DE2208312B2 - Flämmeinheit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Flämmeinheit mit einer vol. ebenen oberen jnd unteren Flächen begrenzten, breiten, durchgehenden Schlitzdüse zur Ausbildung eines durch das vordere Düsenende in einer quer über das zu flammende Werkstück reichenden Zone austretenden, flächigen Sauerstoffstromes, einer Mehrzahl von Öffnungen, über die Sauerstoff in das hintere Ende der Schlitzdüse einströmt, und einer den Sauerstoffdurchfluß durch einen Abschnitt der Schlitzdüse begrenzenden Absperrcinrichtung.

Baustahlprofile, wie I-Träger, U-Profile u. dgl., werden im allgemeinen ausgehend von rechteckigen Blökken gewalzt, indem Rohlinge, beispielsweise Trägerrohlinge, gebildet werden, deren Querschnittsumriß 312

ähnlich der Form des fertigen Werkstückes ist Die Rohlinge werden dann weiter auf das gewünschte Profil gewalzt, indem sie einer Reihe von aufeinanderfolgenden Formänderungen und Querschnittsabnahmen ausgesetzt werden. Traget rchlinge stellen infolgedessen eine Zwischenstufe beim Walzen des Fertigprodukts dar.

Oberflächenfehler, wie Risse, Nähte und Schlackeneinschlüsse, finden sich im allgemeinen sowohl in den Flansch- als auch in den Stegabschnitten der Trägerrohlinge. Da bei Vorhandensein solcher Fehler die Belastbarkeit der fertigen I-Träger erheblich beeinträchtigt wird, werden die Trägerrohlinge für gewöhnlich einer als Flammen bezeichneten ihermochemtschen Oberflächenreaktion ausgesetzt.

Bekanntlich liegen die am höchsten beanspruchten Teile eines belasteten I-Trägers in den äußeren Ecken, d. h. den beiden Flanschabsehnitten des Trägers. Fehler im Bereich des Steges sind im allgemeinen unkritisch, da sie die Belastbarkeit des fertigen Trägers nicht beeinträchtigen und infolgedessen eher geduldet werden können. Beim Flammen von Trägerrohlingen wird da her zweckmäßigerweise die Flämmreaktion auf die Flanschabschnitte beschränkt, während die Oberfläche des Stegabschnitts ungeflämmt bleibt (US· PS 22 95 523*

Das Flämmen von Trägerrohlingen erfolgte bisher in erster Linie mit Hilfe von Spezialmaschinen. die nur in der Lage sind, Werkstücke von bestimmter Größe und Form 7U verarbeiten. So sind Flämmasehinen bekannt (US PS 33 98 943). bei denen die Flämmkopfe entspre chend der speziellen Gestalt des zu flammenden Werk Stückes geformt sind Derartige Maschinen eignen sich zwar gut für das Flammen von Trägerrohlingen einer bestimmten Größe. Sie haben jedoch den entscheidenden Nachteil, daß es wegen der für die Montage und Demontage der Flämmkopfe erforderlichen übermäßigen Zeitdauer ausgeschlossen ist. derartige Maschinen in wirtschaftlicher Weise für andere Zwecke als für Werkstücke mit einer einzigen vorbestimmten Größe und Gestalt einzusetzen. Infolgedessen haben solche Maschinen nur einen begrenzten wirtschaftlichen Wert.

In dem Bemühen, der großen Vielzahl von Werkstückgrößen und -formen gerecht zu werden, die in Hüttenwerken anzutreffen ist. wurden für das Flämmen von Trägerrohlingen herkömmliche Vierseiten-Flämmaschinen (US-PS 34 62 135) benutzt, die sich selbst auf die Werkstückgröße einstellen. Die Verwendung solcher Maschinen für das Flammen von Trägerrohlingen bringt jedoch erhebliche Probleme mit steh. Wenn ein gleichförmiger Sauerstoffstrom aus den vier die Trägerrohlinge umgebenden Seiten austritt, wird der Werkstoff ungleichmäßig abgetragen, weil die Flämmreaktion entlang den Kanten und Seiten der Flansche wesentlich stärker abläuft als die Reaktion im Bereich der Siegoberfläche. Dies hat eine schlecht zu beherrschende Flämmreaktion und damit ein mangelhaftes Flämmen des Werkstückes zur Folge. Von noch größerer Bedeutung ist. daß es bisher beim Flämmen von Trägerrohlingen mit einer Vierseiten-Flämmas.chine nicht möglich war, nur den Flanschteil der Trägerrohlingoberfläche zu flammen. Dieses Problem ist auf die Ausbildung der durchgehenden Sauerstoff schlitzdüse zurückzuführen, mit der die Flämmkopfe versehen sind. Derartige Düsen sorgen für einen ununterbrochenen und gleichförmigen flächigen Strom aus Sauerstoffgas, der sich quer über die zu bearbeitende Oberfläche des metallischen Werkstückes erstreckt. Da in den mei-

