DE2600876B2 - Verfahren zum Durchführen eines thermochemischen Schnellstarts - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchführen eines thermochemischen Schnellstarts auf der Oberfläche eines Eisenmetall-Werkstücks, bei dem das Ende eines aus einem Eisenmetall bestehenden Drahtes bis zu einer vorbestimmten Stelle der Werkstückoberfläche, an der die Flämmreaktion beginnen soll, vorgeschoben und aufgeheizt wird, und bei dem ein Sauerstoffgasstrahi auf die Werkstückoberfläche gerichtet wird.

Es ist bekannt (DE-OS 24 24 541), ein solches Verfahren in drei zeitlich und räumlich getrennten Phasen in der Weise durchzuführen, daß in der ersten Phase mittels einer Brenngasflamme, eines elektrischen Lichtbogens oder einer Plasmaflamme unter Verwendung eines Füllstoffdrahtes ein Bereich der Werkstückoberfläche vorgeheizt, in der zweiten Phase der thermochemische Verbrennungsvorgang mittels des Sauerstoffgasstrahles ausgelöst und über eine größere Fläche ausgedehnt sowie in der dritten Phase das eigentliche Flämmen mittels eines Flämmsauerstoffstromes durchgeführt wird. Das Aufheizen eines Bereiches der Werkstückoberfläche mittels Lichtbogen, Brenngasoder Plasmaflamme 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

is eingeschaltet wird, wenn der beabsichtigte Zündbereich erreicht ist, wodurch zusätzliche Zeit verlorengeht Die Durchführung echter fliegender Starts ist daher problematisch, wenn nicht, jedenfalls bei höheren Arbeitsgeschwindigkeiten, überhaupt ausgeschlossen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches, kostensparendes Verfahren zu schaffen, das es erlaubt, einen Schnellstart oder fliegenden Start an einem Werkstück zuverlässig durchzuführen und das 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 dem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Drahtende ständig auf seiner Sauerstoffzündtemperatur gehalten wird und daß für einen Flämmstart das derart vorgeheizte Drahtende an der vorbestimmten Stelle mit der Werkstückoberfläche in Kontakt gebracht sowie der als Hochintensitätssitrahl ausgebildete Sauerstoffstrahl unter Bildung eines Schmelzbade» an der vorbestimmten Stelle und Ausbreitung des Schmelzbades bis auf vorbestimmte Breite zum Auftreffen auf die Werkstückoberfläche an einem Punkt gebracht wird, der anfänglich zwischen ungefähr 1 und 15 cm hinter der vorbestimmten Stelle liegt.

Unter Hochintensitätsstrahl wird vorliegend ein Sauerstoffgasstrahl verstanden, der höhere Intensität als ein normaler Flämmsauerstoffstrom hat. Der Begriff Schnellstart soll sowohl fliegende Starts als auch Starts einschließen, bei denen zwischen Werkstück und Flämmvorrichtung keine Relativbewegung erfolgt, bis das Drahtende die Werkstückoberfläche berührt. Im Augenblick dieses Kontaktes wird jedoch sofort mit der normalen Flämmgeschwindigkeit begonnen, ohne auf die Ausbildung des Schmelzbades zu warten. Es versteht sich, daß die Relativbewegung erfolgen kann, indem entweder das Werkstück gegenüber einer stillstehenden Flämmvorrichtung bewegt wird oder umgekehrt.

Das ständig auf seiner 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 mitteis des Hochintensitätsstrahies 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 zu werden, bevor der Sauerstoff-

strahl eingeschaltet wird Der Startvorgang läuft infolgedessen wesentlich rascher als bei dem bekannten Verfahren ab. Gleichwohl sind die verwendeten Mittel einfach, kostensparend und zuverlässig.

Eins eigene Vorrichtung zum Erhitzen des Startdrahtes IaBt sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vermeiden, wenn der Startdraht mittels der Flammen des Vorwärmbrenners vorgewärmt wird, vorzugsweise indem die Flammen des Vorwärmbrenners gegen die Werkstückoberfläche gerichtet und von dieser nach oben zum Auftreffen auf den Draht umgelenkt werden.

Als besonders günstig erwies es sich, wenn der zum Auslösen der Flämmreaktion dienende rasche Sauerstoffstrahl von einer derartigen Stellung aus auf den Punkt gerichtet wird, daß der eingeschlossene Winkel zwischen der Mittelachse des Strahls und der Vorschubrichtung der Werkstückoberfläche 30° bis 80° beträgt und das Schmelzbad parallel zur Richtung der Relativbewegung ausgebreitet wird.

