen Temperaturen
schmelzenden Werkstoffen, insbesondere Blei, auf höheren Temperaturen widerstehenden
Werkstoffen, wie Stahl Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum homogenen
Aufschmelzen von bei niedrigen Temperaturen schmelzenden metallischen Werkstoffen,
insbesondere Blei, auf gekrümmte Trägerkörper, insbesondere Kesselschüsse, aus höheren
Temperaturen widerstehenden Werkstoffen wie Stahl mit einem selbsttätigen Vorschub
des Werkstückes gegenüber einer unmittelbar auf den Auskleidungswerkstoff einwirkenden
Schmelzbrenneranordnung, welche einen sich quer zum Werkstückvorschub erstreckenden,
gegenüber dem Erstarrungsbereich der Schmelze höherliegenden Aufschmelzbereich aufweist.
Bekanntlich werden insbesondere im Apparatebau für die chemische Industrie u. dgl.
aus Stahl od. dgl. bestehende Bauteile oft verbleit, um die mechanische Widerstandsfähigkeit
von Stahl mit der chemischen Widerstandsfähigkeit von Blei zu vereinigen. In der
Regel wird das Verbleien als Handarbeit durchgeführt. Dies ist recht zeitraubend
und daher teuer. Außerdem hängt die Brauchbarkeit des Erzeugnisses maßgeblich von
der Sorgfalt und Geschicklichkeit ab, die beim Aufbringen des Überzuges angewandt
wurde. Es ist schon bekannt, zum Aufbringen von Überzügen, insbesondere Bleiabdeckungen
bei Kesselschüssen, an Stelle der Handarbeit im wesentlichen selbsttätig arbeitende
Einrichtungen einzusetzen. Dabei soll die Brennerflamme stets in einem gegenüber
der Horizontalebene geneigten Bereich der zu verbleienden Fläche wirksam werden,
um die von der Brennerflamme gelieferte Wärme gut auf den Trägerwerkstoff zu übertragen,
da das durch die Flamme niedergeschmolzene Blei auf Grund des Gefälles des Trägerwerkstoffes
abläuft, so daß die Flamme unter Vermittlung einer nur eine geringe Dicke aufweisenden
Bleischicht auf den Trägerwerkstoff einwirken kann. Hierbei erfolgt die Erwärmung
des Trägerwerkstoffes auf die zur Erzielung eines homogenen Auftrages erforderliche
Temperatur noch unter Vermittlung des Auskleidungswerkstoffes. Dabei ist ein beachtlich
starkes Temperaturgefälle zwischen dem Auskleidungswerkstoff und dem Trägerwerkstoff
erforderlich. Dies bedingt lange Arbeitszeiten und ist außerdem in der Regel in
metallurgischer Hinsicht ungünstig. Bei der vorbekannten Arbeitsweise erstarrt überdies
der aufgeschmolzene Werkstoff lediglich auf Grund des Wärmeabflusses in die Arbeitszone
umgebende Bereiche des Werkstückes.
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Bei weiterhin bekannten Vorrichtungen zum kontinuierlichen Innenverbleien
von verhältnismäßig dünnen Rohren, bei denen der Grundkörper unter gleichzeitiger
Erfassung seines gesamten Umfanges mit dem im Schmelzzustand befindlichen Werkstoff
unter Verwendung eines die lichte Weite bestimmenden Paßdornes abgedeckt wird, ist
es bekannt, den Grundkörper als Zwischenglied zu verwenden, das die zur Aufrechterhaltung
des Schmelzzustandes des überzugswerkstoffes erforderliche Wärme auf diesen überträgt.
