DE2600836B2 - Vorrichtung zum Durchführen eines thermochemischen Schnellstarts - Google Patents

Description

sauerstoffstrom hat. Der Begriff Schnellstart soll sowohl fliegende Starts als auch Starts einschließen, bei denen zwischen Werkstück und Flämmvorrichtung keine Relativbewegung erfolgt, bis das heiße Drahtende die Werkstückoberfläche berührt Im Augenblick dieses s Kontaktes wird jedoch sofort mit de/ normalen Flämmgeschwindigkeit begonnen, ohns auf die Ausbildung des Schmelzbades zu warten. Es versteht sich, daß die Relativbewegung erfolgen kann, indem entweder das Werkstück gegenüber einer stillstehenden Flammvorrichtung bewegt wird oder umgekehrt

Das ständig auf Sauerstoffzündtemperatur gehaltene Drahtende bildet, wenn es mit der Werkstückoberfläche in Kontakt gebracht wird, augenblicklich einen sehr kleinen Fleck von schmelzflüssigem Metall an der Werkstückoberfläche aus. Wie gefunden wurde, kann mittels des Hochintensitätsstartbrenners diese kleine Schmelzzone innerhalb kürzester Zeit zu einem Schmelzbad ausgedehnt werden, das der gewünschten Flämmbreite entspricht Es braucht daher beim Starten des Flämmvorganges weder zunächst das Drahtende von Raumtemperatur auf Zündtemperatur gebracht noch gar ein größerer Oberflächenbereich des Werkstückes aufgeheizt werden, bevor der Sauerstoffstrahl eingeschaltet wird. Der Startvorgang läuft infolgedessen wesentlich rascher als bei Verwendung der bekannten Vorrichtung ab. Gleichwohl bleibt die Vorrichtung einfach, kostensparend und zuverlässig.

Wenn die Flämmdüsenanordnung Teil eines Flämmbrenners ist, der mit zusätzlichen Düsen zur Ausbildung von dauernd brennenden Vorwärmflammen ausgestattet ist, läßt sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung eine eigene Vorrichtung zum Erhitzen des Startdrahtes dadurch vermeiden, daß das Drahtende zwecks ständiger Erhitzung auf seine Sauerstoffzündtemperatür im Wirkungsbereich der von der Werkstückoberfläche umgelenkten Vorwärmflammen angeordnet ist.

Im Hinblick auf einen sicheren Start erwies es sich als besonders günstig, wenn auf der Werkstückoberfläche der Auftreffpunkt des Sauerstoffstrahls zwischen 1 und 15 cm hinter der Berührungsstelle des Drahtendes liegt und die Strahlmittelachse mit der Werkstückoberfläche einen Winkel zwischen 30° und 80° einschließt. Vorzugsweise liegt der Auftreffpunkt des Sauerstoffstrahls zwischen 5 und 10 cm hinter der Berührungsstel-Ie des Drahtendes und beträgt der von der Strahlmittelachse und Werkstückoberfläche eingeschlossene Winkel 50° bis 60°.

Der Auftreffpunkt des Flämmsauerstoffstromes liegt in weiterer Ausgestaltung der Erfindung zwischen 0 und so 15 cm hinter dem Auf treffpunkt des Sauerstoffstrahls.

Um gratfreie Fleckflämmschnitte zu erzielen, weist die Flämmdüsenanordnung zweckmäßig eine schlitzförmige, sich im Bereich der Seitenkanten verengende Austrittsöffnung auf.

Der Startbrenner kann als Flämmdüse verwendbar sein, d. h. im Anschluß an den Schnellstart eingeschaltet bleiben und benutzt werden, um die Flämmreaktion durchzuführen.

Die Erfindung ist im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispieien näher erläutert In den Zeichnungen zeigen

F i g. 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zum Durchführen eines einzelnen gratfreien Fleckflämmschnittes mit einem Schnellstart entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

F i g. 2 eine Stirnansicht der Flämmsauerstoffdüsenöffnung entsprechend der Linie 2-2 der F i g. 1;

Fig.3, 4, 5 und 6 schematische Darstellungen, die, gesehen von oben entlang der Linie 3-3 der Fig. 1, die Folge von Reaktionen erkennen lassen, die auf dem Werkstück beim Druchführen eines Schnellstarts unter Verwendung einer Vorrichtung der in F i g. 1 gezeigten Art stattfinden;

Fig.7 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung, die zum Zwecke der Fernsteuerung an einem Ausleger montiert ist;

Fig.8 eine abgewandelte Ausführungsform der Vorrichtung nach F i g. 7;

Fig.9 eine perspektivische Ansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei der mehrere einander benachbarte Flämmeinheiten vorgesehen sind, um in einem einzigen Durchgang für ein selektives Mehrschnitt-Fleckflämmen der vollen Werkstückbreite mit Schnellstart zu sorgen;

F i g. 10 eine Stirnansicht der bei den Flämmeinheiten nach F i g. 9 verwendeten Flämmsauerstoffdüsenöffnungen und

F i g. 11 eine Draufsicht auf die Anordnung nach Fig.9, aus der es zu erkennen ist, wie mehrere Flämmschnitte mit Schnellstart in einem einzigen Durchgang über die volle Werkstückbreite hinweg durchgeführt werden.