Si Fällen nur die Flansche des Trägerrohlings geflammt zu werden brauchen, stellt das Abtragen von Miiall von der Stegoberfläche einen überflüssigen Arbeitsvorgang dar, der den gesamten Flämmvorgang unwirtschaftlich macht, insbesondere, wenn die Stegoberfläche den größeren Tel¹ der Werkstückoberfläche bilde».

Entsprechendes gilt auch für einen bekannten Flämmbrenner (OE-PS 2 62 728), der aus mehreren .iebeneinander angeordneten Segmenten mit Gaszulei- _J0 tungen besteht, die mit Hilfe von Magnetventilen segmentweise abgeschaltet werden können, wobei zur Feineinstellung der Arbeitsbreite des Brenners das eine Randsegment mit einer stufenlos verstellbaren Kolbensteuerung ausgestattet ist In einer durchgehenden Schlitzdüse expandiert nämlich der Flämmsauerstoff seitlich. Er trifft daher auch auf die Werkstückzonen, die nicht bearbeitet werden sollen, Da ferner Werkstücke, wie I-Träger, U-Profile u. dgl., die „nterschiedlichsten Abmessungen und Querschnittsformen haben können, müßte bei Anwendung dieses bekannten Brenners für solche Werkstücke die Segmentunterteilung sehr fein gewählt werden. Dadurch wird der Brenner sehr teuer, weil für jedes Segment getrennte Gaszufüh rangen und eigene Magnetventile erforderlich sind 2s

Es ist ferner ein Flachbrenner für die Oberflächen härtung bekannt (DT-PS 8 78 782), der einen zylindrischen Hohlraum aufweist, in dem ein oder zwei als Absperrorgane dienende Kolben sitzen. Auch bei Anwendung dieses Prinzips tür eine Flämmeinheit der vorliegend erläuterten An. dehnt sich der Flämmsauerstoff strahl in der durchgehenden Schlitzdüse seitlich aus, so daß eine saubere Strahlbegrenzung ausgeschlossen ist. Des weiteren erlaubt ein solcher Brenner beispielsweise nicht die Bearbeitung von I-Profilen, weil er eine Absperrung der Gaszufuhr nur an den seitlichen Endbereichen. nicht aber im mittleren Bereich zuläßt.

Schließlich ist es bekannt (DT-AS 10% 170). beim gleichzeitigen mehrseitigen Flammen von Werkstükken auf die nicht zu flammende Stirnseite des Werk-Stückes einen Schutzkörper aufzusetzen, der so bemessen ist, daß zu Beginn des Flämmvorganges keine Zunu r-. Metall- oder Schlackenteile auf das jeweils gegenüberliegende Brenneraggregat geschleudert werden und dessen Düsen zusetzen. Will man auf diese Weise Werkstücke nui über einen vorbestimmten Teil ihrer Breite flämmen, muß der Schutzkörper umständlich an jedem einzelnen zu bearbeitenden Werkstück neu angebracht werden. Dies ist schon wegen der meist großen Werkstücklänge äußerst schwierig. Da der Schutzkörper dem brennenden Flämmsauerstoffatrahl ausgesetzt ist. wird er rasch zerstört. Selbst wenn er der Flämmtemperatur widersteht, wird er durch Schlackenansätze rasch unbrauchbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flämmeinheit zu schaffen, die es auf wirtschaftliche Weise erlaubt, die Flämmreaktion auf vorbestimmte Werkstückzonen zu beschränken, die einfach an unterschiedliche Werkstückgrößen und -formen angepaßt werden kann und die sich auch für selbsteinstellende f>o Vierseiten-Flämmaschinen eignet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Absperreinrichtung ein oder mehrere in die Schlitzdüse im wesentlichen angrenzend an die obere und untere Begrenzungsfläche der Schlitzdüse eingesetzte Absperrkörper vorgesehen sind.