Bei einer weiterhin bekannten Vorrichtung zum Außenverbleien von verhältnismäßig
dünnen Rohren ist ferner vorgesehen worden, den den Trägerkörper umfassenden, unterendig
eine den Außendurchmesser bestimmende Düse bildenden Schmelzbadbehälter von außen
her zu erwärmen und zusätzlich den Grundkörper vor dem Einlaufen in das Schmelzbad
vorzuwärmen. Die Vorwärmung ist hierbei notwendig, weil andernfalls der Grundkörper
wegen des geringen Wärmeinhaltes der Schmelze nicht auf ausreichend hohe Temperaturen
kommen würde, wenn eine praktisch brauchbare Arbeitsgeschwindigkeit erzielt und
eine Überhitzung der Schmelze vermieden werden soll. Bei den zum Verbleien von Rohren
bestimmten Vorrichtungen, bei denen die Dicke und der Oberflächenverlauf der Abdeckung
durch Paßkörper wie Dorne bzw. Düsen bestimmt wird, ist es überdies bekannt, in
Höhe der Paßkörper Kühlmittel wirksam werden zu lassen, um zu gewährleisten, daß
der Auskleidungswerkstoff erstarrt ist, bevor er die Paßkörper passiert hat. Eine
solche Kühlung ist zwingend notwendig, da beim Verbleien von Rohren mit Vorrichtungen,
die den gesamten Rohrumfang gleichzeitig erfassen, nur ein recht geringer natürlicher
Wärmeabfluß möglich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
eine Vorrichtung für die eingangs umschriebenen Zwecke zu schaffen, die es zuläßt,
Überzüge, insbesondere Bleiüberzüge auf Stahl od. dgl., mit gleichmäßiger Dicke
und einwandfreier Bindung maschinell herzustellen und dabei eine Arbeitsgeschwindigkeit
zuzulassen, die diejenige vorbekannter Arbeitsweisen maßgeblich überschreitet. Dies
wird erfindungsgemäß im wesentlichen durch eine der Schmelzbrenneranordnung nebengeordnete,
unmittelbar auf den Trägerwerkstoff einwirkende Vorwärmbrenneranordnung und eine
den Brenneranordnungen nachgeschaltete Kühleinrichtung erreicht. Auf Grund dieser
Ausbildung läßt sich die Breite der Schmelzzone weit größer wählen aus beider vorbekannten
Arbeitsweise, bei welcher der Trägerwerkstoff lediglich unter Vermittlung des Auskleidungswerkstoffes
erhitzt wird. Dies läßt sich darauf zurückführen, daß der Wärmeabfluß in den Trägerwerkstoff
durch dessen unmittelbare Vorwärmung entscheidend vermindert wird. Anderseits kann
die Arbeitsgeschwindigkeit groß sein, da die Kühlung in einer vorgegebenen Zone
des Arbeitsfeldes zu einer schnellen Erstarrung des geschmolzenen Werkstoffes führt.
Die unmittelbare Vorwärmung des Trägerwerkstoffes ist hier nicht zwingend zur Erzielung
eines homogenen Auftrages notwendig. Ebensowenig wird die Kühlung im Sinne der Verhinderung
des Abfließens der Schmelze über formbestimmende Glieder hinaus wirksam. Die erfindungsgemäße
Vorrichtung läßt es jedoch zu, die zum Aufschmelzen des Auskleidungswerkstoffes
dienende Flamme auf die flüssige Schmelze zu richten, so daß diese gründlich bewegt
wird und sich zuverlässig mit dem Trägerwerkstoff verbindet. Die größere Breite
der Schmelzzone hat überdies den Vorteil, die Gleichmäßigkeit der Dicke der Auskleidung
zu fördern und einen sich dem Trägermaterial angleichenden Oberflächenverlauf zu
erzeugen. Damit wird der für die Auskleidung aufgewandte Werkstoff in allen Bereichen
voll ausgenutzt, und es sind gegenüber der vorbekannten Arbeitsweise beachtliche
Werkstoffeinsparungen möglich. Die unmittelbare Vorwärmung des Trägerwerkstoffes
einerseits und die Kühlung zur Festlegung der Erstarrungszone anderseits erbringen
also auch bei einer Arbeitsweise, bei der im Gegensatz zum Verbleien von verhältnismäßig
dünnen Rohren der Auskleidungswerkstoff mit frei liegender Oberfläche erstarrt,
entscheidende Vorteile, die bisher nicht genutzt worden sind, obwohl es seit langem
üblich ist, großflächige Werkstücke homogen zu verbleien.
