DE1621671B2 - Verfahren und Vorrichtung zum thermo chemischen Flammen von metallischen Werk stucken - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum thermo chemischen Flammen von metallischen Werk stuckenInfo
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Description
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum thermochemischen Flämmen von metallischen Werkstücken,
bei dem ein flächiger Sauerstoffstrom unter einem schiefen Winkel gegen die vorerhitzte Werkstückoberfläche
gerichtet wird und das Werkstück und der Sauerstoffstrom in der Flämmrichtung derart gegeneinander
bewegt werden, daß ein über die Oberflächenbreite des Werkstücks reichendes Schlacke-Eisen-Schmelzbad
auf der Werkstückoberfläche vor dem Sauerstoffstrom hergetrieben wird, sowie eine
Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
Verfahren und Vorrichtungen dieser Art sind seit langem bekannt (USA.-Patentschriften 2125 175 und
2 125 179). Sie erlauben, eine im wesentlichen gleichmäßige Oberflächenschicht in einem Arbeitsgang abzutragen.
Nun weisen aber häufig die Werkstücke einzelne, verhältnismäßig tiefe Fehler auf. Aus wirtschaftlichen
Gründen ist es unzweckmäßig, die für die Beseitigung der Oberflächenschicht gewählte
Schnittiefe gleich der maximalen Fehlertiefe zu machen. Es ist bekannt (USA.-Patentschrift 2 125 179),
in einem weiteren Arbeitsgang das Werkstück ein zweites Mal nur noch entlang den Längszonen zu
flämmen, in denen derartige tiefere Fehler liegen. Das hat aber den Nachteil, daß das Werkstück zweimal
durch die Flämmvorrichtung hindurchgeleitet werden muß, daß bei dem zweiten Flämmvorgang
ausgeprägte Längsriefen entstehen und daß zur Beseitigung schon eines einzigen Fehlers von relativ kleiner
Längs abmessung im zweiten Flämmvorgang Werkstoff auf der vollen Länge des Werkstücks abgetragen
werden muß.
Es ist ferner bekannt (USA.-Patentschriften
3 216 867 und 3 245 842), einzelne Flämmdüsen, die quer zur Bewegungsbahn des Werkstücks angeordnet
sind, derart wahlweise einzuschalten, daß nur die Oberflächenfehler aufweisenden Werkstückzonen geflammt
werden. Ein solches Verfahren erfordert einen fliegenden Start des Flämmvorganges jeweils
an den unmittelbar vor den Fehlern liegenden Stellen. Dies bereitet Schwierigkeiten, weil sehr große Wärmemengen
erforderlich sind, um die zu flammende Zone auf Zündtemperatur zu bringen. Man hat zu
diesem Zweck ein brennendes Metallhüfspulver auf die Werkstückoberfläche gerichtet und dann einen
Hochdruck-Flämmsauerstoffstrom gegen die erhitzte' Zone geblasen (USA.-Patentschrift 3 216 867). Das
Metallpulver verursacht jedoch erhebliche Mehrkosten. Beispielsweise sind bei einer 30,2 mm breiten
Düse ungefähr 28 g Eisenpulver für jeden fliegenden Start erforderlich. Das Flämmen der vier Seiten eines
Knüppels von 8,5 m Länge und einem Querschnitt von 100 X 100 cm bedingt im Mittel 48 Starts. Infolgedessen
können die Gesamtpulverkosten beim selektiven Flämmen in vielen Fällen die Metalleinsparungen
aufwiegen, die durch Anwendung des Fleckflämmverfahrens erzielt werden. Außerdem ist es
schwierig, das Pulver an eine vom Pulververteiler entfernte Stelle zu bringen und dort gleichmäßig zu
verteilen. Wenn das Pulverventil für eine vorbestimmte Flämmdüse geöffnet wird, tritt das Pulver
zusammen mit dem Trägergas in einem plötzlichen Stoß aus. Wird der Druck des Trägergases nicht in
engen Grenzen geregelt oder kommt es zu einer teilweisen Verstopfung einer Düse, wird die erforderliche
Pulvermenge nicht abgegeben und nicht ordnungsgemäß verteilt. Dadurch wird die Verläßlichkeit
des Verfahrens verringert. Die einzelnen schmalen Flämmdüsen lassen ferner in der Oberfläche des metallischen
Werkstücks im Bereich der selektiv geflammten Zonen unerwünschte Längsriefen entstehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das es erlaubt, ein Werkstück
auch dann rasch und wirtschaftlich sowie ohne den Einsatz von Metallhilfspulver zu flämmen, wenn einzelne
tiefe Oberflächenfehler vorhanden sind, und mittels dessen eine glatte, von Längsriefen im wesentlichen
freie Werkstückoberfläche erhalten wird.
Ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß zum wahlweisen Ausflämmen von Oberflächenfehlern mindestens ein zusätzlicher
Sauerstoffstrom intermittierend gegen die fehlerhaften Stellen gerichtet wird, während diese Stellen mit
dem in Flämmrichtung vorn liegenden Teil des Schmelzbades in Berührung stehen und dadurch die
Auftreffstelle des zusätzlichen Sauerstoffstroms auf die erforderliche Sauerstoff-Reaktionstemperatur erhitzt
ist. Das mittels des flächigen Sauerstoffstromes erzeugte Schlacke-Eisen-Schmelzbad wird also als
Wärmequelle ausgenutzt, die die Auftreffstelle des zusätzlichen Fleckflämm-Sauerstoffstromes auf die
für einen fliegenden Start erforderliche Reaktionstemperatur bringt. Ein Hilfspulver ist nicht erforderlieh.
Das Verfahren ist infolgedessen sehr wirtschaftlich. Der flächige Sauerstoffstrom übt außerdem eine
Glättungswirkung aus und sorgt für eine Reinigung und mindestens teilweise Einebnung der selektiv geflammten
Zonen.
Die Durchflußmenge des als flächiger Strom ausgeblasenen Sauerstoffs wird vorteilhaft so niedrig gehalten,
daß sie gerade ausreicht, um einen Flämmschnitt von geringer Tiefe auszuführen. So werden zweckmäßig
beim Kaltflämmen der flächige Sauerstoffstrom mit einer Durchflußmenge von ungefähr 3,9 bis
5,6 cbm pro Stunde je mm Oberflächenbreite und die schmalen, wahlweise intermittierend zugeschalteten
Sauerstoffströme mit einer Durchflußmenge von un-35 gefahr 4,4 bis 5,6 cbm pro Stunde je mrh überstrichener
Werkstückbreite ausgeblasen und wird mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 9 bis 30 m pro Minute
gearbeitet. Bei den meisten Stahlsorten wird dadurch eine Oberflächenschicht von ungefähr 5 bis 1,5 mm
Stärke abgetragen, während die Schnittiefe in den die Oberflächenfehler enthaltenden ausgewählten Zonen
auf ungefähr 10 bis 3,5 mm vergrößert wird.
Beim Warmflämmen werden vorzugsweise der flächige Sauerstoffstrom mit einer Durchflußmenge von
ungefähr 3,3 bis 5,0 cbm pro Stunde je mm Oberflächenbreite und die schmalen, wahlweise intermittierend
zugeschalteten Sauerstoffströme mit einer Durchflußmenge von ungefähr 3,9 bis 5,0 cbm pro
Stunde je mm überstrichener Werkstückbreite ausgeblasen und wird mit einer Vorschubgeschwindigkeit
von 15 bis 76 m pro Minute gearbeitet. Für die meisten Stahlsorten führt dies, zu einem Abtrag einer
Oberflächenschicht von ungefähr 5 bis 1,3 mm Stärke; in den mit Oberflächenfehlern behafteten Zo-
nen wird für eine Schnittiefe von ungefähr 10 bis 2,5 mm gesorgt.
Werden ständig Werkstücke gleicher Größe und Qualität bearbeitet, liegen die tiefsten Fehler häufig
in vorbestimmten Zonen, beispielsweise an den Werkstückkanten. In einem solchen Fall kann die
Durchflußmenge für den flächigen Sauerstoffstrom so eingestellt werden, daß ein Flämmschnitt erhalten
wird, dessen Tiefe der Tiefe der größten Anzahl der
Fehler entspricht. Mittels des zusätzlichen Sauerstoffstromes kann dann in den fehlerhaften Längszonen
für eine den tiefsten Stellen entsprechende Flämmschnittiefe gesorgt werden.
