DE1621669A1

DE1621669A1 - Verfahren zum thermochemischen Schaelen

Info

Publication number: DE1621669A1
Application number: DE1967U0013644
Authority: DE
Inventors: Hinschlager Rudolph Frederick; Gingerich Cecil Robert; Wandelt Allan Roy
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1966-03-10
Filing date: 1967-03-10
Publication date: 1971-06-03
Also published as: FR1515381A; BR6787686D0; DE1621669C3; DE1621669B2; GB1181393A; US3354002A; AT264024B; BE695252A

Description

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UNION CARBIDE CORPORATION

Verfahren zum thermochemisehen Schälen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum thermochemischen Abschälen der Oberfläche eines Metallkörpers. Insbesondere betrifft sie ein Verfahren zum Granulieren, Abscheiden und Entfernen geschmolzener, bei dem Verfahren entstehender Schlacke durch mehrere Flüssigkeitsströme.

Beim thermochemisehen Abschälen richtet man einen Strom eines oxydierenden Gases schräg gegen eine Reaktionszone aus geschmol zenem Metall, die vorher auf der Oberfläche des Körpers entstan den istci Hierbei findet eine therm α chemische Reaktion statt, die sich entlang der Oberfläche des Körpers fortsetzt, wenn man den Metallkörper und den Strom des oxydierenden Gases gegeneinander bewegt» Im Ergebnis entsteht hierbei eine geschmolzene Schlacke, die von der Oberfläche des Körpers entfernt werden muß· Man kann die Schlacke durch einen Flüssigkeitsstrom, z.B. durch einen Strom von Wasser, entfernen, der mit hoher Geschwin digkeit entlang der Oberfläche des Körpers geführt wird und diese abstreift, wobei er auf die Schlacke auftrifft und diese von

Unterlagen (Art.; mb3.2Nr.ISatz3de8ÄnderunQ«eM.v.4.9.T.

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der Oberfläche des Körpers abführt. Durch den Flüssigkeitsstrom wird die Schlacke auch in kleine Teilchen zerlegt, gekühlt und in eine Rinne gefördert»

Obwohl dieses Verfahren schon lange verwendet wird, ist es doch nicht ganz zufriedenstellend zum Abscheiden der feinen versprühten Schlacke, die durch den Flüssigkeitsstrom und durch die Umsetzung selbst entsteht. Erhebliche Anteile der versprühten Schlacke werden von der Schlackenrinne hinweg abgelenkt und sammeln sich auf der Schälvorrichtung und den Hilfsvorrichtungen an, z,B, auf dem Rolltisch und in der Abzugshaube, was eine häufige Reinigung und Wartung dieser Teile erforderlich macht.

Das wesentliche Ziel der Erfindung ist ein verbessertes Verfahren zum Abscheiden und Entfernen der Schlacke, die beim Abschälen entsteht β Hierbei wird praktisch die gesamte Schlacke richtig entfernt, und es gelangen keine oder fast keine Schlackenteile auf die Schälvorrichtung und die Hilfseinrichtungen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum thermocheniischen Abschälen, wobei man einen Strom eines oxydierenden Gases gegen eine Reaktionszone aus geschmolzenem Metall auf der Oberfläche eines Metallkörpers richtet und hierbei eine thermochemische Umsetzung in Gang setzt© Der Strom des oxydierenden Gases und der Metallkörper werden längsseits gegeneinander bewegt» Das

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Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die hierbei entstehende Schlacke granuliert, abgeschieden und von der Oberfläche des Metallkörpers entfernt wird durch Abstreifen desselben mittels eines oder mehrerer Haupt-Flüssigkeitsströme, die mit hoher Geschwindigkeit vor der Umsetzungszone quer zur Oberfläche des Metallkörpers gerichtet sind. Zusätzlich verwendet man hierbei einen oder mehrere HilfsStröme von Flüssigkeiten, wobei diese Ililfsströme so angeordnet sind, daß ihre Mittelachsen höher über der Oberfläche des Metallkörpers liegen, als die Mittelachse des Hauptstromes. Es entsteht also eine Art Flüssigkeitstasche um den Hauptstrom oder die Hauptströme.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung führt man mindestens einen Flüssigkeits-Hauptstrom hoher Geschwindigkeit streifend über die Oberfläche des Metallkörpers vor der Reaktionszone, um den größten Teil der entstehenden Schlacke abzuscheiden und sie von der abzuschälenden Oberfläche in die Schlackenrinne wegzuschwemmen. Ein oder mehrere zusätzliche Flüssigkeitsströme werden zusammen mit dem Hauptstrom über die Oberfläche des Körpers vor der Reaktionszone geführt, wobei diese zusätzlichen Ströme höher über der abzuschälenden Oberfläche liegen, als der Hauptstrom. Hierdurch werden etwa entstehende Spritzer, , die vom Hauptstrom nicht erfaßt sind, abgelenkt und in die Schlackenrinne geführt» Vorzugsweise verwendet man wenigstens