Bei der Anordnung nach F i g. 1 läuft der Startdraht 1, der auf eine (nicht dargestellte) Spule aufgewickelt sein kann, über ein Drahtrichtgerät 4, eine Drahtvorschubeinrichtung 5 und eine Drahtführung 9. Er kommt mit der Oberfläche des Werkstückes W an dem Punkt A in Kontakt, d. h. dem Punkt an dem die Fleckflämmreaktion unmittelbar vor der Fehlerstelle beginnen soll. Die Drahtvorschubeinrichtung 5 ist mit einem Drahtvorschubmotor 6 verbunden, der seinerseits an einem Befestigungsbügel 7 montiert ist Der Draht 1 kann mittels eines Antriebsrades 8 in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung verschoben werden. Nach Betätigen des Motors (S werden ungefähr 5 cm Draht in Vorwärtsrichtung vorgeschoben, um den Draht am Punkt A mit der Werkstückoberfläche in Kontakt zu bringen. Es ist ein Sauerstoffausbreitbrenner 2 vorgesehen, bei dem es sich um eine einfache 1 bis 5 cm Runddüse handeln kann. Der Brenner bildet Schmelzbäder mit einer Breite von ungefähr 5 cm bis 35 cm aus. Der Brenner 2 ist an seinem austrittsseitigen Ende mit einem solchen Winkel gegenüber der Werkstückoberfläche geneigt, daß die projizierte Mittellinie des aus dem Ausbreitbrenner 2 austretenden Sauerstoffstrahls 30 die Werkstückoberfläche an einem Punkt B ungefähr 5 cm hinter dem Punkt A trifft. Eine Flämmeinheit 3 weist herkömmliche obere und untere Vorwärmblöcke 12 bzw. 13 auf, die mit einer Reihe von Vorwärmflammenauslässen 14 bzw. 15 für vorvermischte bzw. nachvermischte Vorwärmflammen sowie mit geeigneten Gasdurchlässen versehen sein können. Wird mit nachvermischten Vorwärmflammen gearbeitet was im Hinblick auf eine größtmögliche Sicherheit vorzuziehen ist, tritt aus den Auslässen 14 und 15 ein Brenngas aus, das nach Zünden durch Vermischen mit einem langsamen Sauerstoffstrom brennt, der den Flämmsauerstoffdüsenschlitz 16 verläßt, der von der Unterseite 17 des oberen Voirwärmblockes 12 und der Oberseite 18 des unteren Vorwärmblockes 13 gebildet wird. Die schlitzförmige Sauerstoffdüse 16 endet in einer Austrittsöffnung 19. Um einen einzelnen gratfreien Fleckflämmschnitt zu erzeugen, ist die Öffnung 19 in der in F i g. 2 veranschaulichten Weise geformt. Sauerstoff und Brenngas werden der Flämmeinheit 3 in bekannter

Weise über die Zuleitungen 20 bzw. 21 zugeführt.

Die Vorrichtung nach F i g. 1 arbeitet wie folgt. Zunächst werden die von der Flämmeinheit 3 ausgehenden Vorwärmflammen gezündet, indem man Brenngas aus den Reihen der Vorwärmauslässe 14 und 15 austreten läßt und einen niedrigen Sauerstoffgasstrom über die öffnung 19 zuführt Diese mit den Linien 22 angedeuteten Vorwärmflammen erreichen die Werkstückoberfläche und werden nach oben umgelenkt, so daß sie auf das Ende des Drahtes 1 treffen und diese bis zu einer hellen Rotglut erhitzen, was erkennen läßt, daß sich die Drahtspitze auf der Sauerstoffzündtemperatur befindet, d. h. ihrer Zündtemperatur in einer Sauerstoffatmosphäre. Wenn der auszuflämmende fehlerhafte Bereich des sich bewegenden Werkstückes Weinen unmittelbar vor dem Punkt A liegenden Punkt erreicht, wird der Drahtvorschubmotor 6 betätigt, wodurch das heiße Ende des Drahtes 1 in festen Kontakt mit der Werkstückoberfläche am Punkt A gebracht wird. Gleichzeitig wird ein Hochdruckstrahl aus Sauerstoff aus dem Brenner 2 abgegeben und zum Auftreffen auf den mit der Werkstückoberfläche in Kontakt befindlichen heißen Draht gebracht, so daß sofort mit einer Flämmreaktion begonnen und an der Fehlerstelle ein Schmelzbad ausgebildet wird. Der Draht 1 wird dann zurückgezogen, um sein weiteres Schmelzen zu verhindern. Der Sauerstoffstrahl aus dem Brenner 2 bewirkt, daß das Schmelzbad sehr rasch auf seine volle Breite anwächst, worauf dieser Sauerstoffstrahll abgeschaltet und der aus der öffnung 19 austretende Flämmsauerstoffstrahl, der auf den Punkt C der Werkstückoberfläche gerichtet ist, auf seine Flämimdurchflußmenge gesteigert wird, um die Reaktion von dem Ausbreitstrahl zu übernehmen. Der Flämimsauerstoffstrom bleibt eingeschaltet, so lange der Flämmschnitt erwünscht ist.