Eine zur Durchführung des neuen Verfahrens bestimmte Vorrichtung mit einer Flämmeinheit mit
einer schlitzförmigen Sauerstoffdüse zur Erzeugung eines über die Breite der zu flammenden Oberfläche
reichenden flächigen Sauerstoffstroms ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine an der Flämmeinheit
über der schlitzförmigen Düse angeordnete Reihe von zusätzlichen Sauerstoffdüsen, die über einzeln
einstellbare Ventile mit einer Sauerstoffquelle in Verbindung stehen und so gerichtet sind, daß die aus
ihnen austretenden Sauerstoffströme die zu flammende Oberfläche etwas vor der Auftreffstelle des
flächigen Sauerstoffstroms treffen. Weil Hilfspulverzuführungen entfallen, wird eine besonders einfache
und wenig aufwendige Flämmvorrichtung erhalten. Die schlitzförmige Düse und die zusätzlichen Sauerstoffdüsen
können eng beieinander sitzen, was zu einem kompakten Aufbau führt. Die Flämmeinheit
als solche ist zweckmäßig in der aus der USA.-Patentschrift 2 838 431 bekannten Weise aufgebaut.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Seitenansicht der Flämmvorrichtung nach der Erfindung im Betrieb, nachdem das metallische
Werkstück vorgewärmt und das Schlacke-Eisen-Schmelzbad ausgebildet ist, und
Fig. 2 eine perspektivische Draufsicht 'auf die
Flämmvorrichtung nach F i g. 1.
Wie angedeutet, wird die Oberfläche eines metallischen Werkstücks W zunächst mit einem aus Durchlässen
F austretenden Brenngas und einem schwachen Sauerstoffstrom aus der durchgehenden schlitzförmigen
Düse S der Flämmeinheit M vorgewärmt, um auf dem Werkstück ein langgestrecktes, querverlaufendes
Schlacke-Eisen-Schmelzbad P auszubilden. Während dem anfänglichen Vorwärmen bleiben das
Werkstück W und die Flämmeinheit M ortsfest. So-. bald das Schmelzbad gebildet ist, wird die Sauerstoffstrom der Düse S auf einen Wert eingestellt, der nur
ausreicht, um einen Flämmschnitt von geringer Tiefe entsprechend F i g. 1 auszuführen, während der
Brenngasfluß aus den Durchlässen F auf einen Wert abgesenkt wird, der ausreicht, um die flächige Ausbildung
des Sauerstoffstroms stabil zu halten. Der auf die vorgewärmte Zone auftreffende, verhältnismäßig
schwache Sauerstoffstrom führt eine thermochemische Reaktion herbei, die ausreichende Wärme freisetzt,
um das Schmelzbad während des selektiven Flämmens im schmelzflüssigen Zustand zu halten. Es
ist wesentlich, daß das Schmelzbad flüssig bleibt, da es die Durchführung von echten fliegenden Starts erlaubt,
ohne daß ein Metallhilfspulver verwendet werden muß. ■ '
Etwa in dem Zeitpunkt, in dem das langgestreckte Schmelzbad ausgebildet ist und die Sauerstoff- und
Brenngasströme in der oben beschriebenen Weise eingestellt sind, werden das Werkstück W und der
flächige Sauerstoffstrom gegeneinander bewegt, um die thermochemische Reaktion entlang dem Werkstück
fortschreiten zu lassen. Während dieser Relativbewegung werden Fehler in der Werkstückoberfläche
selektiv dadurch beseitigt, daß ein oder mehrere Sauerstoffströme aus einer oder mehreren zusätzlichen
Düsen N gegen den hinteren Teil R des langge streckten Schmelzbades P an Stellen gerichtet werden, die mit den Fehlern im wesentlichen ausgerichtet
sind. Wenn die zusätzlichen Sauerstoffströme auf den
hinteren Teil des Schmelzbads treffen, ergibt sich ein fliegender Start, der für die Länge des Fehlers fortgeführt
wird, so daß der Fehler aus der Oberfläche ausgeflämmt wird. Die Düsen N werden, intermittierend
betätigt und können unabhängig voneinander wirksam gemacht werden, so daß aus ihnen Sauerstoff nur
dann ausgeblasen wird, wenn .Fehler in der Werkstückoberfläche vorbeilaufen, die mit einer oder mehreren
dieser Düsen im wesentlichen ausgerichtet sind.