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Die unmittelbare Vorwärmung des jeweils in den Bereich der Schmelzbrenneranordnung
gelangenden Trägerwerkstoffes erfolgt zweckmäßig bis zu einer wenig unterhalb des
Schmelzpunktes des aufzubringenden Werkstoffes liegenden Temperatur. Dann ist von
der Schmelzbrenneranordnung lediglich ein geringer Wärmebedarf zu decken, um den
Trägerwerkstoff auf die günstigste Temperatur zu bringen. Außerdem gewährleistet
die Vorwärmung, daß der aufzuschmelzende Werkstoff nur einer geringen Wärmezufuhr
bedarf, um in den flüssigen Zustand übergeführt zu werden. Daher ist es nicht, wie
bei der vorbekannten Arbeitsweise, erforderlich, die Flamme des Schmelzbrenners
auf einen Bereich der Arbeitszone zu richten, in der nur eine schwache Schicht des
Auskleidungswerkstoffes vorhanden ist. In an sich bekannter Weise kann überdies
der Schmelzbrenneranordnung eine Glättebrenneranordnung nachgeschaltet bzw. nebengeordnet
werden, um etwaige Unebenheiten im Flächenverlauf der Auskleidung zu beseitigen.
Eine etwa angewandte Glättebrenneranordnung wird zweckmäßig in unmittelbarer Nachbarschaft
des Wirkbereiches der Kühlung vorgesehen, um das erwünschte Ergebnis mit geringen
Wärmeleistungen zu erhalten.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß in der Vorrichtung die Vorwärmbrenneranordnung vor und die Kühleinrichtung etwa
im tiefsten Bereich der gekrümmten Trägerplatte angeordnet sind. Dann kann sich
zwischen dem Angriffsbereich der Schmelzbrenneranordnung und dem Wirkbereich der
Kühlung ein Schmelzbad ausbilden, das durch den Schmelzbrenner bewegt wird und erst
im Wirkbereich der Kühleinrichtung schnell erstarrt. Dabei läßt sich die Dicke des
erstarrten überzages durch den Abstand der Vorwärm-bzw. Schmelzbrenneranordnung
von der Kühlzone beeinflussen, da das Schmelzbad stets das Bestreben haben wird,
seinen Spiegel in die Horizontalebene einzustellen.
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Es ist übrigens auch möglich, die erfindungsgemäße Vorrichtung sinngemäß
auch bei ebenen oder sogar konvex gekrümmten Trägerplatten anzuwenden, wobei diese
im Arbeitsbereich geneigt anzuordnen sind, da die Kühlung zu einem schnellen Erstarren
der Schmelze führt, so daß sich im Maße des Werkstückvorschubes das Auskleidungsmaterial
dem schon erstarrten Bereich anlagert.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich verschiedenartig ausgestalten.
Dabei ist es gelegentlich vorteilhaft, die Schmelzbrenneranordnung, gegebenenfalls
auch die Vorwärmbrenneranordnung bzw. die Kühleinrichtung in mehrere hintereinanderliegende
Gruppen aufzuteilen, die gemeinsam gesteuert werden und etwa der jeder Gruppe zugeordneten
Aufschmelzbreite entsprechende Abstände aufweisen. Damit lassen sich in einem Arbeitsgang
besonders große Arbeitsbreiten erzielen.
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Um zu gewährleisten, daß die Wärmeeinwirkung in allen Breitenbereichen
der Arbeitszone bzw. -zonen weitgehend gleichmäßig gehalten wird, empfiehlt es sich
gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung, den Schmelzbrenner durch eine Kurvensteuerung
in an sich bekannter Weise hin- und herschwingend zu bewegen. Solche Ausbildungen
ermöglichen es auch, bedarfsweise die Wärmeeinwirkung auf benachbarte Breitenbereiche
der Arbeitszone unterschiedlich zu bemessen, wenn nicht in der bekannten Art von
einer dem Träger aufgelegten bzw. eingelegten Walzbleiauskleidung, sondern von Auskleidungswerkstoff
in Stangenform ausgegangen wird. Die erfindungsgemäß erzielbare breite Schmelzzone
des Auskleidunggwerkstoffes gewährleistet übrigens eine gleichmäßige Verteilung
des Auskleidungswerkstoffes auch dann, wenn dessen Zuführung nicht gleichmäßig erfolgt.