Nach Einsetzen der Absperrkörper können beliebig viele Werkstücke gleicher Querschnittskontur geflammt werden, ohne daß es zusätzlicher Montagevorgänge, wie etwa des Anbringens von Schutzkörpern an jedem einzelnen zu bearbeitenden Werkstück, bedarf. Der in dem Düsenschlitz sitzende Absperrkörper hat eine lange Standzeit, da der Flämmsauerstoff erst brennt, nachdem er an dem Absperrkörper bereits vorbeigeströmt ist und da außerdem der Absperrkörper von der ohnehin vorhandenen Brennerkühlung mitgekühlt wird. Der Absperrkörper verhindert eine seitliche Expansion des die Flämmeinheit verlassenden Flämmsauerstoffstrahis Die gewünschte Arbeitszone läßt sich infolgedessen sehr sauber und genau festlegen.

Die Flämmeinheit nach der Erfindung eignet sich hervorragend für das Flämmen von Trägerrohlingen, ist jedoch darauf nicht beschränkt Vielmehr können beliebige metallische Werkstücke bearbeitet werden, bei denen ein Teil der Oberfläche geflammt werden soll, während der restliche Teü ungeflämmt bleiben soll. Die Flämmeinheit nach der Erfindung eignet sich damit insbesondere für das Flammen von metallischen Werkstücken mit ungleichförmigem Querschnitt.

Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß der oder die Absperrkörper eine vorbestimmte Anzahl der zur Schlitzdüse führenden Öffnungen absperren und von dort unter vollständiger Ausfüllung eines Abschnittes der Schlitzdüse nach vorne bis zum vorderen Ende der Schlitzdüse reichen. Die Seitenflächen des oder der Absperrkörper können im wesentlichen parallel zu den Seitenflächen der Flämmeinheit verlaufen, wodurch der Flämmsauerstoff auf einer geraden Bahn geführt wird.

Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung verlaufen die Seitenflächen des oder der Absperrkorper derart winkelförmig, daß ein Teil des durch die Schlitzdüse hindurchtretenden Sauerstoffstroms seine Richtung ändert und der auf einem vorbestimmten Teil des Werkstückes auftreffende Sauerstoffstrahl geschmolzenes Metall daran hindert, über den restlichen Teil des Werkstückes zu fließen.

Zweckmäßigerweise sind der oder die Absperrkörper an der Flämmeinheit lösbar angebracht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind zusätzliche Düsen vorgesehen, die geschmolzenes Metall daran hindern, von dem vorbestimmten Teil des zu flammenden Werkstückes zu dem restlichen Teil des Werkstückes ju gelangen, und die einen Druckluftstrom quer über die Breite des restlichen Teils des Werkstückes richten.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

F 1 g. 1 einen Trägerrohling, bei aem die bevorzugte Art des Metallabtrags durch gestrichelte Linien angedeutet ist.

F i g. 2 eine schematische, teilweise verkürzte Schnittdarstellung einer Flämmeinheit in Verbindung mit einer Vierseiten-Flämmaschine entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

F i g. 3 einen Schnitt einer Flämmeinheit mit zwei winkelig ausgebildeten Absperrkörpern.

F i g. 4 eine schematische Ansicht eines Trägerrohlings, bei der die Strömungsprofile der Flämmsauerstoffströme in Verbindung mit zusätzlichen Druckluftströmen eingezeichnet sind und

F i g. 5 teilweise im Schnitt, einen schematischen Aufriß einer Flämmeinheit, in deren Sauerstoffdüse ein Absperrkörper angeordnet ist.

In F i g. 1 ist die bevorzugte Art des Flämmens eines Trägerrohlings durch die gestrichelte Linie t angedeu-

tet. Wie ersichtlich, erfolgt ein Metallabtrag nur ent' lang der Oberfläche der Flansche 2 und 3 des Trägerrohlings, während die Oberseite 4 und die »Unterseite 5 des Stegs 6 unbehandelt bleiben.