In Fällen, in denen ein breiter Fläminschnitt durchgeführt werden soll, wird dagegen vorzugsweise der zum Auslösen der Flämmreaktion dienende rasche Sauerstoffstrahl von einer derartigen Stellung aus auf den Punkt gerichtet, daß der eingeschlossene Winkel zwischen der Mittelachse des Strahls und der Werkstückoberfläche 30° bis 80° beträgt und das Schmelzbad senkrecht zur Richtung der Relativbewegung ausgebreitet wird.

Die Erfindung ist im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine schematische Seitenansicht, aus der dns Verfahren und die dabei verwendete Vorrichtung zum Durchführen eines einzelnen gratfreien Fleckflämmschnittes mit einem Schnellstart entsprechend der Erfindung zu erkennen sind;

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

Fig.3, 4, 5 und 6 schematische Darstellungen, die, gesehen von oben entlang der Linie 3-3 der F i g. 1, die Folge von Reaktionen erkennen lassen, die auf dem Werkstück bei der Durchführung eines erfindungsgemäßen Schnellstarts stattfinden;

Fig.7 eine perspektivische Ansicht einer zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung bestimmten 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 mit mehreren einander benachbarten Flämmeinheiten gearbeitet wird, 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 zu erkennen ist, wie mit Hilfe des Verfahrens nach der Erfindung mehrere Fleckflämmschnitte 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 veranschaulichte) Spule aufgewickelt sein kann, über ein Drahtrichtgerät 4, eine Drahtvorschubeinrichtung 5 und eine Drahtführung 9. Er kommt mit der Oberfläche des Werkstückes Wan 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 fest 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 6 werden ungefähr 5 cm Draht in

ίο 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 nachvermiscbten 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 Vorwärmblocks 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

so dieses 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 gebracht wird. Gleichzeitig wird ein Hochdruckstrahl aus Sauerstoff aus dem Brenne 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 Sauerstoffstrahl abge-

schaltet und der aus der öffnung 19 austretende Flämmsauerstoffstrahl, der auf den Punkt C der Werkstückoberfläche gerichtet ist, auf seine Flämmdurchflußmenge gesteigert wird, um die Reaktion von dem Ausbreitstrahl zu übernehmen. Der Flämmsauerstoffstrom bleibt eingeschaltet, so lange der Flämmschnitt erwünscht ist

Die Schritte, die dem Zünden der von der Flämmeinheit abgegebenen Vorwärmflammen folgen, lassen sich automatisieren und über eine Reihe von Taktfolgezeitgliedern, 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 weiterbrennen zu lassen. In diesem Zustand ist die Vorrichtung bereit, um sofort einen weiteren Fleckflämmvorgang durchzuführen.

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

Fig.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 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 wurden. Infolgedessen eignen sich derartige Düsen nur zur Ausbildung von einzelnen gratfreien Schn.tten. F i g. 2 läßt den oberen und den unteren Vorwärmblock 12 und 13 erkennen, die mit den 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 jed„ch 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 α 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 α £5 kann zwischen ungefähr 30° und 80° schwanken; vorzugsweise liegt der Winkel zwischen 50° und 60". Bei einem Winkel λ 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 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 Reaktion darstellt, die in ungefähr 1 '/2 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 cm 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 Stahlwerkstück 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 F i g. 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 ungefähi

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

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

Die Art, in der die Reaktion fortschreitet, ist in F i g. f dargestellt, die die Reaktion ungefähr IV2S später ah die F i g. 3 wiedergibt. Der Bereich 27 wurde geflammt der Bereich 28 ist aufgeschmolzen, jedoch hat noch keir Flämmen stattgefunden; innerhalb des Bereiches 2i befindet sich ein Gemisch aus Schlacke und schmelzflüs sigem Metall auf der Oberseite von ungeflämmten' Stahl. Während die Oberfläche des metallischer Werkstückes unter der Flämmvorrichtung hindurchbe wegt wird, durchläuft sie drei deutlich unterscheidbarc Stufen. Bei der ersten Stufe handelt es sich um einer Bereich von geschmolzenem Metall und Schlacke au nicht geflammtem Stahl. In der zweiten Stufe ist nui schmelzflüssiges Metall anzutreffen. In der dritten Stuft ist der betreffende Bereich geflammt. Zu dem in F i g. ( veranschaulichten Zeitpunkt ist der Startdraht zurück gezogen; 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 waagerechts 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 Ausbreitbrennern 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 der Schienen 33 bewegt werden können. Die aus der Flämmeinheit 3, dem Brenner oder Blasrohr 2 und der Drahtvorschubeinrichtung 5 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 Fleckflämmschnitt 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 Punkts von der rechten Seite des Werkstückes 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. Ferner kann auch mit einer Kombination von zwei derartigen Brennern oder Düsen gearbeitet werden, wobei die Anordnung nach Fig.7 dem Starten und die Anordnung nach Fig.8 dem Ausbreiten des Schmelzbades dient.