Die Schritte, die dem Zünden der von der Flämmeinheit 3 abgegebenen Vorwärmflammen folgen, lassen sich automatisieren und über eine Reihe von Taktfolgezeiten, Relais und Magnetventilen steuern, so daß ein Flämmer oder ein zweckentsprechendes Signal die oben erläuterte Schrittabfolge einleitet und selbsttätig durchführt Ein zweites Signal ist erforderlich, um den !Schnitt zu beenden, indem der Flämmsauerstoffstrom abgeschaltet oder auf einen Wert herabgesetzt wird, der gerade ausreicht, um die Vorwärmflammen weitexbrennen zu lassen. In diesem Zustand ist die Vorrichtung bereit, um sofort einen weiteren Fleckflämrnvorgang durchzuführen.

Entsprechend einer abgewandelten Arbeitsweise der Vorrichtung wird der Flämmsauerstoffstrom gleichzeitig mit dem Ausbreitstrahl eingeschaltet. Letzterer hat eine wesentlich größere Wucht oder Stoßkraft und steuert daher den Ablauf der thermochemischen Reaktion, d. h. er bewirkt die Bildung und Ausbreitung des Schrvielzbades. Wenn dann der Ausbreitstrahl abgeschaltet wird, übernimmt der Flämmsauerstoff die Reaktion sehr allmählich und gleichmäßig, jedoch gleichwohl rasch.

F i g. 2 zeigt die Flämmdüsenöffnung 19, die bei der Flämmeinheit nach F i g. 1 verwendet wird, um einen einzelnen gratfreien Flämmschnitt auszubilden. Grundsätzlich kann aber auch mit anderen Arten von Flämmdüsen gearbeitet werden.

Hervorzuheben ist, daß ein kritisches Merkmal einer solchen Düse darin besteht, daß der erzeugte Schnitt eine geringere Breite als die Düse selbst hat. Dies ist notwendig, um einen einzelnen gratfreien Fleckflämmschnitt zu erreichen. Gleichzeitig wird es dadurch jedoch unmöglich, solche Düsen Seite an Seite mit einer weiteren derartigen Düse zu benutzen, weil die dabei erhaltenen parallelen Schnitte zwischen den einzelnen Schnitten einen nicht geflammten Oberflächenbereich stehen lassen würden. Infolgedessen eignen sich derartige Düsen nur zur Ausbildung von einzelnen gratfreien Schnitten. F i g. 2 läßt den oberen und den unteren Vorwärmblock 12 und 13 erkennen, die mit den

ίο Reihen von oberen und unteren Vorwärmbrenngasauslässen 14 bzw. 15 ausgestattet sind. An beiden Enden der öffnung 19 der Sauerstoffdüse befinden sich dreieckige Einsätze 25, die bewirken, daß die Intensität der Randteile des die öffnung 19 verlassenden Sauerstoffstromes allmählich abnimmt, d.h. daß die auf die Werkstückoberfläche übertragene Stoßkraft geringer wird.

Bei der Anordnung nach F i g. 1 beträgt der Abstand zwischen den Punkten A und B ungefähr 5 cm. Dieser Abstand kann jedoch zwischen ungefähr 1 cm und 15 cm schwanken; vorzugsweise wird er zwischen 5 und 10 cm gehalten. Der günstigste Abstand zwischen den Punkten A und B hängt von dem Winkel« ab, unter dem der Sauerstoffstrahl auf die Werkstückoberfläche gerichtet wird. Je größer dieser Winkel ist, desto kleiner ist der Abstand zwischen den Punkten. Der Winkel λ kann zwischen ungefähr 30° und 80° schwanken; vorzugsweise liegt der Winkel zwischen 50° und 60°. Bei einem Winkel « des Strahls von 30° sollte der Abstand seinen Höchstwert von ungefähr 15 cm haben; bei einem Winkel von 80° wird vorzugsweise mit dem Kleinstabstand von 1 cm gearbeitet. Die Punkte A und B dürfen jedoch nicht übereinanderliegen; d. h, die Projektion 30 soll die Projektion des Drahtes 1 nicht auf der Werkstückoberfläche schneiden, da dies einen augenblicklichen Start verhindert. Der Punkt C sollte geringfügig hinter dem Punkt B liegen; vorzugsweise sollte er sich ungefähr 0 bis 15 cm hinter dem Punkt B befinden.