Figilzeigreine Flämmeinheit 10, die als obere Flämmeinheit bei einer (nicht vollständig veranschaulichten) Vierseiten-Flämmäschine verwendet wird, die, wie schematisch angedeutet, außerdem eine untere Flämmeinheit 11. eine erste Seiteneinheit 12 und eine zweite Seiteneinheit 13 aufweist. Flämmsauerstoff, der mittels eines Pfeils 14 angedeutet ist. wird über eine Sauerstoff zuleitung 15 zugeführt und gelangt von dort über mehrere öffnungen 16 in das hintere Ende einer durchgehenden Schlitzdüse 17. Der Sauerstoff läuft durch die Schlitzdüse 17 in Richtung der Pfeile 18. 19 hindurch und tritt am vorderen Ende 20 der Schlitzdüse 17 aus. Er wird dabei auf die Flansche 21 und 22 des Werkstückes W gerichtet, das vorliegend als I-Träger veranschaulicht ist Absperrkörper 23.24 reichen bis an die obere und die untere Fläche der (in dieser Darstellung nicht sichtbaren) Vorwärmblöcke; sie stehen mit dem hinteren Ende der Schlitzdüse 17 derart in Kontakt, daß bestimmte Öffnungen 16 abgesperrt werden, und reichen von dort aus in den Bereich 25 des vorderen Endes der Schlitzdüse 17. wobei sie einen Abschnitt der Schlitzdüse vollständig ausfüllen. Die Absperrkörper 23. 24 sind derart innerhalb der Schlitzdüse 17 angeordnet, daß sie das Auftreffen von Sauerstoffgas auf die Stegoberfläche 26 des Werkstückes W verhindern. Dort findet infolgedessen keine Flämmsauerstoffreaktion statt. Der Trägerrohling wird daher nur entlang den Oberflächen der Flansche 21 und 22 selektiv geflammt.

Ein in Abhängigkeit von der Werkstückgröße verstellbarer Kolben 27 wird innerhalb der Sauerstoffzuleitung 15 in herkömmlicher Weise in Abhängigkeit von der Größe des jeweils zu flammenden metallischen Werkstückes eingestellt. Er verhindert, daß das Sauerstoffgas 14 die Sauerstoff zuleitung 15 hinter dem O-Ring 28 füllt. Damit wird die Anzahl der öffnungen 16 vorgegeben, in die Sauerstoff von der Sauerstoffzuleitung 15 aus gelangen kann. Bei der veranschaulichten Ausführungsform sind die rechts der öffnung 30 liegenden öffnungen abgesperrt; Sauerstoff gelangt nur zu den links der öffnung 30 liegenden öffnungen.

Die Absperrkörper 23. 24 werden innerhalb der Schlitzdüse 17 mittels einer Schraube 31 lösbar gehalten, die ein Andruckstück 32 gegen einen zusammendrackbarea Klotz 33 preß«, der beispielsweise aus PoIytetrafluoräthylen gefertigt sein kann. Dies hat zur Folge, daß skh der Klotz 33 in einer zur Schraube 31 senkrecht stehenden Richtung ausdehnt und gegen eine Fläche des VoTwärmbtocks anpreßt, die in F i g. 2 nicht veranschaulicht ist da die betreffenden Flächen parallel zarZetchenebene Gegen.

!n F i g. 3 sind winkelförmige Absperrkörper 49 and 41 veranschaulicht. Solche Körper eignen sich für Anwendungsfälle, bei denen für eine Richtungsänderung des durch die Düse 17 hindurchlaufenden Flämmsauerstoffstroms gesorgt werden soll. Indem in Abhängigkeit von einem vorgegebenen, zu flammenden Werkstück für eine zweckentsprechende Formgebung der Seitenfläche der Absperrkörper 40 und 41 gesorgt wird, ist es möglich, eine solche Sauerstoffströmungsverteilung zu erzielen, daß der Sauerstoff auf den zu flammenden Ab-

ίο schnitt der Werkstückoberfläche so auftrifft, daß geschmolzenes Metall daran gehindert wird, auf den nicht zu flammenden Abschnitt des Werkstückes zu laufen. Die Absperrkörper 40,41 sind mit Hilfe von Schrauben 42. Andruckstücken 43 und komprimierbaren Klötzen 44 in entsprechender Weise wie die Absperrkörper 23. 24 in die Schlitzdüse 17 lösbar eingesetzt.