F i g. 9 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Mehrzahl von Flämmeinheiten, die mit Düsen ausgestattet sind, um die volle Breite eines Werkstückes Win einem einzigen Durchgang in einer Mehrzahl von Schnitten unter Durchführung von Schnellsiarts oder fliegenden Starts selektiv zu flämmen. Die Flämmeinheiten 51, die entsprechenden Drahtvorschubeinrichtungen 52 und die Ausbreitbrenner oder -Düsen 53 sind

ίο 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 Mehrschnitt-Fleckflämmvorgänge ausgeführt werden, bei denen zwei oder mehr 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

so einwandfreie Durchführung eines solchen Verfahrens ein Sofortstart oder ein fliegender Start von derart ausschlaggebender Wichtigkeit ist.

Außerdem ist es wesentlich, daß bei diesem Verfahren 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

b^r> 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 Schnitten anschließt, ohne diesen zu überlappen, ohne übermäßig hohe Wülste auszubilden 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 fleckgeflämmt weiden soll. Dabei sind in Fig. 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 und Kanäle 78 bzw. 79 verso'gt wird.

Die Fehlerstellen aufweisenden Bereiche auf der Oberfläche des Werkstückes W, die selektiv ausgeflammt werden sollen, sind mit 81, 82, 83, 84 und 85 bezeichnet. Wenn die sich bewegende Gruppe von benachbarten Flämmeinheiten mit dem Werkstück IVin Kontakt kommt, muß die Einheit 74 einen fliegenden Start durchführen, wenn sie das vordere Ende 86 des

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

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Durchführen eines thermochemischen Schnellstarts auf der Oberfläche eines Eisenmetall-Werkstückes, bei dem das Ende eines aus einem Eisenmetall bestehenden Drahtes bis zu einer vorbestimmten Stelle der Werkstückoberfläche, an der die Flämmreaktion beginnen soll, vorgeschoben und aufgeheizt wird, und bei dem ein Sauerstoffgasstrahl auf die Werkstückoberfläche gerichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Drahtende ständig auf seiner Sauerstoffzündtemperatur gehalten wird und daß für einen Flämmstart das derart vorgeheizte Drahtende an der vorbestimmten Stelle mit der Werkstückoberfläche in Kontakt gebracht sowie der als Hochintensitätsstrahl ausgebildete Sauerstoffstrahl unter Bildung eines Schmelzbades an der vorbestimmten Stelle und Ausbreitung des Schmelzbades bis auf vorbestimmte Breite zum Auftreffen auf die Werkstückoberfläche an einem Punkt gebracht wird, der anfänglich zwischen ungefähr 1 und 15 cm hinter der vorbestimmten Stelle liegt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Startdraht mittels der Flammen des Vorwärmbrenners vorgewärmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flammen des Vorwärmbrenners gegen die Oberfläche gerichtet und von dieser nach oben zum Auftreffen auf den Draht umgelenkt werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Auslösen der Flämmreaktion dienende rasche Sauerstoffstrahl von einer derartigen Stellung aus auf den Punkt gerichtet wird, daß der eingeschlossene Winkel zwischen der Mittelachse des Strahls und der Vorschubrichtung auf der Werkstückoberfläche 30° bis 80° beträgt und das Schmelzbad parallel zur Richtung der Relativbewegung ausgebreitet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Auslösen der Flämmreaktion dienende rasche Sauerstoffstrahl von einer derartigen Stellung aus auf den Punkt gerichtet wird, daß der eingeschlossene Winkel zwischen der Mittelachse des Strahls und der Werkstückoberfläche 30° bis 80° beträgt und das Schmelzbad senkrecht zur Richtung der Relativbewegung ausgebreitet wird.