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Zur Berücksichtigung der Tatsache, daß gekrümmte Trägerplatten wie
Bleche, beispielsweise Kesselschüsse, bezüglich ihres Flächenverlaufes praktisch
recht ungleichmäßig sind, kann es zur Erzielung gleichmäßig dicker Überzüge zweckdienlich
sein, das Aufschmelzen des Auskleidungswerkstoffes in im Verhältnis zur Gesamtbreite
des Werkstückes schmalen und voneinander durch freie Abstände getrennten Zonen durchzuführen.
Zu diesem Zweck können mehrere Brenneranordnungen mit entsprechenden
Abständen
vorgesehen und parallel zueinander gesteuert werden. Dann lassen sich in einem ersten
Arbeitsgang durch freie Abstände getrennte, nebeneinanderliegende Streifen aufbringen,
wonach in einem zweiten Arbeitsgang die Zwischenbereiche erfaßt werden. Überdies
empfiehlt es sich zur Erzielung von weitgehend gleichmäßig dicken überzügen, die
Schmelzbrenneranordnung, gegebenenfalls auch eine Glättebrenneranordnung an einem
sich am Werkstück mit einem Finger abstützenden Schwingarm zu haltern. Damit wird
gewährleistet, daß die Brenner unabhängig von etwaigen Mängeln im Flächenverlauf
des Trägerwerkstoffes stets gleiche Abstände von der Arbeitsfläche behalten.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel
dargestellt. Es zeigt Fig. 1 schematisch den unteren, den Arbeitsbereich umfassenden
Teil eines zu verbleienden Kesselschusses im Schnitt, Fig.2 eine schematische Seitenansicht
der Vorrichtung.
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Auf mechanisch, vorzugsweise stetig, fallweise auch intermittierend
angetriebenen Rollen 10 ruht der Kesselschuß 11, der aus Stahlblech bestehen kann.
Der Kesselschuß enthält eine eingelegte Auskleidung 12 aus Walzblei, die durch eine
Brenneranordnung festhaftend mit der in bekannter Weise vorbereiteten Innenwandung
des Kesselschusses verschmolzen wird. Die hierzu dienende Vorrichtung umfaßt, in
der durch den Pfeil 13 gekennzeichneten Vorschubrichtung des Kesselschusses
gesehen, eine Brenneranordnung 14, die von der Außenseite her den jeweiligen Arbeitsbereich
des Kesselschusses erwärmt und ihn dabei auf eine wenig unterhalb der Schmelztemperatur
der Auskleidung liegende Temperatur bringt. An einem in seiner Längsrichtung durch
ein Getriebe 15 hin- und hergehend bewegbaren Träger 16 sitzt gemäß Fig. 1 unter
Vermittlung eines Schwingarmes 17 ein Brenner 18. Der Schwingarm 17 trägt weiterhin
einen oder mehrere Glättebrenner 19 und stützt sich mit einem Finger 20 auf dem
Werkstück ab. Damit wird gewährleistet, daß insbesondere der Brenner 18 unabhängig
von etwaigen Unstetigkeiten im Verlaufe der Oberfläche des Trägers einen praktisch
gleichmäßigen Abstand von der zu bearbeitenden Fläche erhält. Etwa unter dem tiefsten
Bereich des Kesselschusses 11 ist eine Kühleinrichtung 21 angeordnet, die beispielsweise
von einem mit Wasser beschickbaren Sprührohr gebildet sein kann.
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Wie Fig.2 erkennen läßt, sind auf dem schon erwähnten Träger 16 drei
Brenner 18 angeordnet, die je einen durch engere Schraffur gekennzeichneten Bereich
22 bestreichen. Die Arbeitsbereiche 23 der Brenner 18 sind durch Pfeile gekennzeichnet.