F i g. 4 zeigt in Verbindung mit der beschriebenen Flämmeinheit verwendbare Luftdüsen 50. Mit Hilfe dieser Luftdüsen werden Druckluftströme 51, die oberhalb und unterhalb des Stegs 52 veranschaulicht sind, auf den Steg gerichtet und von diesem in Richtung auf die Flansche 53 abgelenkt, um geschmolzenes Metall daran zu hindern, von den geflammten Flanschen 53 aus auf die Oberfläche des Stegs 52 zu gelangen. Der Ablen kungswinkel des Luftstromes 51 hängt von dem Auf treffwinkel auf den Steg 52, der speziellen Form der von dem Luftstrom getroffenen Werkstückoberfläche und der Bewegung der Werkstückoberfläche gegenüber dem Luftstrom ab. Der auf die Flansche 53 auf treffende Sauerstoffstrom ist bei 54 angedeutet. Der Winkel A. d. h- der Auftreffwinkel, den der Luftstrom 51 mit der Oberfläche des Stegs 52 bildet, ist vorzugsweise immer etwas kleiner als der Winkel B. d. h. der Auftreffwinkel zwischen dem Sauerstoffstrom 54 und der Kante des Flansches 53.

F i g. 5 zeigt die Anordnung des Absperrkörpers 60. der die zwischen der Unterseite 62 des oberen Vorwärmblockes 63 und der Oberseite 64 des unteren Vorwärmblockes 65 gebildete Sauerstoffdüse 61 teilweise ausfüllt.

Vorzugsweise liegen die Absperrkörper 23. 24 nicht unmittelbar an den die Schlitzdüse 17 begrenzenden oberen und unteren Rächen an, sondern es ist für einen kleinen Zwischenraum gesorgt durch den eine geringe Menge an Sauerstoff hindurchströmen kann. Dies ist in F i g. 2 veranschaulicht, wo Ausnehmungen 38, 39 zwischen den oberen Rächen der Absperrkörper 23 bzw 24 und der Unterseite des oberen Vorwärmblockes vorgesehen sind, so daß ein schwacher Sauerstoffgas

y> strom, der von den Öffnungen hinter den Absperrkörpern 23.24 ausgeht, durch die Ausnehmungen hmdurci gelangen kann. Der schwache Sauerstof Fstrom hat die Aufgabe, die freiliegende vordere Endfläche des oberer Vorwännbtockes von rückströmender Schlacke freizu halten, die sich andernfalls während des Ffäntmvorgan ges ansetzen würde.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche: 22 3

1. Flämmeinheit mit einer von ebenen oberen und unteren Flächen begrenzten, breiten, durchgehenden Schlitzdüse zur Ausbildung eines durch das vordere Düsenende in einer quer über das zu flammende Werkstück reichenden Zone austretenden, flächigen Sauerstoffstromes, einer Mehrzahl von Öffnungen, über die Sauerstoff in das hintere Ende der Schlitzdüse einströmt, und eine den Sauerstoffdurchfluß durch einen Abschnitt der Schlitzdüse begrenzende Absperreinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß als Absperreinrichtung ein oder mehrere in die Schlitzdüse (17) im wesenilichen angrenzend an die obere und untere Begrenzungsfläche (62,64) der Schlitzdüse eingesetzte Absperrkörper (23,24.40,41) vorgesehen sind.

2. Flämmeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Absperrkörper (23. 24, 40. 41) eine vorbestimmte Anzahl der zur Schlitzdüse (17) führenden Öffnungen (16) absperren und von dort unter vollständiger Ausfüllung eines Abschnittes der Schlitzdüse nach vorne bis zum vorderen Ende der Schlitzdüse reichen.

3. Flämmeinheit nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen des oder der Absperrkörper (23. 24) im wesentlichen parallel zu den Seitenflächen der Flämmeinheit (10) verlaufen.

4. Flämmeinheit nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen des oder der Absperrkörper (40. 41) derart winkelförmig verlaufen, daß ein Teil des durch die Schlitzdüse (17) hindurchtretenden Sauerstoff Stroms seine Richtung ändert und der auf einem vorbestimmten Teil des Werkstückes auftreffende Sauerstoffstrahl geschmolzenes Metall daran hindert, über den restlichen Teil des Werkstückes zu fließen.

5. Flämmeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Absperrkörper (23.24,40.41) an der Flämmeinheit (10) lösbar angebracht sind.

6. Flämmeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Düsen (50) vorgesehen sind, die geschmolzenes Metall daran hindern, von dem vorbestimmten Teil des zu flammenden Werkstückes zu dem restlichen Teil des Werkstückes zu gelangen, und die einen Druckluftstrom quer über die Breite des restlichen Teils des Werkstückes richten. so