Die Düsen N können von Hand oder automatisch gesteuert werden. Für eine automatische Betätigung
der einzelnen Düsen beim selektiven Flämmen eignet sich ein Steuersystem der aus der USA.-Patentschrift
3 245 842 bekannten Art. Dabei werden die Fehler ermittelt, wird die gegenseitige Lage der Fehler in
einem Speicher, z. B. einem Magnetbandspeicher, aufgezeichnet und werden die so aufgezeichneten Informationen
vom Speicher zwecks Betätigung von Magnetventilen in der eine bestimmte Düse speisenden
Gaszuleitung zu genau dem Zeitpunkt selbsttätig übermittelt, in dem der Fehler in den Arbeitsbereich
der Düse eintritt.
Je nach der Tiefe der Fehler können die selektiv betätigten Düsen N Riefen in der Werkstückoberfläche
entstehen lassen, die den Ort der beseitigten Fehler erkennen lassen. In bestimmten Anwendungsfällen können derartige Riefen bei dem nachfolgend
gebildeten Produkt zu unerwünschten Folgen führen. Der breite flächige Sauerstoffstrom sorgt jedoch für
einen Schnitt von geringer, gleichmäßiger Tiefe, der etwaige Riefen, die von den einzelnen Sauerstoffströmen
der Düsen N verursacht sind, mindestens teilweise einebnet.
Aus jeder der Düsen N ist zweckmäßig eine Sauerstoffmenge von 3,90 bis 5,57 cbm je Stunde pro mm
bestrichener Oberfiächenbreite ausblasbar. Die Düsen können so konstruiert sein, daß ein Strahl beliebiger
geeigneter Form, z. B. ein kreisförmiger oder flacher Strahl, erzeugt wird.
Unabhängige Ventile sind vorgesehen, um jede Düse oder kleine Düsengruppen mit Sauerstoff zu
versorgen. Die Ventilsteuerung ist vorzugsweise in der aus der USA.-Patentschrift 3 245 842 bekannten
Weise aufgebaut.
Wenn Werkstücke gleicher Art geflammt werden, bei denen die zu flammende Oberfläche häufig tiefere
Fehler an einer bestimmten Stelle, z. B. im Bereich der Kanten, aufweist, kann die Durchflußmenge des
ίο flächigen Sauerstoffstroms auf einen Wert eingestellt
werden, der ausreicht, um das Werkstück auf eine Tiefe entsprechend derjenigen der meisten Fehler zu
flämmen. Diese Durchflußmenge liegt im allgemeinen beim Kaltflämmen von Stahl in der Größenordnung
von 4,46 bis 5,57 cbm pro Stunde je mm Oberflächenbreite und beim Warmflämmen bei 3,34 bis
4,46 cbm je Stunde pro mm Oberflächenbreite. Die Flämmgeschwindigkeit beträgt dabei im Fall des
Kaltflämmens von Stahl für gewöhnlich ungefähr 15 bis 27 m pro Minute und im Fall des Warmflämmens
von Stahl 27 bis 46 m pro Minute. Um einen tieferen Flämmschnitt in dem Bereich des Werkstücks zu erzielen,
der ständig tiefere Fehler aufweist, werden die Düsen N, die mit diesen Bereichen im wesentlichen
ausgerichtet sind, eingeschaltet und bleiben zumindest für einen Teil des gesamten Flämmvorganges im
Betrieb. Liegen die Zonen der tiefsten Fehler beispielsweise im Bereich der Werkstückkanten, werden
die Düsen N12 und N14 betätigt, um die Sauerstoff konzentration
des Hauptsauerstoffstroms in diesen Zonen zu erhöhen, so daß an diesen Stellen tiefere
Flämmschnitte erzielt werden als im Bereich der übrigen Oberflächenbreite des Werkstücks. Der zusätzliche
Sauerstoff kann in geringen breiten Abstufungen von ungefähr 25 mm eingeführt werden. Auch
größere Abstufungen lassen sich mit Erfolg verwenden. Bei der Zufuhr dieses Sauerstoffs zum flächigen
Hauptstrom ist es wesentlich, ihn etwas vor den Hauptstrom zu richten, um die Ausbildung von Graten
zu vermeiden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Verfahren zum thermochemischen Flämmen von metallischen Werkstücken, bei dem ein flächiger
Sauerstoffstrom unter einem schiefen Winkel gegen die vorerhitzte Werkstückoberfläche gerichtet