Die Skizzen gemäß den Fig.3 bis 6 zeigen, wie entsprechend dem vorliegend geschilderten Verfahren durchgeführte Schnellstarts oder fliegende Starts ablaufen. Es ist dabei hervorzuheben, daß die in den F i g. 3 bis 6 veranschaulichte Schrittfolge die Reaktionen darstellt, die in ungefähr 1V2 s ablaufen.

F i g. 3 gilt für den Zeitpunkt, zu dem das Ende des heißen Drahtes 1 mit dem Punkt A unmittelbar vor der Fehlerstelle auf der sich bewegenden Werkstückoberfläche in Kontakt gekommen ist. Der Pfeil deutet die Richtung an, in der das Werkstück W mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 15 m pro min läuft. Gleichzeitig bewirkt aus dem Ausbreitbrenner 2 austretender Sauerstoff ein Zünden des heißen Drahtendes, das sich mit der Oberfläche des Werkstückes in Kontakt befindet Dadurch wird der den Punkt A umgebende Bereich 23 aufgeschmolzen. Der Schnelloder Momentanstart hat begonnen.

F i g. 4 zeigt den gleichen Bereich ungefähr eine halbe Sekunde später als im Falle der F i g. 3. Während sich das StahlwerkstUck in Pfeilrichtung weiterbewegt, beginnt sich das Schmelzbad 24 unter dem Einfluß des Sauerstoffausbreitstrahles des Brenners 2 fächerförmig auszubreiten.

Fig.5 stellt den Fehlerbereich ungefähr eine Sekunde später als Fig. 3 dar. Der Bereich 25' zeigt das Schmelzbad, das sich auf dem weiterbewegten Werkstück W aufgrund des fortgesetzten Austritts von Sauerstoff aus dem Ausbreitbrenner 2 ausgebreitet hat.

Der Startdraht 1 ist jetzt zurückgezogen. Wenn das Schmelzbad auf seine maximale Breite von ungefähr

25 cm ausgebreitet ist, wird der den Brenner 2 verlassende Sauerstoff abgestellt; die Durchflußmenge des die Flämmeinheit 3 verlassenden Flämmsauerstoffs wird erhöht, um die Flämmreaktion zu übernehmen. Der Flämmsauerstoffstrom erfaßt das Schmelzbad und setzt den Flämmschnitt in dem Bereich 26 fort. Der Bereich

26 enthält sowohl schmelzflüssiges Metall als auch Schlacke auf der Oberseite von ungeflämmten Stahl; er ist von dem durchgehend aufgeschmolzenen Badbereich 25' klar zu unterscheiden.

Die Art, in der die Reaktion fortschreitet, ist in F i g. 6 dargestellt, die die Reaktion ungefähr I¹/2 s später als die F i g. 3 wiedergibt. Der Bereich 27 wurde geflammt; der Bereich 28 ist aufgeschmolzen, jedoch hat noch kein Flämmen stattgefunden; innerhalb des Bereiches 29 befindet sich ein Gemisch aus Schlacke und schmelzflüssigem Metall auf der Oberseite von ungeflämmtem Stahl. Während die Oberfläche des metallischen Werkstücks unter der Flämmvorrichtung hindurchbewegt wird, durchläuft sie drei deutlich unterscheidbare Stufen. Bei der ersten Stufe handelt es sich um einen Bereich von geschmolzenem Metall und Schlacke auf nicht geflammtem Stahl. In der zweiten Stufe ist nur schmelzflüssiges Metall anzutreffen. In der dritten Stufe ist der betreffende Bereich geflammt. Zu dem in F i g. 6 veranschaulichten Zeitpunkt ist der Startdraht zurückgezogen; der Ausbreitsauerstoffstrom ist ausgeschaltet; die Flämmeinheit 3 führt einen Flämmschnitt voller Breite aus. Es ist wichtig festzuhalten, daß die Breite des von der Flämmdüse ausgeführten Schnittes gleich der Breite ist, über die hinweg die Ausbreitdüse 2 das Schmelzbad ausgebreitet hat. Dies ist wichtig, um eine Gratbildung zu vermeiden.

F i g. 7 zeigt eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung nach Fig. 1, die an einem Ausleger montiert ist um die Flämmvorrichtung sowohl in Querrichtung über die Breite des Werkstückes W hinweg als auch in Längsrichtung entlang der Längsabmessung des Werkstückes verstellen zu können. Ein waagrechtes Rahmenteil 31 ist an einer auf Schienen geführten Steuerkanzel 32 befestigt. Die Kanzel 32 enthält die Steuerung für den Betrieb der Vorrichtung, so unter anderem für den über die Drahtvorschubeinrichtung 5 zugeführten Startdraht, den den Ausbreitbrenner 2 verlassenden Sauerstoff sowie den Sauerstoff und das Brenngas, die der Flämmeinheit 3 über die Zuleitungen 20 bzw. 21 zugeführt werden. Die Kanzel 32 ist in seitlicher Richtung entlang dem Werkstück W auf Schienen 33 verfahrbar. Eine an einer der Schienen befestigte Zahnstange 34 steht mit einem unter der Kanzel 32 sitzenden, nicht veranschaulichten, motorisch angetriebenen Ritzel in Eingriff, wodurch die gesamte an einem Ausleger montierte Flämmanordnung und die Kanzel in gewünschter Weise entlang den Schienen 33 bewegt werden können. Die aus der Flämmeinheit 3, dem Brenner oder Blasrohr 2 und der Drahtvorschubeinrichtung S bestehende Flämmanordnung ist an einem Wagen 37 befestigt, der an einer Platte 38 auf- und abläuft, die ihrerseits an ein Gehäuse 40 angebracht ist. Mit Hilfe eines Motors 39 wird die Flämmanordnung über eine nicht veranschaulichte Kombination von Zahnstange und Ritzel in gesteuerter Weise angehoben und abgesenkt, wobei die Zahnstange an der Platte 38 befestigt ist.

Die Flämmanordnung und das Gehäuse 40 lassen sich über die Breite des Werkstückes W hinweg mit Hilfe eines motorisch angetriebenen Ritzels 35 verstellen, das mit einer am Rahmen 31 befestigten Zahnstange 36 zusammenwirkt.

Mit Hilfe der in F i g. 7 veranschaulichten Vorrichtung können wahllos auf der Oberfläche des Werkstückes verteilte Fehlerstellen selektiv ausgeflämmt werden, indem die Vorrichtung mit der Fehlerstelle ausgerichtet und dann in Längsrichtung über die Fehlerstelle hinweg bewegt wird. Der Bereich 41 stellt einen typischen, mittels der veranschaulichten Vorrichtung ausgeführten Fleckflämmschicht dar.

F i g. 8 zeigt eine gegenüber der Lösung nach F i g. 7 abgewandelte Anordnung des Brenners 2. Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 8 ist der Brenner 2 auf den Punkt B von der rechten Seite des Werkstücks W ausgerichtet, so daß das Schmelzbad in Richtung auf die linke Seite des Werkstückes vor die Flämmeinheit 3 getrieben wird. Diese Anordnung erlaubt es, das Startschmelzbad rascher über eine breitere Fläche hinweg auszubreiten, so daß breitere Flämmschnitte ausgeführt werden können, als dies mit einer Brenneranordnung gleicher Größe im Falle der F i g. 7 der Fall ist. Es versteht sich, daß der Brenner 2 auch auf der linken Seite oder in einer beliebigen Zwischenstellung angebracht sein kann. Das heißt, der Brenner 2 kann von einer hinter dem Punkt B befindlichen Stellung, einer auf der einen oder der anderen Seite des Punktes B liegenden Stellung oder von einer beliebigen Zwischenstellung, nicht aber von einer Stellung vor dem Punkt B aus auf das Werkstück gerichtet werden, weil dadurch das Schmelzbad nach hinten ausgebreitet und somit die Durchführung eines Schnellstarts verhindert würde. Ferner kann auch mit einer Kombination von zwei derartigen Brennern oder Düsen gearbeitet werden, wobei die Anordnung nach F i g. 7 dem Starten und die Anordnung nach F i g. 8 dem Ausbreiten des Schmelzbades dient.

Fig.9 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Mehrzahl von Flämmeinheiten, die mit Düsen ausgestattet sind, um die volle Breite eines Werkstückes Wm einem einzigen Durchgang in einer Mehrzahl von Schnitten unter Durchführung von Schnellstarts oder fliegenden Starts selektiv zu flämmen. Die Flämmeinheiten 51, die entsprechenden Drahtvorschubeinrichtungen 52 und die Ausbreitbrenner oder -Düsen 53 sind auf einem verfahrbaren Wagen 54 fest montiert, der auf Portalgerüstschienen 55 und 56 läuft und über Zahnstangen-Ritzel-Antriebe verschoben werden kann. Die Schienen 55 und 56 sind auf Portalgerüstträgern 57 montiert. Die Gesamtanordnung der nebeneinandersitzenden, für einen fliegenden Start geeigneten Flämmeinheiten kann über die volle Länge des Werkstückes W hinweglaufen, so daß die gesamte Breite mit normaler Flämmgeschwindigkeit selektiv geflammt werden kann, indem jede der Flämmanordnungen gesondert selektiv betätigt wird. Obwohl bei der in F i g. 9 veranschaulichten Vorrichtung das Werkstück stillsteht und die Flämmvorrichtung über das Werkstück hinwegläuft, ist es möglich, und in einigen Fällen günstiger, umgekehrt vorzugehen, d.h., mit einer stillstehenden Flämmvorrichtung zu arbeiten, unter der die Werkstücke auf Rollen hindurchlaufen, die mit normaler Flämmgeschwindigkeit angetrieben sind.

Wenn mit der in F i g. 9 veranschaulichten Vorrichtung selektive Fleckflämmvorgänge ausgeführt werden, bei denen zwei oder mehrere Schnitte von einander überlappender Dauer gemacht werden müssen, die zu

unterschiedlichen Zeitpunkten eingeleitet werden können, bei denen beiden jedoch die Geschwindigkeit durch die Relativbewegung zwischen dem Werkstück und der Flämmanordnung bestimmt ist, kann keine Pause oder Absenkung der Flämmgeschwindigkeit von dem Augenblick an toleriert werden, zu dem der erste Schnitt begonnen wird, bis der letzte Schnitt abgeschlossen ist. Der Grund dafür ist, daß eine Pause in unkontrollierbarer Weise einen von einer benachbarten Einheit gerade durchgeführten Schnitt beeinträchtigen würde. Mit anderen Worten, wenn beispielsweise die Anordnung zu dem bei bekannten Anlagen üblichen Vorwärmen verlangsamt werden muß, würde eine benachbarte Anordnung, bei welcher der Flämmsauerstoff eingeschaltet ist, in dem Werkstück ein tiefes Loch ausbilden. Daraus ist klar ersichtlich, daß bei einem selektiven Mehrschnitt-Fleckflämmvorgang keine Verlangsamung toleriert werden kann und daß für eine einwandfreie Funktion einer solchen Vorrichtung ein Sofortstart oder ein fliegender Start von derart ausschlaggebender Wichtigkeit ist

Außerdem ist es wesentlich, daß bei Anwendung der Vorrichtung keine Flämmschnitte verursacht werden, die entweder den von einer benachbarten Einheit zu flammenden Bereich überlappen oder aber Grate oder Wülste zwischen benachbarten Flämmschnitten verursachen. Dieses Erfordernis wird erfüllt, indem für einen Gruppendurchgang geeignete Flämmsauerstoffdüsen vorgesehen werden, d.h. mehrere nebeneinander angeordnete Flämmeinheiten mit Düsen der in Fig. 10 veranschaulichten Art

F i g. 10 zeigt die Stirnfläche der Flämmeinheiten, die für die Gruppendurchgang-Flämmdüsen gemäß Fig.9 vorgesehen sind. Diese Düsen umfassen jeweils eine Reihe von oberen und unteren Nachmisch-Brenngasauslässen 61 bzw. 62, die oberhalb bzw. unterhalb einer Auslaßöffnung 63 für den Flämmsauerstoff sitzen. Die Öffnung 63 ist typischerweise ungefähr 6 mm hoch und 20 cm breit. Ihre Kanten sind durch Endwandteile 64 teilweise abgeschlossen. Diese sind im Bereich ihrer unteren Kante typischerweise ungefähr 3 cm lang; ihre größte Höhe beträgt 4 mm; sie weisen einen Schrägschnitt mit einem Innenwinkel β von ungefähr 10° auf. Derartige Endwandteile 64 sind an jedem Ende jeder Flämmsauerstofföffnung 63 vorhanden, um den Sauerstoffstrom in Richtung auf die Kanten jeder Einheit allmählich zu verringern, ohne jedoch die Kante der Einheit völlig zu verschließen, wie dies für die in F i g. 2 veranschaulichte öffnung der Fall ist. öffnungen der in F i g. 2 dargestellten Art erzeugen auf dem Werkstück einen Flämmschnitt, dessen Breite geringer als die Breite der öffnung ist, aus welcher der Sauerstoff austritt, wohingegen die Gruppendurchgang-Öffnung 63 gemäß Fig. 10 zu einem Schnitt führt, der zwar in Richtung auf seine Außenkanten hin flacher wird, jedoch die gleiche Breite wie die Öffnung 63 selbst hat. Es wird daher ein Schnitt erhalten, der sich gerade an den benachbarten Schnitt anschließt, ohne diesen zu überlappen, ohne übermäßig hohe Wülste auszubilden

ίο und ohne Grate auf der Metalloberfläche entstehen zu lassen.

F i g. 11 stellt eine Draufsicht dar, die erkennen läßt, wie die Vorrichtung gemäß Fig. 10 arbeitet, wenn ein Werkstück mit fliegenden Starts in mehreren Schnittbahnen selektiv fleckgefiämmt werden soll. Dabei sind in F i g. 11 mehrere nebeneinandersitzende Flämmeinheiten 71, 72, 73, 74 und 75 dargestellt, von denen jede eine Sauerstoffausbreitdüse 76 und einen heißen Startdraht 77 aufweist und von denen jede mit Sauerstoff und Brenngas über Kanäle 78 bzw. 79 versorgt wird.

Die Fehlerstellen aufweisenden Bereiche auf der Oberfläche des Werkstückes W, die selektiv ausgeflämmt werden sollen, sind mit 81, 82, 83, 84 und 85 bezeichnet. Wenn die sich bewegende Gruppe von benachbarten Flämmeinheiten mit dem Werkstück Win Kontakt kommt, muß die Einheit 74 einen fliegenden Start durchführen, wenn sie das vordere Ende 86 des Bereichs 84 erreicht. Die Einheit 74 muß eingeschaltet bleiben, bis sie am hinteren Ende 87 des Bereichs 84 ankommt. Dann wird die Einheit 74 abgeschaltet, während die Einheiten 71 und 72 fliegend gestartet werden. Während die Gruppe der Flämmeinheiten über das Werkstück läuft, bleibt die Einheit 72 eingeschaltet, bis sie das hintere Ende des fehlerhaften Bereiches 82 erreicht. Sie wird dann entweder durch den Flämmer oder aber aufgrund eines mechanischen oder elektrischen Signals hin abgesperrt, während die Einheit 71 eingeschaltet bleibt. Die Einheit 74 wird erneut

ίο eingeschaltet, um mit dem Fleckflämmen des Bereiches 85 zu beginnen. Wenn sich die Flämmeinheitengruppe dem Anfang des Bereiches 83 nähert, wird die Einheit 73 eingeschaltet, während die Einheit 74 am Ende des Bereichs 85 abgeschaltet wird. Die Einheit 71 wird abgeschaltet, wenn das Ende des Bereichs 81 erreicht ist. Das Abschalten der Einheit 73 erfolgt am Ende des Bereichs 83. Während des gesamten Fleckflämmdurchgangs bleibt die Einheit 75 ausgeschaltet, da in der von dieser Einheit überlaufenen Zone des Werkstückes keine Fehler vorlagen.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Durchführen eines thermochemischen Schnellstarts auf der Oberfläche eines relativ zu der Vorrichtung bewegten Eisenmetall-Werkstückes, mit einer Drahtfördereinrichtung, mittels deren das Ende eines Drahtes in Richtung auf die Werkstückoberfläche vorschiebbar ist, einem Brenner, der zum Starten einen Sauerstoffstrahl von einer bezogen auf die relative Vorschubbewegungsrichtung hinter oder auf der Seite der Schnittstelle der Drahtlängsachse mit der Werkstückoberfläche liegenden Stellung aus derart abgibt, daß die Strahlmittelachse die Werkstückoberfläche an einem hinter der Schnittstelle liegenden Punkt trifft und mit der Werkstückoberfläche einen spitzen Winkel einschließt, sowie mit einer Flämmdüsenanordnung, die einen Flämmsauerstoffstrom in einem spitzen Winkel mit Bezug auf die Werkstückoberfläche gegen eine hinter dem Auftreffpunkt des Sauerstoffstrahls liegende Stelle der Werkstückoberfläche richtet, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (14, 15) vorgesehen ist, die das normalerweise in Abstand von der Werkstückoberfläche festgehaltene und nur zur Durchführung eines Starts mit der Werkstückoberfläche in Berührung gebrachte Drahtende ständig auf seiner Sauerstoffzündtemperatur hält, und daß der Startbrenner (2,53,76) als Hochintensitätsbrenner zur Bildung und raschen Ausbreitung eines Schmelzbades beim Inkontaktbringen des Drahtendes mit der Werkstückoberfläche ausgelegt ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Flämmdüsenanordnung Teil eines Flämmbrenners ist, der mit zusätzlichen Düsen zur Ausbildung von dauernd brennenden Vorwärmflammen ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Drahtende zwecks ständiger Erhitzung auf seine Sauerstoffzündtemperatur im Wirkungsbereich der von der Werkstückoberfläche umgelenkten Vorwärmflammen (22) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Werkstückoberfläche der Auftreffpunkt (B) des Sauerstoffstrahls (30) zwischen 1 und 15 cm hinter der Berührungsstelle (A) des Drahtendes liegt und die Strahlmittelachse mit der Werkstückoberfläche einen Winkel (λ) zwischen 30° und 80° einschließt

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Auftfeffpunkt (B) zwischen 5 und 10 cm hinter der Berührungsstelle (A) liegt und der eingeschlossene Winkel (α) 50° bis 60° beträgt

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Auftreffpunkt (C) des Flämmsauerstoffstromes zwischen 0 und 15 cm hinter dem Auftreffpunkt (B) des Sauerstoffstrahles (30) liegt

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flämmdüsenanordnung (16, 51) eine schlitzförmige, sich im Bereich der Seitenkanten verengende Austrittsöffnung (19,63) aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Startbrenner (2, 53,76) als Flämmdüse verwendbar ist.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Durchführen eines thermochemischen Schnellstarts auf der Oberfläche eines relativ zu der Vorrichtung bewegten Eisenmetall-Werkstücks, mit einer Drahtfördereinrichtung, mittels deren das Ende eines Drahtes in Richtung auf die Werkstückoberfläche vorschiebbar ist, einem Brenner, der zum Starten einen Sauerstoffstrahl von einer bezogen auf die relative Vorschubbewegungsrichtung hinter oder auf der Seite der Schnittstelle der

ίο Drahtlängsachse mit der Werkstückoberfläche liegenden Stellung aus derart abgibt, daß die Strahlmittelachse die Werkstoffoberfläche an einem hinter der Schnittstelle liegenden Punkt trifft und mit der Werkstückoberfläche einen spitzen Winkel einschließt, sowie mit einer Flämmdüsenanordnung, die einen Flämmsauerstoffstrom in einem spitzen Winkel mit Bezug auf die Werkstückoberfläche gegen eine hinter dem Auftreffpunkt des Sauerstoffstrahls liegende Stelle der Werkstückoberfläche richtet

Eine bekannte Vorrichtung dieser Art (DE-OS 24 24 541) bewirkt den Start in drei zeitlich und räumlich getrennten Phasen. Dabei ist der Drahtfördereinrichtung ein Brenngas- oder Plasmabrenner oder eine elektrische Lichtbogeneinrichtung zugeordnet, mittels deren in der ersten Phase ein Bereich der Werkstückoberfläche unter Verwendung des Drahtes als Fülldraht vorgeheizt wird. Der Startbrenner löst in der zweiten Phase den thermochemischen Verbrennungsvorgang aus und sorgt für dessen Ausbreitung über eine größere Fläche. Die Flämmdüsenanordnung übernimmt schließlich in der dritten Phase die Weiterführung der Flämmreaktion. Das Aufheizen eines Bereiches der Werkstückoberfläche mittels Lichtbogen, Brenngasoder Plasmailamme erfordert jedoch eine nicht unerhebliche Zeitspanne, weil dabei relativ große Metallmengen auf Zündtemperatur gebracht werden müssen und während des Vorheizens wegen der großen Masse der umliegenden metallischen Werkstückbereiche eine rasche Wärmeabfuhr durch Wärmeleitung erfolgt Hinzu kommt daß die Vorheizeinrichtung erst eingeschaltet wird, wenn der beabsichtigte Zündbereich erreicht ist, wodurch zusätzlich Zeit verloren geht. Die Durchführung echter fliegender Starts ist daher problematisch, wenn nicht, jedenfalls bei höheren Arbeitsgeschwindigkeiten, überhaupt ausgeschlossen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache, kostensparende Vorrichtung zu schaffen, die es erlaubt, einen Schnellstart oder fliegenden Start an einem Werkstück zuverlässig durchzuführen, und die

so sich auch für die in der Praxis auftretenden hohen Flämmgeschwindigkeiten von beispielsweise 45 m/min eignet, unabhängig davon, ob es sich um individuelle gratfreie Fleckflämmschnitte handelt, oder ob das Werkstück in voller Breite geflammt werden soll.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die das normalerweise in Abstand von der Werkstückoberfläche festgehaltene und nur zur Durchführung eines Starts mit der Werkstückoberfläche in Berührung gebrachte

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hält, und daß der Startbrenner als Hochintensitätsbrenner zur Bildung und raschen Ausbreitung eines Schmelzbades beim Inkontaktbringen des Drahtendes mit der Werkstückoberfläche ausgelegt ist.

Unter Hochintensitätsbrenner wird vorliegend ein Brenner verstanden, der einen Sauerstoffgasstrahl abgibt, der höhere Intensität als ein normaler Flamm-