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zwei zusätzliche Flüssigkeitsströme und ordnet sie so an, daß sie den Hauptstrom teilweise umgeben. Die durch die Flüssigkeitsströme geförderte Flüssigkeitsmenge kann erheblich geringer sein, als die FlüsäLgleitsmenge des Hauptstromes. Diese Ausführungsform ist besonders gut geeignet zum Abschälen von breiten Metallkörpern, wie Brammen, wobei man einen verhältnismäßig massiven Hauptstrom braucht, um die ganze Oberfläche mit genügender Kraft zu überstreifen und um die Schlacke seitlich von der Oberfläche in die Schlackenrinne zu fördern. In diesem Fall dienen die kleineren zusätzlichen Ströme im wesentlichen dazu, die feinen Schlackensplitter abzuscheiden, die nicht vom Hauptstrom erfaßt sind.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist besonders geeignet zum Abschälen kleinerer Stücke, wie z.B. von Knüppeln und Blöcken. Hierbei richtet man einen kanalförmigen Flüssigkeitsstrom über die Oberfläche des abzuschälenden Körpers vor der Reaktionszone, wobei die Öffnung des Kanals gegen die Reaktionszone gerichtet ist· Ein Flüssigkeitsstrom dieser Form dient als Tasche zum Abscheiden der Schlacke und zur Abfuhr derselben in seitlicher Richtung von der Oberfläche des Metallkörpers. Der kanalförmige Strom kann durch ein einziges Mundstück geeigneter Form gebildet sein oder aus mehreren im Abstand voneinander befindlichen Einzelströmen bestehen. Besonders wirksam sind kanalförmige Flüssigkeitsströme, die aus mehreren Einzelströmen

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bestehen, welche bogenförmig mit der Öffnung des Bogens gegen die Reaktionszone zusammengestellt sind.

Die Zeichnungen zeigen beispielsweise einige Ausführungsformen der Erfindung.

Die Fig. 1 zeigt in Stirnansicht die Reaktionszone eines zu schälenden ¥erkstückes und erläutert die Entfernung der Schlakke nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.

Fig. 2 zeigt dieselbe Vorrichtung in Seitenansicht_e

Die Fig« 3 ist eine Seitenansicht einer der Fig. 2 ähnlichen, aber etwa abweichenden Ausführungsform.

Nach den Fig. 1 und 2 wird der zu schälende Metallkörper W getragen und bewegt durch einen Rolltisch zu der Abschälvorrichtung M. Ein aufgeschmolzenes Metallbad entsteht auf der Oberfläche des Körpers W in der Reactionszone_t und zwar durch Vorwärmflammen der Vorrichtung M. Dann leitet man einen bandförmigen Strom eines oxydierenden Gases S, üblicherweise reinen Sauerstoff, in einem spitzen Winkel gegen die geschmolzene Oberfläche, wobei eine thermochemische Reaktion stattfindet. Der Metallkörper W und der Strom S des oxydierenden Gases werden· gegeneinander bewegt, daait die Umsetzung entlang der ganzen

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Oberfläche des Körpers stattfindet. Beim Fortschreiten der Umsetzung entsteht geschmolzene Schlacke und diese wird nach vorn und nach oben aus der Umsetzungszone Z herausgeschleudert, wie die Pfeile das zeigen. ... ■

Der größte Teil der geschmolzenen Schlacke gelangt in Berührung mit dem Hauptstrom 10, der Wasser von hoher Geschwindigkeit führt. Dieser Strom fließt aus der Düse 12, die so angeordnet ist, daß die Flüssigkeit entlang der Oberfläche des Metallkörpers W streift, und zwar an einer Stelle in Richtung des Gasstromes etwas hinter, der Reaktionszone Z. Der Flüssigkeitsstrom 10 gelangt in die Schlacfcenrinne l4, die an der gegenüberliegenden Seite des Metallkörpers W sich befindet. Der größte Teil der geschmolzenen Schlacke wird hierbei granuliert und durch den Hauptstrom 10 in die Schlackenrinne gefördert»

Zum Abscheiden und Abführen der Schlackenteilchen, die durch den Hauptstrom 10 von der Schlackenrinne lk abgelenkt sind und desjenigen Teiles, der nicht in Berührung mit dem Hauptstrom kommt, werden zusätzliche Wasserströine l6 über den Metallkörper W in die Schlackenrinne lk geführt. Die Mittelachsen dieser zusätzlichen Ströme liegen über der Mittelachse des Hauptstromes 10 und umgeben diesen vorzugsweise wenigstens teilweise, wie die Fig» 2 es zeigte Vorzugsweise ist auch wenigstens einer der zusätzlichen Strome 16 gegen den Hauptstrom IO in Richtung zur Umset-

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zungszone versetzt«. Ein großer Teil der Schlacke, die von dem Hauptstrom. 10 nach oben abgelenkt ist, wird hierbei durch den zusätzlichen Strom l6 abgeschieden und in die Schlackenrinne geförderte Ebenso wird auch ein Teil der geschmolzenen Schlacke, die mit dem Hauptstrom überhaupt nicht in Berührung gekommen ist, von dem zusätzlichen Strom oder den zusätzlichen Strömen l6 aufgefangen, granuliert und in die Schlackenrinne l4 gefördert C

Beim Abschälen breiter Brammen ist es schwierig, einen zusammenhängenden Hauptstrom aufrechtzuerhalten, da er durch das Auftreffen auf die Schlacke zerstäubt wird. In diesen Fällen ist es zweckmäßig, zur Unterstützung des Hauptstromes 10 einen zveL-ten Hauptstrom 20 vorzusehen, der ebenfalls über die Oberfläche des Körpers streift.'- Bei Verwendung eines zweiten Hauptstromes ordnet man die zusätzlichen Ströme l6 üblicherweise so an, daß sie lediglich den Hauptstrom 10 teilweise umgeben, und zwar in der Nähe der Reaktionszone. Eine derartige Anordnung ist in der Fig. 2 gezeigt.

Beispielsweise kann man so verfahren, daß man die Oberfläche eines 2,4 m breiten Metallkörpers mit Sauerstoff abschält, wobei

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man stündlich etwa 900 rar Sauerstoff zuführt und das Schälen mit einer Geschwindigkeit von etwa 37 m je Minute durchführt. Der Hauptstrom von Wasser hat einen Durchmesser von etwa 5 cm und

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fließt mit einer Menge von 1200 1 je Minute über die Oberfläche des Körpers. Drei zusätzliche Wasserströme, die so angeordnet sind, wie die Fig. 1 und 2 es zeigen, dienen zum Abscheiden und Entfernen der versprühten Schlacke. Jeder dieser zusätzlichen Ströme hat einen Durchmesser von etwa 3 cm und fließt in einer Menge von etwa 750 1 je Minute.

Die Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, die besonders geeignet ist zum Bearbeiten von Metallkörpern geringerer Breite, z.B. von Knüppeln und Blöcken. Bei dieser Ausführungsform bildet man einen taschenförmigen Flüssigkeitsstrom aus den Einzelströmen 30 über der Oberfläche des Metallkörpers W neben der Umsetzungszone. Der kanalförmige Strom ist so geformt, daß seine Öffnung gegen die Umsetzungszone gerichtet ist. Dieser Strom dient zum Abscheiden der Schlacke und zu ihrer Förderung in die Schlackenrinne₀

Außer der in der Fig. 3 abgebildeten Form eines bogenförmigen Kanals sind natürlich auch noch andere kanalförmige Ströme verwendbar.

Der kanalförmige Strom kann aus mehreren Einzelströmen bestehen, wie die Fig. 3 es zeigt j er kann aber auch aus einem zusammenhängenden Strom bestehen, der aus einem einzigen entsprechend

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geformten Mundstück entspringt <» In jedem Fall entsteht eine flüssige Tasche, welche die Schlacke abscheidet und sie in seitlicher Richtung vom Metallkörper hinweg in die Schlackenrinne fördert»

Beispiel

Ein gewalzter Block mit einer 25 cm breiten Oberfläche wurde mit einem Sauerstoffstrom von 1200 m je Stunde mit einer Geschwindigkeit von 37 πι je Minute geschält,, Zwölf Einzelströme von Wasser mit einem Durchmesser von je etwa 6 mm und einer Gesamtmenge von etwa 950 1 j^e Minute waren bogenförmig über und vor der Umsetzungszone angeordnet, ähnlich wie die Fig* 3 es zeigt« Die Schlacke wurde weitaus besser entfernt als nach dem bisher bekannten Verfahren«

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Claims

ΊBB9 - ίο - Patentansprüche

1. Verfahren zum thermochemisehen Abschälen der Oberfläche eines Metallkörpers, wobei ein Strom eines oxydierenden Gases gegen eine Reaktionszone auf dessen Oberfläche gerichtet und eine Relativbewegung zwischen diesem Strom und dem Metallkörper .geschaffen wird, wodurch die Reaktionszone entlang der Oberfläche fortschreitet, und wobei die Oberfläche vor der fortschreitenden Reaktionszone mit einem die Schlacke entfernenden Flüssigkeitsstrom abgestreift wird, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Abstand über der Werkstückoberfläche ein oder mehrere im wesentlichen parallel zum Hauptflüssigkeitsstrom gerichtete zusätzliche Flüssigkeitsströme vorgesehen werden, welche die von dem Hauptstrom nicht erfaßte Schlackensprühe abscheiden«

2. Verfahren nach Anspruch l_t dadurch g e k e η η-zeichnet, daß die zusätzlichen Ströme um den Haupt— strom gebildet werden«

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch geken nzeichnet, daß die zusätzlichen Ströme zusammen mit dem Hauptstrom einen kanalförmigen Strom bilden, dessen offene Seite gegen die Reaktionszone gerichtet ist.

Unterlagen (Art. 7 §1 Abs, 2 Nr. I Satz 3 des Änderungen«, v. 4, S. 1

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4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der zusätzlichen Ströme näher an die Reaktionszone gebildet wird als der Hauptströme

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, d a d ü r c h gekennzeichnet! daß jedem der zusätzlichen Ströme weniger Flüssigkeit zugeführt wird als dem Hauptstrom.

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