Die Figur läßt erkennen, daß zwischen den benachbarten Bereichen 23 je Abstände
vorhanden sind, die etwa der Breite der Bereiche 23 entsprechen. Hiermit wird erreicht,
daß zugleich drei Streifen des Auskleidungswerkstoffes in dem Kesselschuß aufgeschmolzen
werden. Im Anschluß daran können dann die Zwischenbereiche in der gleichen Weise
bearbeitet werden. Das Getriebe 15 ist überdies zweckmäßig auf Führungen 24 und
25 verstellbar, um das Gerät den Anforderungen anpassen zu können.
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Die Arbeitsweise der Vorrichtung sei unter Zugrundelegung der Fig.1
erklärt. Der Kesselschuß 11 wird durch die Brenneranordnung 14, die von einem ebenfalls
quer zur Vorschubrichtung beweglichen Brenner oder aber von einer Reihe feststehender
Brenner gebildet sein kann, bis wenig unter die Schmelztemperatur der Auskleidung
12 vorgewärmt. Diese Erwärmung teilt sich in gewissem Umfange auch der Auskleidung
mit. Durch den bzw. die Brenner 18 wird der Auskleidungswerkstoff niedergeschmolzen,
so daß sich im Verlaufe des Vorschubs gemäß dem Pfeil 13 ein in seiner Länge
der Arbeitsbreite entsprechender Streifen flüssigen Auskleidungswerkstoffes ergibt,
der bis zu dem Wirkbereich der Kühleinrichtung 21 reicht. Der Spiegel dieses Schmelzbades
wird sich im wesentlichen waagerecht einzustellen suchen, so daß der Abstand der
Brennereinrichtung 18 von der Kühleinrichtung 21 für die Dicke der Auskleidung mitbestimmend
ist. Im Wirkbereich der Kühleinrichtung 21 erstarrt der Auskleidungswerkstoff sehr
schnell, wobei sich im Maße des Vorschubes gemäß dem Pfeil 13 das Material anlagert.
Auf Grund der vorgesehenen Vorwännung durch die Brenneranordnung 14 kann die Flamme
des Brenners 18 auf die Schmelze gerichtet sein, so daß diese intensiv bewegt wird.
Hierdurch kommt eine sehr zuverlässige Bindung der Auskleidung zustande. Die erstarrte
Auskleidung wird im übrigen durch die Brenneranordnung 19 noch geglättet. Vielfach
kann aber auf Grund der gleichmäßigen Wirkung der Anordung auf solche Glättebrenner
verzichtet werden.
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Die dargestellte Vorrichtung ist, wie schon erwähnt wurde, nur eine
beispielsweise Ausführung der Erfindung. Diese ist nicht darauf beschränkt. Es sind
vielmehr noch mancherlei andere Ausführungen und Anwendungen möglich. An Stelle
einer hin und hergehenden Anordnung der Brenner 18 könnte auch eine Reihe feststehender
Brenner verwendet sein. Die vorgesehene Auskleidung 12 mit Walzblei od. dgl. könnte
durch in Stangenform eingelegten Werkstoff ersetzt werden. Es ist ferner möglich,
Auskleidungswerkstoff im Maße des Verbrauches von einer Rolle od. dgl. zuzuführen.
Sofern in dieser Weise das Aufbringen der Abdeckung in gegenseitige Abstände aufweisenden
streifenförruigen Bereichen erfolgen soll, wird es sich empfehlen, die Arbeitsbereiche
gegen die zunächst unbearbeitet verbleibenden Zonen durch Dämmeinrichtungen wie
eingelegte, gegen den Kesselschuß abgedichtete Ringe od. dgl. abzugrenzen, damit
die Ausbreitung des. flüssigen Auskleidungswerkstoffes auf die zu bearbeitenden
Bereiche begrenzt wird. Zur Führung der Brenner 18,19 könnten von der Darstellung
abweichende Mittel verwendet sein. Beispielsweise könnte die Brenneranordnung an
einem Schlitten geradlinig verschiebbar lagern. Im übrigen empfiehlt es sich, in
an sich bekannter Art die Höhe und Richtung der Brenner einstellbar zu machen, um
jeweils die günstigsten Arbeitsbedingungen einstellen zu können. Die Kühlung kann
statt durch Wasser durch einen Luft- bzw. Gasstrom erfolgen, der fallweise auch
auf die Auskleidung unmittelbar einwirken kann.