wird und das Werkstück und der Sauerstoffstrom in der Flämmrichtung derart gegeneinander
bewegt werden, daß ein über die Oberflächenbreite des Werkstücks reichendes Schlacke-Eisen-Schmelzbad
auf der Werkstückoberfläche vor dem Sauerstoffstrom hergetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß zum wahlweisen
Ausflämmen von Oberflächenfehlern mindestens ein zusätzlicher Sauerstoffstrom intermittierend
gegen die fehlerhaften Stellen gerichtet wird, während diese: Stellen mit dem in Flämmrichtung
vorne liegenden Teil des Schmelzbades in Berührung stehen und dadurch die Auftreffstelle
des zusätzlichen Sauerstoffstroms auf die erforderliche Sauerstoff-Reaktionstemperatur erhitzt
ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Kaltflämmen der flächige
Sauerstoffstrom mit einer Durchflußmenge von ungefähr 3,9 bis 5,6 cbm pro Stunde je mm Oberflächenbreite
und die schmalen, wahlweise intermittierend zugeschalteten Sauerstoffströme mit einer Durchflußmenge von ungefähr 4,4 bis
5,6 cbm pro Stunde je mm überstrichener Werkstückbreite ausgeblasen werden und mit einer
Vorschubgeschwindigkeit von 9 bis 30 m pro Minute gearbeitet wird..
-3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Warmflämmen der flä-
chige Sauerstoffstrom mit einer Durchflußmenge von ungefähr 3,3 bis 5,0 cbm pro Stunde je mm
Oberflächenbreite und die schmalen, wahlweise intermittierend zugeschalteten Sauerstoffströme
mit einer Durchflußmenge von ungefähr 3,9 bis 5,0 cbm pro Stunde je mm überstrichener Werkstückbreite
ausgeblasen werden und mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 15 bis 76 m pro
Minute gearbeitet wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einer
Flämmeinheit mit einer schlitzförmigen Sauerstoffdüse zur Erzeugung eines über die Breite der
zu flammenden Oberfläche reichenden flächigen Sauerstoffstroms, gekennzeichnet durch eine an
der Flämmeinheit (M) über der schlitzförmigen Düse (S) angeordnete Reihe von zusätzlichen
.Sauerstoffdüsen (JV), die über einzeln einstellbare
Ventile mit einer Sauerstoffquelle in Verbindung stehen und so gerichtet sind, daß die aus ihnen
austretenden Sauerstoffströme die zu flammende Oberfläche etwas vor der Auftreffstelle des flächigen
Sauerstoffstroms treffen.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US57925566A | 1966-09-14 | 1966-09-14 | |
DEU0014163 | 1967-08-18 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1621671A1 DE1621671A1 (de) | 1971-07-22 |
DE1621671B2 true DE1621671B2 (de) | 1972-06-22 |
DE1621671C DE1621671C (de) | 1973-02-01 |
Family
ID=
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2600836A1 (de) * | 1975-01-13 | 1976-07-15 | Union Carbide Corp | Vorrichtung zum durchfuehren von flaemmschnellstarts |
FR2495980A1 (fr) * | 1980-12-15 | 1982-06-18 | Evertz Egon | Procede et appareil pour l'enlevement superficiel de matiere des objets en fer fortement carbure |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2600836A1 (de) * | 1975-01-13 | 1976-07-15 | Union Carbide Corp | Vorrichtung zum durchfuehren von flaemmschnellstarts |
DE2600836C3 (de) * | 1975-01-13 | 1986-03-27 | Union Carbide Corp., New York, N.Y. | Vorrichtung zum Durchführen eines thermochemischen Schnellstarts |
FR2495980A1 (fr) * | 1980-12-15 | 1982-06-18 | Evertz Egon | Procede et appareil pour l'enlevement superficiel de matiere des objets en fer fortement carbure |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SE338484B (de) | 1971-09-06 |
AT274529B (de) | 1969-09-25 |
DE1621671A1 (de) | 1971-07-22 |
GB1188137A (en) | 1970-04-15 |
BE703728A (de) | 1968-03-11 |
US3455747A (en) | 1969-07-15 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |