DE2841704A1

DE2841704A1 - Verfahren und vorrichtung zum thermochemischen flaemmen eines metallischen werkstueckes

Info

Publication number: DE2841704A1
Application number: DE19782841704
Authority: DE
Inventors: Ronald Elmer Fuhrhop
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: ESAB AB
Priority date: 1977-09-26
Filing date: 1978-09-25
Publication date: 1979-03-29
Also published as: SE453575B; NO147904B; YU225878A; FR2403860A1; CS220322B2; CA1079181A; ES476037A1; SE8303748D0; MX156486A; NO147904C; HU176173B; SE7810027L; DE2841704B2; YU41839B; NO783240L; AU4008478A; GB2004490A; FR2403860B1; AU518655B2; YU172682A

Description

L-1O97O-1-G

UNION CARBIDE CORPORATION 270 Park Avenue, New York, N.Y. 10017, V.St.A.

Verfahren und Vorrichtung zum thermochemischen Flammen eines metallischen Werkstückes

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum thermochemischen Flammen von metallischen Werkstücken. Sie befaßt sich insbesondere mit Maßnahmen zum Vorheizen der Oberfläche eines metallischen Werkstückes an der Stelle, an der eine Flämmreaktion einsetzen soll.

Ein vollständiges Flämmarbeitsspiel umfaßt in der Regel drei Schritte: (1 ) Positionieren des Werkstückes unter Ausrichtung mit den Flämmeinheiten, (2) Vorheizen des Werkstückes zur Ausbildung eines Schmelzbades und "(3) Durchführung der Flämmreaktion mit einem Flämmsauerstoffstrom unter Relativbewegung zwischen dem Werkstück und der Flämmeinheit oder den Flämmeinheiten. Die Erfindung ist insbesondere auf die Vorheizstufe gerichtet.

Es sind verschiedene Verfahren zum Durchführen des Vorheiz-

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Vorganges bekannt. So wurde bereits mit einer Flamme vorgeheizt (US-PS 2 267 405), die dadurch gebildet wurde, daß Sauerstoff und Brenngas innerhalb eines Brenners kombiniert und das Gasgemisch beim Verlassen des Brenners gezündet wurde. Das Mischen von Sauerstoff und Brenngas innerhalb eines Brenners, im folgenden kurz als "Vorvermischen¹' bezeichnet, ist aber insofern problematisch, als das explosive Gemisch Flammenrückschläge verursachen kann, das heißt, daß es zu einer Zündung innerhalb des Brenners kommen kann, was die Gefahr einer Beschädigung des Brenners sowie von Unfällen in sich birgt.

Es ist ferner bekannt (US-PS 2 356 197), Sauerstoff und Brenngas unmittelbar vor dem Austritt aus der Düse miteinander zu mischen. Dies stellt zwar eine Verbesserung gegenüber dem üblichen Vorvermischen dar. Auch dabei kann es jedoch zu Flammenrückschlägen kommen. Wenn die äußere Düse, beispielsweise durch Metallspritzer, verstopft wird, während die Sauerstoff- und Brenngasöffnungen innerhalb der Flämmeinheit offen bleiben, können sich die beiden Gase innerhalb der Flämmeinheit mischen, wodurch ein explosives Gemisch entsteht, das Flammenrückschläge verursachen kann.

Es ist auch eine Vorheizvorrichtung mit Nachvermischung bekannt (US-PS 3 231 431), bei welcher der Sauerstoff und

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das Brenngas außerhalb der Flämmeinheit zusammengebracht werden, wodurch die Möglichkeit von Flammenrückschlägen vollkommen ausgeräumt wird. Die Intensität der mittels dieser Nachvermischungsvorrichtung gebildeten Flamme ist jedoch begrenzt. Das bekannte Verfahren eignet sich zwar zum Vorheizen von warmen Werkstücken; wegen der niedrigen Intensität der Flamme ist jedoch eine unannehmbar lange Zeitspanne erforderlich, um kalte Werkstücke vorzuheizen.

Bei einer anderen bekannten Vorrichtung, bei der das Vorheizen mit vorvermischten Gasen erfolgt (US-PS 3 752 460), wird ein Strom aus "Fang"-Sauerstoff herangezogen, um die Vorheizdauer zu vermindern. Dies stellt zwar eine Verbesserung gegenüber der zuletzt genannten Vorrichtung dar, erlaubt es jedoch nicht, relativ kalte Werkstücke in der für praktische Zwecke erwünschten kurzen Zeitdauer vorzuheizen.

Schließlich ist ein Verfahren zur Durchführung eines Sofortflämmstarts bekannt (US-PS 3 966 503), das die zum Vorheizen des Werkstückes notwendige Zeitdauer auf praktisch Null herabdrückt. Dieses Verfahren ist zwar rascher als das im folgenden erläuterte Verfahren nach der Erfindung, erfordert aber eine Stabvorschubeinrichtung und einen Hochintensitätssauerstoffstrahl, was'vorliegend beides nicht erforderlich ist. Die vorliegende Erfindung ist daher von Vorteil, wenn ein Sofortflämmstart nicht benö-

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tigt wird, aber ein rascher Start bei kalten Stahlwerk-Stücken erwünscht ist.

Bisher war es nicht möglich, einen Teil der Oberfläche eines relativ kalten metallischen Werkstückes unter Verwendung einer Flamme rasch auf Flämmtemperatur vorzuheizen, ohne daß die Gefahr von Flammenrückschlägen besteht oder ohne daß Stäbe, Hochintensitätsbrenner oder andere Zusatzstoffe benutzt werden.

Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Flämmen der Oberfläche eines Werkstückes zu schaffen, die für brauchbar kurze Vorheizdauern beim Flämmen von relativ kalten Werkstücken sorgen, ohne daß es zu Flammenrückschlägen kommen kann und ohne daß Zusatzstoffe erforderlich werden. Es soll eine nachvermischte Flämmvorheizflamme ausgebildet werden, die intensiver als auf bekannte Weise ausgebildete Vorheizflammen ist.

Ein Verfahren zum thermochemischen Flämmen eines metallischen Werkstückes ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß

(1 ) eine auf der Oberfläche des Werkstückes liegende Stel-Ie, an der die Flämmreaktion einsetzen soll, vorgeheizt wird, indem auf die Stelle eine nachvermischte

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Vorheizflamme gerichtet wird, die dadurch gebildet wird, daß

(a) mindestens ein Strom aus oxidierendem Vorheizgas und mindestens ein Strom aus Vorheizbrenngas aus gesonderten Durchlässen derart ausgetragen werden, daß diese Ströme außerhalb ihrer Austragdurchlässe oberhalb der Werkstückoberfläche aufeinandertreffen und die Achsen dieser Ströme zwischen sich einen spitzen eingeschlossenen Winkel bilden und

(b) die Vorheizflamme durch Austragen eines Niederintensitätsstromes aus oxidierendem Gas stabilisiert wird, wobei die Richtung des stabilisierenden Stromes im wesentlichen in der gleichen Richtung wie diejenige der Flamme und nahe der Treffstelle der Ströme aus oxidierendem Vorheizgas und Vorheizbrenngas verläuft, und

(c) die Verfahrensschritte (a) und (b) fortgesetzt werden, bis die Stelle ihre Zündtemperatur in dem oxidierenden Gas erreicht, worauf

(2) ein Strom aus oxidierendem Flämmgas unter einem spitzen Winkel zu der Werkstückoberfläche auf die vorgeheizte Stelle gerichtet wird, wahrend gleichzeitig

(3) eine Relativbewegung zwischen dem oxidierenden Flämmgasstrom und der Werkstückoberfläche unter Ausbildung eines Flämmschnittes erfolgt.

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Eine Flämmvorrichtung mit (α) einer Einrichtung zum Ausbilden einer nachvermischten Vorheizflamme,(b) einer Einrichtung zum Austragen eines Stromes aus oxidierendem Flämmgas durch eine Flämmdüse hindurch und (c) einer Einrichtung zur Herbeiführung einer Relativbewegung zwischen dem oxidierenden Flämmgas und einem Werkstück ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Ausbilden der Vorheizflamme versehen ist mit:

(1 ) einer Auslaßanordnung zum Austragen eines Stromes aus Vorheizbrenngas, wobei die Achse der Auslaßanordnung gegen das zu flammende Werkstück gerichtet ist,

(2) einer Auslaßanordnung zum Austragen eines Stromes aus oxidierendem Vorheizgas, wobei die Achse der Auslaßanordnung derart gerichtet ist, daß sie die Achse der Vorheizbrenngas-Auslaßanordnung unter einem spitzen eingeschlossenen Winkel außerhalb der Auslaßanordnungen und oberhalb der Werkstückoberfläche schneidet, sowie

(3) einer Einrichtung zum Austragen eines Niederintensitätsstromes aus stabilisierendem oxidierendem Gas, wobei die ,Einrichtung mindestens einen Auslaß aufweist, dessen Achse nahe dem Schnittpunkt der Achsen der Auslaßanordnung für das Vorheizbrenngas sowie der Auslaß-

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anordnung für das oxidierende Vorheizgas verläuft und im wesentlichen in der gleichen Richtung wie die Resultierende dieser Achsen gerichtet ist.

Entsprechend abgewandelten Ausführungsformen oder Weiterbildungen der Erfindung kann der Niederintensitätsstrom aus oxidierendem Gas durch die Auftreffstelle der beiden Vorheizströme verlaufen und/oder mit der vorderen Achse der Flamme einen Winkel zwischen 1O und 90 bilden.

Als oxidierendes Gas wird vorzugsweise Sauerstoff verwendet. Der spitze eingeschlossene Schnittwinkel zwischen den Vorheizgasströmen liegt vorzugsweise zwischen 5 und 50°. Entsprechend der bevorzugten Ausführungsform wird derselbe Auslaß verwendet, um sowohl den stabilisierenden Vorheizsauerstoffstrom als auch den Flämmsauerstoffstrom auszutragen .

Unter dem Begriff "oxidierendes Gas" wird vorliegend ein Gas verstanden, das ein Oxidationsmittel enthält. Das bevorzugte oxidierende Gas ist handelsüblich reiner Sauerstoff, im folgenden einfach als "Sauerstoff" bezeichnet. Es kann jedoch auch mit anderen oxidierenden Gasen als reinem Sauerstoff gearbeitet werden. Beispielsweise kann das zum Flämmen und Stabilisieren herangezogene oxidierende Gas Sauerstoff mit einer Reinheit von nur 99 % oder weniger sein. Bei unreinem Sauerstoff, insbesondere bei einem

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Sauerstoff mit einer geringeren Reinheit als 99 %, werden jedoch schlechtere Ergebnisse erzielt. Das oxidierende Vorheizgas kann bis herab zu nur 21 % Sauerstoff enthalten, das heißt Luft sein; mit abnehmendem Sauerstoffgehalt im oxidierenden Vorheizgasstrom steigen jedoch die Vorheizdauern.

Unter dem Begriff ^Vorheizen" wird vorliegend verstanden, daß ein Teil der Oberfläche eines Werkstückes auf seine Oxidotionsgas-Zündtemperatur gebracht wird, das heißt die Temperatur, bei welcher das Werkstück gezündet -wird, wenn es sich in einer Atmosphäre aus oxidierendem Gas befindet.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden an Hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Flämmeinheit entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine Ansicht in Blickrichtung der Linie 2-2 der Fig. 1 ,

Fig. 3 in größerem Maßstab eine Seitenansicht der

Ausführungsform nach Fig. 1, die die vorliegend wesentlichen Merkmale erkennen läßt,

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Fig. 4 die bevorzugte Lage des Schmelzbades mit Bezug auf den Flämmsmierstoffstrom für Flämmstarts auf dem flachen Teil einer Werkstückoberfläche ,

Fig. 5 einen Start am Ende einer Werkstückoberfläche,

Fig. 6 einen grafischen Vergleich der erfindungsgemäß erzielten Vorheizdauer mit den Vorheizdauern bei bekannten Verfahren zum Vorheizen der Werkstückoberflache,

Fig. 7 eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Vorheizströme aus dem unteren Brennerblock der Flämmvorrichtung ausgetragen
werden,

Fig. 8 eine Seitenansicht einer Vorrichtung mit gesonderten Durchlässen für den stabilisierenden Sauerstoff und den Flämmsauerstoff,

Fig. 9 eine Stirnansicht der Vorrichtung nach Fig. entsprechend der Linien 9-9,

Fig. 10 eine Stirnansicht für eine abgewandelte Ausführungsform der Vorrichtung nach Fig. 8,

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Fig. 11 eine Seitenansicht einer Vorrichtung mit gesonderten Durchlässen für den stabilisierenden Sauerstoff und den Flämmsauerstoff, wobei die Stabilisations- und Vorheizströme auf eine gemeinsame Stelle auftreffen,

Fig. 12 eine Seitenansicht einer Vorrichtung ähnlich derjenigen nach Fig. 3, wobei jedoch die Stabilisations- und Vorheizstrqme auf eine gemeinsame Stelle auftreffen,

Fig.. 13 eine Seitenansicht einer Vorrichtung, bei welcher der Stabilxsationsstrom nahe der Treffstelle der Vorheizströme verläuft, jedoch nicht die gleiche Richtung wie die Flamme hat, und

Fig. 14 eine Seitenansicht einer Vorrichtung ähnlich Fig. 13, bei der jedoch der stabilisierende Strom durch die Treffstelle der Vorheizströme hindurch verläuft.

Die Figuren 1, 2 und 3 veranschaulichen eine bevorzugte Ausführungsform. Eine typische Flämmeinheit besteht aus einem oberen Brennerblock 1 , einem unteren Brennerblock 2, einem Kopf 3 und einem Schuh 4. Die Brennerblöcke 2 und 3

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werden auch als Vorheizblöcke bezeichnet, weil bei herkömmlichen Vorrichtungen Vorheizflammen von diesen Blöcken ausgetragen werden. Bei der Vorrichtung nach den Fig. 1, 2 und 3 werden jedoch nur die vom oberen Brennerblock ausgehenden Flammen zum Vorheizen benutzt. Eine schlitzartige Flämmdüse 16, aus der ein flächiger Flämmsauerstoffstrom ausgetragen wird, wird von der Unterseite 20 des oberen Brennerblocks 1 und der Oberseite 21 des unteren Brennerblocks 2 gebildet. Der untere Brennerblock 2 ist mit einer Reihe von Brenngasdurchlässen 19 versehen, die mit zweckentsprechenden, konventionellen Gaskanälen (nicht gezeigt) in Verbindung stehen. Sauerstoff und Brenngas werden dem Kopf 3 über nicht dargestellte Rohre oder Schläuche zugeführt und gelangen dann in bekannter Weise zu den betreffenden Gaskanälen. Der Schuh 4 läuft während des Flämmens auf der Oberfläche des Werkstückes W, um die Flämmdüse in einem konstanten Abstand Z (Fig. 3) von der Werkstückoberfläche zu halten. Die Flämmreaktion wird durchgeführt, indem man auf ein Schmelzbad einen aus der Düse 16 austretenden, flächigen Flämmsauerstoffstrom unter einem spitzen Winkel zur Werkstückoberfläche auftreffen läßt, während für eine Relativbewegung zwischen dem Werkstück und der Flämmeinheit gesorgt wird.

Der obere Brennerblock 1 ist mit einer Reihe von Vorheizbrenngasdurchlässen 17 und einer Reihe von Vorheizsauerstoff durchlassen 18 ausgestattet, wobei jeder dieser Durch-

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lasse mit (nicht gezeigten) Zufuhrkanälen für Brenngas
bzw. Sauerstoff in Verbindung steht. Während in der Zeichnung die Vorheizsauerstoffdurchlässe 18 über den Vorheizbrenngasdurchlässen 17 sitzen, kann auch mit einer umgekehrten Anordnung gearbeitet werden, obwohl dies nicht
die bevorzugte Ausführungsform darstellt. Allgemein gilt, daß die Vorheizbrenngasdurchlässe vorzugsweise zwischen
den Vorheizsauerstoffdurchlassen und dem unten erläuterten Stabilisationssauerstoffdurchlas sitzen, obwohl auch abweichende Anordnungen funktionsfähig sind.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt. Vorheizsauerstoffströme 9 aus den Durchlässen 18 und Vorheizbrenngass-tröme 10 aus den Durchlässen 17 treffen aufeinander und bilden ein brennbares Gemisch. Die Treffstelle ist in Fig. 3 als
Punkt 3O angedeutet. Nach dem Zünden bildet das brennbare Gemisch eine Flamme 14, die eine Zone 13 niedriger Intensität und eine Zone 12 hoher Intensität hat. Es wurde gefunden, daß die Hochintensitätszone 12 so verlängert werden kann, daß ihre Spitze 27 gerade über der Oberfläche
des Werkstücks W liegt und eine längere, intensivere Flamme erzeugt werden kann, indem die Vorheizflamme durch einen Sauerstoffstrom niedriger Intensität stabilisiert wird, der nahe an der Treffstelle 30 vorbei und im wesentlichen in der.gleichen Richtung wie die Flamme 14 läuft. Unter
Vorbeileiten des Niederintensitätsstromes 15 nahe der
Treffstelle soll verstanden werden, daß die von dem Strom

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- 3O -

beschriebene Bahn in der Nähe der Treffstelle 3O liegt, jedoch nicht durch diese hindurchläuft. Was den Begriff "Treffstelle" anbelangt, versteht es sich, daß zahlreiche einander schneidende Gasströme und damit auch zahlreiche Treffpunkte vorhanden sind. Weil die Gasströme ferner einen gewissen Querschnitt haben, bilden sie beim Aufeinandertreffen Schnittflächen und nicht nur Schnittpunkte. Unter "Treffstelle" soll daher der geometrische Ort der Schnittflächen der Vorheizbrenngas- und Vorheizoxidationsgasströme verstanden werden. Die bevorzugte Quelle für den stabilisierenden Sauerstoffstrom 15 ist die Flämmdüse Konventionelle (nicht dargestellte) Ventilanordnungen sind vorgesehen, um den durch die Flämmdüse 16 hindurchgehenden Niederintensitätssauerstoffstrom 15 zu erzeugen, d. h. einen Sauerstoffstrom, dessen Intensität kleiner als diejenige eines FlämmsauerstoffStroms ist.

Der Strom 15 sollte die gleiche allgemeine Richtung wie die Flamme haben. Das heißt, bei Auflösung des Stroms in zwei Vektorkomponenten, von denen die eine parallel und die andere senkrecht zur Richtung der Flamme verläuft*, sollte die zur Flamme parallele Vektorkomponente in die gleiche Richtung wie die Flamme weisen. Im Betrieb der Ausführungsform gemäß Fig. 3 mit den bevorzugten Werten nach den Tabellen I und II liegt die Flamme nahe bei der Resultierenden der Achsen der Vorheizsauerstoff- und Vorheizbrenngasdurchlässe (oder, genauer ausgedrückt, der

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Winkelhalbierenden, die von diesen Achsen gebildet wird). Vorzugsweise kreuzen sich die Projektionen der Achsen des Stromes 15 und der Flamme 14 unter Bildung eines spitzen eingeschlossenen Winkels, wie dies in den Fig. 1 und 3 dargestellt ist. Entsprechend den Fig. 1 und 3 liegt die Achse des stabilisierenden Stromes 15 ferner vorzugsweise parallel zu.derjenigen des Vorheizbrenngasstromes.

Die Vorheizbrenngas- und -sauerstoffströme müssen einander in einem spitzen Winkel treffen, d. h. einem Winkel, der größer als O°, aber kleiner als 90° ist. Der bevorzugte Bereich reicht von 5 bis 50 . Am günstigsten ist ein Treffwinkel von 15 .

Der von der Düse 16 ausgehende stabilisierende Sauerstoffstrom 15 muß niedrige Intensität haben, d. h. eine niedrigere Düsengeschwindigkeit als der Vorheizsauerstoff und das Brenngas aus den Düsen 18 und 17. Vorzugsweise beträgt die Düsengeschwindigkeit des stabilisierenden Sauerstoffs ungefähr 1O % derjenigen der Vorheizströme.

Wäre die Vorheizflamme nicht in der oben erläuterten Weise stabilisiert, hätte die Hochintensitätszone (von der Treffstelle 3O bis zur Spitze 27) eine so geringe Länge, daß der Vorheizvorgang nicht innerhalb einer brauchbar kurzen Zeitdauer durchgeführt werden könnte, ohne daß der Brennerabstand Z verringert wird. Eine Verkleinerung des Bren-

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nerabstandes Z mit dem Ziel, die Spitze der Hochintensitätr.zone einer nichtstabilisiorten Flamme dicht an das Werkstück heranzubringen, würde aber die Flämmeinheit wesentlich stärkeren Beschädigungen durch Metall- und Schlackespritzer aussetzen, als dies bei normalen Brennerabständen der Fall ist. Flammen, die durch Mischen von Brenngas aus den unteren Durchlässen 19 mit Sauerstoff aus der Düse 16 erhalten werden, dienen der Unterstützung der Flämmreaktion. Diese Flammen sind während des Vorheizens nicht notwendig; Brenngas sollte jedoch auch während der Vorheizdauer aus den Durchlässen 19 austreten, um ein Verstopfen dieser Durchlässe zu verhindern.

Nachdem sich das Schmelzbad an der Stelle B bildet, wird die den Sauerstoffstrom aus der Düse 1'6 steuernde Ventilanordnung so eingestellt, daß die Intensität des Sauerstoffstroms von einem Wert niedriger Intensität auf Flämmintensität gesteigert wird. Außerdem wird mit der Relativbewegung zwischen dem Werkstück und der Flämmeinheit begonnen, wodurch auf der Oberfläche des Werkstücks ein Flämmschnitt durchgeführt wird. Während des Flämmvorgangs bleiben die von den Strömen 9 und 10 gebildeten Vorheizflammen mit niedrigerer Intensität als während des Vorheizens eingeschaltet, um die Flämmreaktion zu unterstützen. Eine Abschirm- oder Luftablenkleiste 28 befindet sich über den Vorheizdurchlässen 17 und 18; sie verhindert ein Ausblasen der Niederintensitätsflamme während des Flämmens.

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Es liegen mehrere Konstruktionsparameter vor, die bei der Fertigung der beschriebenen Vorrichtung festgelegt werden müssen und von denen viele nicht unabhängig voneinander sind. Bei einer konventionellen Flämmvorrichtung werden die folgenden Parameter für gewöhnlich fest vorgegeben:

(1 ) G, der Winkel zwischen dem Flämmsauerstoff und der Oberfläche des Werkstücks

(2) X, die Höhe der Düse 16

(3) Z, der Abstand Brenner - Werkstück, kurz Brennerabstand genannt

(4) U, die Breite der Flämmeinheit (siehe Fig. 2)

(5) die Art des verfügbaren Brenngases

(6) die Art des verfügbaren oxidierenden Gases.

Für jede Wertegruppe der obigen Parameter gibt es einen brauchbaren Bereich und einen bevorzugten Wert für die Variablen, die für die Auslegung der erfindungsgemäßen Vorheizeinrichtung herangezogen werden.

Die beiden folgenden Tabellen enthalten Beispiele von Werten, die sich vorliegend als günstig erwiesen. In der Tabelle I ist eine Gruppe von typischen Werten von Parametern für eine konventionelle Flämmvorrichtung zusammengestellt, die in bekannter Weise zu einem befriedigenden Flammen führt.

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- 34 Tabelle I

G, Flämmsauerstoffwinkel 35

X, Höhe der Düse 1 6 5,6 mm

Z, Brennerabstand 25 mm

U, Breite der Flämmeinheit 270 mm

Brenngas Erdgas

oxidierendes Gas Sauerstoff

In der Tabelle II sind der brauchbare Bereich und der bevorzugte Wert der Variablen angegeben, die sich als geeignet erwiesen, wenn mit den festen Parametern gemäß Tabelle I gearbeitet wird.

Va r i α b 1 e

Durchmesser der Vorheizbrenngasdurchlässe 17

Durchflußmenge des Vorheizbrenngases je Durchlaß

Tabelle II

bevorzugter näherungsweise Wert brauchbarer Bereich

,0 mm

0,7 - 1,7 mm

0,48 Nm³/h O.28-O.99 Nm³/h

Abstand der Vorheizbrenngasdurchlässe (Abmessung Y in Fig. 2) 6,0 mm

3 - 16 mm

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- 35 Tabelle II (Fortsetzung)

bevorzugter näherungsweise Variable Wert brauchbarer Bereich

Durchmesser der Vorheizsauerstoff durchlässe 18 1,6 mm 1 - 2,3 mm

Durchflußmenge des Vorheizsauerstoffs je Durchlaß 1,05 Nm³/h 0,42-1,70 Nm³/h

Abstand der Vorheizsauerstoff gasdurchlässs (Abmessung Y in Fig. 2) 6,O mm 3 - 16 mm

Treffwinkel zwischen den Achsen der Vorheizbrenngasdurchlässe und der Vorheizsaue rs to ff gasdurchlässe (Winkel D in Fig. 3) 15° 5° -

Abstand 26 zwischen der Unterseite 20 und den Vorheizbrenngasdurchlässen 16 10 mm 3 - 15 mm

Winkel zwischen der Achse des Vorheizsauerstoffdurchlasses und dem Werkstück (Winkel H in Fig. 3) 50° 40° -

Abstände 31 und 32 von der Treffsteile 3O zu den Vorheizdurchlässen 15 mm 3 - 22 mm

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Tabelle II (Fortsetzung)

Variable

Abstände 29 (Fig. 2) zwischen den Mittellinien von Durchlaß 17 und Durchlaß 18

Durchflußmenge des stabilisierenden Sauerstoffs aus dem Schlitz 16 während des Vorheizens je cm der Schlitzbreite

bevorzugter näherungsweise Wert brauchbarer Bereich

4 mm

1 ,5 - 6 mm

1,7O Nm /h 0,85-2,83 Nm /h

Die in der Tabelle II angegebenen Variablen hängen voneinander ab. Wenn daher eine dieser Variablen wesentlich abweichend von dem bevorzugten Wert gewählt wird, können sich der bevorzugte Wert und der brauchbare Bereich von anderen Variablen ändern. Bei Änderung eines der festen Parameter der Tabelle I kann es außerdem selbstverständlich gleichfalls zu einer Änderung des bevorzugten Wertes und des brauchbaren Bereichs von Variablen der Tabelle II kommen. Daher versteht es sich, daß eine fast unbegrenzte Anzahl von Kombinationen der Werte der Tabellen I und II zufriedenstellende Ergebnisse herbeiführt.

Die Durchlässe 17 und 18 haben vorzugsweise Kreisform; es kann jedoch auch mit anderen Formen gearbeitet werden. Beispielsweise können die Durchlässe quadratisch oder recht-

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eckig sein. Eine einzige langgestreckte Vorheizsauerstoffdüse kann in Verbindung mit einer einzigen langgestreckten Vorheizbrenngasdüse verwendet werden, obwohl eine solche Ausbildung nicht bevorzugt vorgesehen wird. Am günstigsten ist es, eine Mehrzahl von Sauerstoff- und Brenngasdurchlässen zu verwenden, die in einander gegenüberliegenden Reihen angeordnet sind, wie dies aus den Figuren 2 und 10 hervorgeht. Wenn mit einer Mehrzahl von Vorheizdurchlässen gearbeitet wird, sollte der Durchlaßabstand, d. h. die Abmessung Y in Fig. 2, gleichförmig sein. Jeder Sauerstoffdurchlaß 18 sollte unmittelbar gegenüber einem Vorheizdurchlaß 17 liegen. Diese bevorzugte Anordnung führt zu dem gleichmäßigsten und raschesten Vorheizen; funktionsfähig sind aber auch Anordnungen mit ungleichförmigem Durchlaßabstand und/oder mit gegeneinander versetzten Brenngas- und Sauerstoffdurchlässen.

Der Flammenwinkel F, d. h. der Winkel, den die Achse der Flamme 14 mit der Oberfläche des Werkstücks W bildet, sollte bei einem Brennerabstand Z von 25 mm zwischen 40° und 55° liegen. Wenn der Winkel F größer als 55° ist, hat die Flamme die Neigung, eine Fuge in das Werkstück zu brennen. Bei einem Winkel F von weniger als 4O° liegt die Spitze 27 der Hochintensitätszone 12 zu weit von der Werkstückoberfläche T weg, um die erwünscht kurzen Vorheizdauern zu erzielen. Der Flammenwinkel F wird durch die Werte der Parameter in den Tabellen I und II bestimmt.

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Die oben zusammengestellten bevorzugten Werte der Variablen führen zu einem befriedigenden Flammenwinkel. Es versteht sich jedoch, daß auch viele andere brauchbare Kombinationen möglich sind.

Beste Ergebnisse werden erhalten, wenn die Vorheizbrenngas- und -Sauerstoffdurchlässe möglichst dicht beieinanderliegen, ohne daß die Gase innerhalb der Flämmeinheit zusammenkommen, so daß ein Vormischen und Flammenrückschläge möglich werden.

Fig. 4 zeigt die bevorzugte Lage des Startschmelzbades B mit Bezug auf die Mittellinienprojektion der Achse 15 der Flämmsauerstoffdüse 16, wenn Starts auf der Oberseite T eines Werkstücks W durchgeführt werden. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, sollte der von der schlitzförmigen Düse 16 kommende Sauerstoffstrom auf das bezüglich der Richtung des Flämmschnittes (angedeutet durch den Pfeil J) hintere Ende C des Startschmelzbades B auftreffen. Diese Lage des Startschmelzbades erlaubt es, daß das gesamte schmelzflüssige Material vom Schmelzbad aus nach vorne geblasen wird, so daß kein Werkstoff verbleibt, der an der Rückseite des Schnittes Erhebungen oder Grate bilden könnte.

Wenn ein Start am Ende des Werkstücks W durchgeführt werden soll, wie dies in Fig. 5 angedeutet ist, sind die Ergebnisse zufriedenstellend, solange der Flämmsauerstoff-

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strom aus der schlitzförmigen Düse 16 nur auf einen beliebigen Teil des Startschmelzbades trifft, weil sich rückwärts von dem Schmelzbad keine Werkstückoberfläche T befindet, auf der sich Erhebungen bilden können, und weil es unerheblich ist, wenn Grate an der Stirnfläche E ausgebildet werden.

Die Fig. 7 bis 14 zeigen abgewandelte Ausführungsformen, die, obwohl es sich dabei nicht um die bevorzugten Ausführungsformen handelt, gleichwohl imstande sind, eine stabilisierte nachvermischte Vorheizflamme zu erzeugen.

Fig. 7 ist eine Seitenansicht einer Flämmeinheit ähnlich derjenigen nach den Fig. 1, 2 und 3, mit der Ausnahme, daß die Vorheizsauerstoff- und -brenngasdurchlässe 18 bzw. im unteren Brennerblock 2 angeordnet sind. Die Vorrichtung arbeitet ähnlich wie die Vorrichtung nach den Fig. 1, 2 und 3.

Die Fig. 8 und 9 zeigen eine Ausführungsform, bei welcher der stabilisierende Sauerstoff von Durchlässen 16' angeliefert wird, die von der schlitzförmigen Flämmsauerstoffdüse 16 getrennt sind. In diesem Fall trifft ein Vorheizsauerstoffstrom 9 aus dem Durchlaß 18 auf einen Vorheizbrenngasstrom' 1O aus dem Durchlaß 17, um eine nachvermischte Flamme 14 zu bilden. Die Flamme wird mittels eines Niederintensitätssauerstoffstroms 15* aus dem Durch-

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laß 16* stabilisiert, der nahe der Treffstelle 30 und in der allgemeinen Richtung der Flamme verläuft. Die Vorheiz- und Stabilisierdurchlässe 17, 18 und 16' befinden sich im oberen Brennerblock 1 . Sie können auch im unteren Brennerblock 2 angeordnet sein. Nach dem Vorheizen wird ein aus der Düse 16 austretender Flämmsauerstoffstrom eingeschaltet, um das Werkstück zu flämmen. Wie zuvor beschrieben, unterstützt aus dem Durchlaß 19 austretendes Brenngas die Aufrechterhaltung der Flämmreaktion.

Fig. 10 zeigt eine Ausführungsform entsprechend Fig. 9, mit der Ausnahme, daß der stabilisierende Sauerstoff von einer langgestreckten, schlitzartigen Düse 16" ausgeht. Der Vorheizsauerstoff und das Vorheizbrenngas können gleichfalls über langgestreckte, schlitzartige Düsen zugeleitet werden, obwohl eine solche Ausbildung nicht die bevorzugte Ausführungsform darstellt.

Fig. 11 zeigt eine Seitenansicht einer Vorrichtung mit Durchlässen 16' für stabilisierenden Sauerstoff, die ähnlich wie im Falle der Fig. 8 von der Flämmsauerstoffdüse 16 getrennt sind. Der stabilisierende Sauerstoffstrom 15' läuft jedoch durch die Treffstelle 30 von Vorheizsauerstoffstrom 9 und Vorheizbrenngasstrom 10 hindurch. Es wurde gefunden, daß Abschirmflächen oder -leisten 28 und 28', obwohl sie nicht unbedingt notwendig sind", den Bereich vergrößern, innerhalb dessen die Durchflußmengen der Vor-

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heiz- und Stabilisierstrome variiert werden können, während gleichwohl eine stabilisierte Flamme erzeugt wird. Wenn der Brenngasdurchlaß nicht zwischen dem Vorheizsauerstoff durchlaß und dem Durchlaß für stabilisierenden Sauerstoff liegt, ist eine nahe dem Brenngasdurchlaß angeordnete Abschirmleiste von besonderem Nutzen.

Fig. 12 zeigt eine Seitenansicht einer Vorrichtung, bei welcher sowohl der stabilisierende Sauerstoff als auch der Flämmsauerstoff aus derselben Düse, nämlich der Düse 16, ausgetragen werden, wie dies bei der Anordnung nach Fig. 3 der Fall ist. Bei der Ausführungsform gemäß Fig.12 geht jedoch der stabilisierende Sauerstoff durch die Treffstelle der Vorheizströme hindurch. Diese Ausbildung ist zwar nicht ganz so günstig wie diejenige nach Fig. 3, kann jedoch gleichwohl eine stabilisierte Vorheizflamme erzeugen, vorausgesetzt, daß die Treffstelle 30 über dem (nicht dargestellten) Werkstück liegt.

Vorzugsweise wird der stabilisierende Sauerstoffstrom in der gleichen allgemeinen Richtung wie die Flamme gerichtet. Dies bedeutet, daß bei Auflösung des stabilisierenden Sauerstoff Stroms in zwei Vektorkomponenten, und zwar eine parallel und die andere senkrecht zur Richtung der Flamme, die zur Flamme parallele Vektorkomponente in die gleiche Richtung wie die Flamme weist. Es zeigte sich jedoch, daß eine zur Erzielung einer kurzen Vorheizdauer geeignete

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stabilisierte Flamme auch gebildet werden kann, wenn der stabilisierende Sauerstoffstrom senkrecht zur Flamme oder selbst entgegen der allgemeinen Richtung der Flamme gerichtet ist.

Fig. 13 zeigt eine Seitenansicht einer Vorrichtung, bei welcher der stabilisierende Sauerstoffstrom 15' nicht in der gleichen allgemeinen Richtung wie die Flamme verläuft. In diesem Fall treffen sich der Vorheizsauerstoffstrom 9 und der Vorheizbrenngasstrom 1O an der Treffstelle 3O unter Ausbildung einer nachvermischten Flamme 14 mit einer vorderen Achse 22, die als das Liniensegment der Mittelachse der^ Flamme definiert ist, das vor dem Punkt 23 liegt, an welchem der stabilisierende Strom die Mittelachse der Flamme kreuzt. Unter dem Begriff "vor" soll dabei die Richtung verstanden werden, in die das "V" weist, das durch das Zusammentreffen der Vorheizströme gebildet wird. Wenn daher der Strom aus stabilisierendem Sauerstoff einen Winkel A von mehr als 90° mit der vorderen Achse der Flamme bildet, ist der stabilisierende Strom in der gleichen allgemeinen Richtung wie die Flamme gerichtet. Es zeigte sich jedoch, daß selbst bei Winkeln A zwischen und 90 eine stabilisierte Flamme erzeugt werden kann. Die Lage der Flamme mit Bezug auf die vordere Resultierende der Achsen der Vorheizdurchlässe (d. h. die Winkelhalbierende des Winkels zwischen diesen Achsen) wird durch die Richtung, die Geschwindigkeit und die Durchflußmenge des

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stabilisierenden Sauerstoffs beeinflußt. Bei der Darstellung nach Fig. 13 verläuft der Strom 15' aus stabilisierendem Sauerstoff nahe der Treffstelle der Vorheizströme, und zwar vor dieser Treffstelle. Befriedigende Ergebnisse können auch erzielt werden, wenn der stabilisierende Strom hinter die Treffstelle gerichtet wird.

Fig. 14 zeigt eine Seitenansicht einer Vorrichtung ähnlich derjenigen nach Fig. 13, mit der Ausnahme, daß der stabilisierende Sauerstoffstrom 15' durch die Treffstelle der Vorheizströme hindurchläuft. Diese Anordnung gestattet es ebenfalls, befriedigende Ergebnisse zu erzielen .

Ohne eine Festlegung auf eine bestimmte Theorie zu beabsichtigen, läßt sich die Erzielung kürzerer Vorheizdauern wie folgt erklären. Es wurde beobachtet, daß eine unstabilisierte, nachvermischte Flamme, die nur durch das Zusammentreffen von Vorheizbrenngas und Vorheizsauerstoff gebildet wird, dazu neigt, eine relativ große Niederintensitätszone und eine sehr kleine Hochintensitätszone zu haben. In einigen Fällen kann keine Hochintensitätszone wahrgenommen werden. Außerdem neigt eine unstabilisierte nachvermischte Flamme zum Flattern. Versucht man, die Intensität einer unstabilisierten Flamme durch Vergrößerung der Durchflußmenge des Vorheizsauerstoffs und des Vorheizbrenngases zu steigern, wird das Flattern noch ausgeprägter. Die nichtstabilisierte Flamme wird schließlich von

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den Vorheizauslässen durch den erhöhten Gasstrom weggeblasen und zum Verlöschen gebracht. Es wurde beobachtet, daß Abschirm- oder Luftablenkleisten dazu beitragen, die Flamme an Ort und Stelle zu halten, und etwas höhere Vorheizgasdurchflußmengen erlauben, bevor die Flamme erlischt. Wenn eine nachvermischte Flamme durch einen Niederintensitätssauerstoffstrom der vorliegend geschilderten Art stabilisiert wird, bildet die stabilisierte Flamme sehr rasch eine lange, ausgeprägte Hochintensitätszone aus; das Flattern hört auf. Die Flamme bleibt stabil,' * auch wenn die Durchflußmengen von Vorheizbrenngas und Vorheizsauerstoff auf Werte erhöht werden, die über denjenigen liegen, bei denen die nichtstabilisierte Flamme verlischt. Der günstige Einfluß des Stabilisierungsstromes dürfte, insbesondere wenn er in der in Fig. 3 veranschaulichten Weise gerichtet ist, auf folgendes zurückzuführen sein:

(1) Weil der stabilisierende Sauerstoff als Niederintensitätsstrom zugeführt wird, stört er nicht die Außenmischung der Vorheizsauerstoff- und Vorheizbrenngasströme. Er stellt jedoch Sauerstoff bereit, der mithilft, die Verbrennung aufrechtzuerhalten; außerdem sorgt er für eine die Hochintensitätszone der Flamme umgebende Sauerstoffatmosphäre. Diese Sauerstoffatmosphäre stellt ein hervorragendes Medium dar, innerhalb dessen die Flamme sich rückwärts in Richtung auf

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die Vorheizauslässe ausbreiten kann, wodurch unverbranntes Brenngas dichter an den Auslassen gezündet wird.

(2) Der stabilisierende Sauerstoffstrom bildet ferner eine Abschirmung, die die Flamme gegen Luft schützt, die kein ebenso günstiges Flammenausbreitungsmedium wie Sauerstoff darstellt und die bewirkt, daß die Flamme unstabil wird und von den Vorheizauslässen weggeblasen wird.

Beispiele basierend auf Tabellen I und II

Flämmstarts auf der Oberseite eines Werkstückes entsprechend Fig. 4 wurden im Laboratorium unter Verwendung einer Vorrichtung mit den Werten der Tabelle I und den bevorzugten Werten der Tabelle II durchgeführt. Die Versuchsergebnisse sind in Form der Kurve X in Fig. 6 grafisch wiedergegeben. Dabei ist die Anfangstemperatur (T C) des Werkstücks entlang der einen Achse aufgetragen, während die erforderliche Vorheizdauer (t) in Sekunden entlang der anderen Achse wiedergegeben ist. Für Vergleichszwecke zeigt die Kurve Y die Ergebnisse, die unter vergleichbaren Bedingungen unter Verwendung der aus der US-PS 3 752 46O bekannten Vorrichtung erzielt wurden, während die Kurve Z die Ergebnisse wiedergibt, die mit einer konventionellen nachvermischten Vorheizflamme erzielbar sind, die mit Hilfe von aus der Flämmdüse austretendem Sauer-

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stoff sowie von Brenngasstrahlen gebildet wird, wie dies aus der US-PS 3 231 431 bekannt ist.

Fig. 6 läßt erkennen, daß die Erfindung gegenüber bekannten Vorheizverfahren bei kalten Werkstücken eine entscheidende Verbesserung darstellt. Über 2OO°C werden Vorheizzeiten erzielt, die kleiner als die Hälfte der Vorheizdauer sind, die das aus der US-PS 3 752 460 bekannte Verfahren erfordert. Für Werkstücke unter 200°C kommt das vorliegende Verfahren mit wesentlich weniger als der Hälfte der Vorheizdauer des Verfahrens gemäß US-PS 3 752 46Ο aus. Die grafische Darstellung läßt erkennen, daß das Verfahren gemäß US-PS 3 752 460 nicht in der Lage ist, für Werkstücke unter 25Ο C Vorheizdauern von weniger als 2O Sekunden zu erreichen. Das vorliegende Verfahren erfordert dagegen weniger als 20 Sekunden für das Vorheizen eines Werkstücks bei O⁰C.

Beispiel basierend auf Fig. 11

Eine nachvermischte stabilisierte Flamme wurde erzeugt, indem man zwei Vorheizströme und einen stabilisierenden Strom entsprechend Fig. 11 an einer gemeinsamen Stelle zusammentreffen ließ. Die Tabelle III gibt einen brauchbaren Bereich sowie bevorzugte Werte für die bei der Durchführung des Verfahrens geeigneten Variablen an. Wie im Falle der Tabelle II hängen die Variablen voneinander ab.

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Eine Abweichung von dem bevorzugten Wert einer Variablen kann den brauchbaren Bereich und die bevorzugten Werte für andere Variable ändern.

Tabelle III

bevorzugter näherungsweise Variable Wert brauchbarer Bereich

Winkel C (Fig. 11) 25° 5 - 90°

Abstand zwischen Treffstelle 3O und Vorheizsowie Stabilisationssauerstoffdurchlassen 15 mm 3 - 22 mm

Stabilisationssauerstoffdurchlaß 15'

Durchmesser 2 mm 1 - 6 mm

Durchflußmenge je

Durchlaß 0,37 Nm³/h 0,28-1,13 Nm³/h

Die in der Tabelle III nicht aufgeführten bevorzugten Werte von Variablen sind die gleichen wie in Tabelle II.

Beispiel basierend auf Fig. 13

Die Tabelle IV gibt einen brauchbaren Bereich und bevorzugte Werte von Variablen für die Durchführung des Verfahrens entsprechend Fig. 13 an. I

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Variable

Abstände zwischen Treffstelle 3O und Vorheizsowie Stabilisationssauerstof f durchlassen 15 mm

Stabilisationssauerstoffdurchlaß 15¹

Durchmesser 2 mm

Durchflußmenge je Durchlaß '

Winkel A 80*"

Tabelle IV

bevorzugter näherungsweise Wert brauchbarer Bereich

3 - 22 mm

1 - 6 mm

0,37 Nm³/h 0,28-1,13 Nm³/h

1O- 9O

Wie im Falle der vorhergehenden Tabellen hängen die Werte voneinander ab. Eine Änderung eines Wertes kann zu Änderungen des Bereichs von anderen Werten führen. Die bevorzugten Werte der in der Tabelle IV nicht aufgeführten Variablen sind die gleichen wie in Tabelle II.

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ite

Claims

i_-1O97O~1-G

Anspruchs

α Verfahren zum thermochemischen flammen -ean-es metallischen "Werkstückes, dadurch gekennzeichnet, daß

(V) eine auf der Oberfläche des Werkstückes liegende Steile,, an der die -Flammreaktion-einsetzen soll, vorgeheizt wird, indem auf die Stelle sine nachvermischte Vorheizflamme gerichtet wird., die dadurch gebildet wird, daß

j(a) mindestens ein Strom aus oxidierendem Vorheiz-' gas und mindestens ein Strom aus Vorheizbrenirgas aus gesonderten Durchlässen derart ausgetragen werden, daß diese Ströme außerhalb ihrer Austragdurchlässe oberhalb der Werkstückoberfläche aufeinandertreffen und die Achsen dieser Ströme zwischen sich einen spitzen eingeschlossenen Winkel bilden, und

(b) die Vorheizflamme durch Austragen eines Niederintensitätsstromes aus oxidierendem Gas stabilisiert wird, wobei die Richtung des stabilisierenden Stromes im wesentlichen in der gleichen Richtung wie diejenige der Flamme und nahe

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der Treffstelle der Ströme aus oxidierendem Vorheizgas und yorheizbrenngas verläuft, und (c) die Verfahrensschritte %α) Mrrä \b) fortgesetzt werden, bis die Stelle ihre Zündtemperatur in dem oxidierenden ^Gas erreicMj worauf

(2) ein Strom aus οχidlerendem Flämmgas unter einem spitzen Winkel zu ae~r Werkstüc1<oberf Ittehe auf die vorgeheizte Stelle ^erichtei wiTdi, wätirend gleichzeitig

(3) eine Relativbewegung zwischen dem oxidierenden Flämmgasstrom und der Werkstüc+<oberfLäene unter Ausbildung eines Flämmschnii:tes

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem spitzen eingeschlossenen Winkel zwischen 5° und 50° gearbeitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als oxidierendes Gas Sauerstoff verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das stabilisierende oxidierende Gas und das oxidierende Flämmgas aus dem gleichen Durchlaß ausgetragen werden.

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5- Flämmvorrichtung mit (α) einer Einrichtung, zum den^einer. nachvermischten Vorheizflamme, (b) einer Einrichtung zum Austragen eines. Stromes aus oxidierendem .Flämmgas durch eine Flämmdüse hindurch und (c) einer Einrichtung; zur Herbeiführung- einer Relativbewegung zwi schen dem oxidierender!-Flämmgas und einem Werkstück, da durch gekennzeichnet» daß cfie Einrichtung zum Ausbilden der. yapheizLflaUime. versehen ist mit»* -'■'■-'

(lI.,,,eimer AtislaßanordnurKj zum· Austragen eines. Stromes aus Vorheizbrenn.gas, wobei die Achse der ÄyslgSanordnuns: segen das zu flammende Werkstück gerichtet

(2) einer Auslaßanordnung zum Austragen eines Stromes aus oxidierendem Vorheizgas, wobei die Achse der Auslaßanopdaung derart gerichtet ist, daß sie die Achse der Vorheizbrenngas-Auslaßanordnung unter einem spitzen eingeschlossenen Winkel außerhalb der Auslaßanordnungen und oberhalb der Werkstückoberfläche- schneidet , sowie

(3) einer Einrichtung zum Austragen eines Niederintensitätsstromes aus stabilisierendem oxidierendem Gas, wobei die Einrichtung mindestens einen Auslaß aufweist, dessen Achse nahe dem Schnittpunkt der Achsen der Äuslaßanordnung für das Vorheizbrenngas so-

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w-ie der Ausla&anordnung für efas oxidierender Voirheizgas v.erläurf t und⁷ im wesentlichen- irt der gleichen Richtung; wie, die Res.ultiererHfe^ dieser Achsengerichtet isf, .

6. FlämmvorrichtEjng nacPv Ansprueh 5, dadurch gekenazeicfi-r net, daß der spitze eimjesehloss-eFte Wankel, zwischen- 5 und- 50° betragt r

7\ Fläramvorrichturfg nach ftospruch 5 oder_ 6, dadurch zeichrret, daB dxer Einrichtung^ ζμιη. Austragen, yon^ lisierencfem oxi agierendem Gas⁷ uraf cEie Ei η picht ung- zum Austragen eines Stromes νοιτ axidierendern Flämmgas^ einen; gemeinsamen AustrageFurchlaß aufweisen^

8. Flämmvorrichtung nach einem der Ansprüche 5: bis ?_r dadurch gekennzeichnet, daß die Flämmduse einen Schlitz; aufweist, der zwischen einem oberen Brennerblock und einem- unteren Brennerbloek gebildet ist_r d:ie in gegenseitigem Abstand angeordnet sind..

9\ Flämmvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis' 8, da-r durch- gekennzeichnet, daS eine Mehrzahl von Auslässen zum Austragen eines Stromes aus Vorheizbrenngas in. ei ner Reihe angeordnet ist, die im wesentlichen- parallel zu einer Reihe aus einer Mehrzahl von Auslassen zum Austragen eines Stromes aus oxidierencTem Vor heizgas

verlauf!:.

10. Flämmvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet., daB die Reihe der Auslässe zum Austragen eines -Stromes von Vorheizbrenngas und die Reihe von Auslassen zum Austragen eines Stromes von oxidierendem Voj~- heizgas in dem oberen Brennerblock angeordnet sind.

11. Flämmvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,, daß die Reihe der Auslässe zum Austragen eines Stromes von Varheizbrenngas und die fjeihe von Auslassen zum Austragen eines Stromes von oxidierendem Vorheizgas in dem unteren flrennerblock angeordnet sind.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4_, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer Vorheizbrenngas-Durchflußmenge von O,28 bis O,99 Nm Jh je Strom sowie mit einer Durchflußmenge für das oxidierende Vorheizgas vonO₄42bis 1,7O Nm Jh je Strom gearbeitet wird, daß.das stabilisierende oxidierende Gas aus einer schlitzartigen Düse ausgetragen wird, und daß mit einer Durchflußmenge für das stabilisierende oxidierende Gas von 0,85 bis 2,83 Nm /h je cm Schlitzbreite gearbeitet wird.

13. Flämmvorrichtung mit (a) einer Einrichtung zum Ausbilden einer nachvermischten Vorheizflamme und (b) einer Einrichtung zum Austragen eines Stromes aus oxidierendem

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Flämmgas durch eine Fläramdüse "hlndurchj dadurch gekennzeichnet-, daß die Einrichtung zum Ausbilden der Vorheizflamme versehen ist mit:

(1) einer Auslaßanordnung zum Austragen eines Stromes aus Vorheizbrenngas, wobei die Achse der Auslcrßanordrtung gegen das zu fl-ämmende Werkstück ^gerichtet ist,

(2) einer AusIdßanOrdnung -zum Austragen eines Stromes aus oxidierendem VorheizgaSj wobei die Achse der AuslaBanordnung derart gerichtet ist, xiaß sie die Achse der Vorheizisrenngas-Ausradanordnung unter einem spitzen eingeschlossenen Winkel außerhalb der ÄuslaBanordnungen und oberhalb der Werkstückoberfläche schneidet, sowie

(3) einer Einrichtung zum Austragen eines JMiederintensitätsstromes aus stabilisierendem oxidierendem Gas, wobei die Einrichtung mindestens einen Auslaß aufweist,j dessen Achse nahe dem Schnittpunkt-.der Achsen der Auslaßanordnung für das Vorheizbrenngas sowie der Auslaßanordnung für das oxidierende Vorheizgas verläuft und im wesentlichen in der gleichen Richtung wie die Resultierende dieser Achsen gerichtet ist.

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. _„. γ

ΛΑ-.. FlämmvorFiehtung;. tmefr Ah-sprueh 13,, dadurch gekenn-

., daß-, der spitze ©ingeschlostsene Winkel sctfrerr 5°' uncfc 5Q^Qbetrogt-,.. _:

t5v Fliämmvarrichttingt. n-acft Anapriißh 13 od&r 14, daefurcti

daß die Einrichtung zurtv Austragen von r axicTieren-cTem Gas unct cfie EinriciitUFtg. Aus^:.t.reigeFt ds:§ Sf.r©fnes von- oxidierendem i . exnrer?-.stemeiFfsomett Aus "tragbare tila& atif.weis.en.

h FXammvor richtung; nach- einem der Ansprüche T3 bis ΐ5,

gekennzeichnet:, daß die Flämmdüse einen Schlitz Εγ dsr zwischen einem oberen Brennerblock und einem unterere Brennerblock gtebildet ist, die ir* gegenseitigem Abstand, angeordnet sind. . .

17. Flämmv-o-rrichtuncg- nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet! daß eine Mehrzahl von Auslassen zum Austragen eines Stromes aus Vorheizbrenngas in- einer Reihe angeordnet ist, die im wesentlichen parallel zu einer Reihe aus einer Mehrzahl von Auslässen zum Austragen eines Stromes, aus oxidierendem Vorheizgas verlätrft.

18. Flämmvorriehtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihe der Auslässe zum Austrag-en eines Stromes von. Vorheizbrenngas und die Reihe von Auslas-

sen zum Austragen eines Stromes von oxidierendem Vorfreizgas in dem oberen Brennerblock angeordnet sind.

19. Flämmvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihe der Auslässe zum Austragen eines Stromes von Vorheizbrenngas und die Reih-e von Auslassen zunr Austragen eines Stromes von oxidierendem Vorheizgas in dem unteren Brennerblock angeordnet s i η d .

20. Verfahren zum thermochemisehen Flämmen eines metallischen Werkstückes, dadurch gekennzeichnet, daß

(1 } eine auf der Oberfläche des Werkstückes liegende Stelle_t an der die Flämmreaktion einsetzen soll, vorgeheizt wird_t indem auf die Stelle eine nachvermischte Vorheizflamme gerichtet wird, die dadurch gebildet wird, daß

(a) mindestens ein Strom aus oxidierendem Vorheizgas und mindestens ein Strom aus Vorheizbrenngas aus gesonderten Durchlässen derart ausgetragen werden, daß diese Ströme außerhalb ihrer Austragdurchlässe oberhalb der Werkstückoberfläche aufeinandertreffen und die Achsen dieser Ströme zwischen sich einen spitzen eingeschlossenen Winkel bilden, und

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{b) die Vorheizflamme durch Austragen eines Nieder intensitätsstromes aus oxidierendem Gas stabilisiert wird, wobei die Richtung des stabilisierenden Stromes im wesentlichen in der gleichen Richtung wie diejenige der Flamme und durch die Auftreffstelle der Ströme aus oxidierendem Vorheizgas und Vorheizbrenngas verläuft und

{c) die Verfahrensschritte (a) und (b) fortgesetzt werden, bis die Stelle ihre Zündtemperatur in dem oxidierenden Gas erreicht, worauf

(2) ein Strom aus oxidierendem Flämmgas unter einem spitzen Winkel zu der Werkstückoberfläche auf die vorgeheizte Stelle gerichtet wird, während gleichzeitig

(3) eine Relativbewegung zwischen dem oxidierenden Flämmgasstrom und der Werkstückoberfläche unter Ausbildung eines Flämmschnittes erfolgt.

21. Verfahren zum thermochemischen Flämmen eines metallischen Werkstückes, dadurch gekennzeichnet, daß

(1 ) eine auf der Oberfläche des Werkstückes liegende Stelle, an der die Flämmreaktion einsetzen soll, vorgeheizt wird, indem auf die Stelle eine nach-

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vermischte Vorheizflamme gerichtet wird, die dadurch gebildet wird., daß

(a) mindestens ein Strom aus oxidierendem Vorheizgas und mindestens -ein Strom aus Vorheizbrenngas aus gesonderten Durchlässen <ierart ausgetragen werderij daß diese Ströme außerhalb ihrer Austragdurchlässe oberhalb der Werkstückoberfläche aufeinandertreffen und die Achsen dieser Ströme zwischen sich einen spitzen eingeschlossenen Winkel bilden, und

(b) die Vorheizflamme durch Austragen eines Niederintensitätsstromes aus oxidierendem i3as stabilisiert wird, der mit der vorderen Achse der Flamme einen Winkel zwischen 10° und 90° bildet und nahe der Auftreffstelle der Ströme aus oxidierendem Vorheizgas und Vorheizbrenngas verläuft, und

(c) die Verfahrensschritte {a) und (b) fortgesetzt werden, bis die Stelle ihre Zündtemperatur in

dem oxidierenden Gas erreicht, worauf ι

(2) ein Strom aus oxidierendem Flämmgas unter einem spitzen Winkel zu der Werkstückoberfläche auf die vorgeheizte Stelle gerichtet wird, während gleichzeitig

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(3) eine Relativbewegung zwischen dem oxidierenden Flämmgasstram und; der Werkstückoberflache unter Ausbilduag eines Flämmschnittes erfolgt.

22_V Verfahren zum thermochemischen Flämmen eines metallischen Werkstückes_t dadurch gekennzeichnet, daß

eine auf der Oberfläche, des Werk&tückes liegende Stelle, an der die Flämmreaktion einsetzen soll, vargeheizt wird, indem-auf die Stelle eine nachvermischte Vorheizflamme gerichtet wird, die dadurch gebildet wird, daß

(a) mindestens ein Strom aus oxidierendem Vorheizgas und mindestens ein Strom aus Vorheizbrenngas aus gesonderten Durchlässen derart ausgetragen werden, daß diese Ströme außerhalb ihrer Austragdurchlässe oberhalb der Werkstückoberfläche aufeinandertreffen und die Achsen dieser Ströme zwischen sich einen spitzen eingeschlossenen Winkel" bilden, und

(b) die Vorheizflamme durch Austragen eines Nieder intensitätsstromes aus oxidierendem Sas stabilisiert wird, der mit der vorderen Achse der Flamme einen Winkel zwischen 1O° und 9O° bildet und durch die Auftreffstelle der Ströme aus oxidierendem Vorheizgas und Vorheizbrenngas hindurchläuft, und

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(c) die Verfahrensschritte (α) und (b) fortgesetzt werden, bis die Stelle ihre- Zündtemperatur in dem oxidierenden Gas erreicht, worauf

(2) ein Strom aus oxidierendem Flämmgas unter einem spitzen Winkel zu der Werkstückoberfläche auf die vorgeheizte Stelle gerichtet wird, während gleichzeitig

(3) eine Relativbewegung zwischen dem oxidierenden Flämmgasstrom und der Werkstückoberfläche unter Ausbildung eines Flämmschrvittes erfolgt.

23. Verfahren nach Anspruch 2O, dadurch gekennzeichnet, daß das stabilisierende oxidierende Gas und das oxidierende Flämmgas aus dem gleichen Durchlaß ausgetragen werden.

24» Verfahren nach Anspruch 2O, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem spitzen eingeschlossenen Winkel von 5 bis 5O° gearbeitet wird, daß die Durchflußmenge des Vorheizbrenngases zwischen O,28 und 0,99 Nm /h Strom liegt, daß die Durchflußmenge des oxidierenden Vorheizgases zwischen 0,42 und 1,7O Nm /h Strom beträgt, und daß mit einer Durchflußmenge des stabilisierenden oxidierenden Gasstromes von 0,85 bis 2,83 Nm³/h Strom gearbeitet wird.

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25, Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem spitzen eingeschlossenen Winkel von 5 bis 5O° gearbeitet wird, daß die Durchflußmenge des Vorheizbrenngases zwischen O,28 und 0,99 Nm /h Strom liegt, daß die Durchflußmenge des oxidierenden Vorheizgases zwischen 0,42 und 1,70 Nm /h Strom beträgt, und daß mit einer Durchflußmenge des stabilisierenden oxidierenden Gasstromes von 0,85 bis 2,83 Nm /h Strom gearbeitet wird,

26. Flämmvorrichtung mit (a) einer Einrichtung zum Ausbilden einer nachvermischten Vorheizflamme und (b) einer Einrichtung zum Austragen eines Stromes aus oxidierendem Flämmgas durch eine Flämmdüse hindurch, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Ausbilden der Vorheizflamme versehen ist mit:

(1) einer Auslaßanordnung zum Austragen eines Stromes aus Vorheizbrenngas, wobei die Achse der Auslaßanordnung gegen das zu flammende Werkstück gerichtet ist,

(2) einer Auslaßanordnung zum Austragen eines Stromes aus oxidierendem Vorheizgas, wobei die Achse der Auslaßanordnung derart gerichtet ist, daß sie die Achse der Vorheizbrenngas-Auslaßanordnung unter einem spitzen eingeschlossenen Winkel außerhalb der Auslaßanordnungen und oberhalb der Werkstück-

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- 14 oberfläche schneidet, sowie

(3) einer Einrichtung zum Austragen eines Niederintensitätsstromes aus stabilisierendem oxidierendem Gas, wobei die Einrichtung mindestens einen Auslaß aufweist, dessen Achse durch den Schnittpunkt der Achsen der Auslaßanordnung für das Vorheizbrenngas und der Auslaßanordnung für das oxidierende Vorheizgas hindurchverläuft und im wesentlichen in der gleichen Richtung wie die Resultierende dieser Achsen gerichtet ist.

27. Flämmvorrichtung nach Anspruch 26, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Herbeiführen einer Relativbewegung zwischen der Austrageinrichtung für das oxidierende Flämmgas und dem Werkstück.

28. Flämmvorrichtung mit (a) einer Einrichtung zum Ausbilden einer nachvermischten Vorheizflamme und (b) einer Einrichtung zum Austragen eines Stromes aus oxidierendem Flämmgas durch eine Flämmdüse hindurch, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Ausbilden der Vorheizflamme versehen ist mit:

(1 ) einer Auslaßanordnung zum Austragen eines Stromes aus Vorheizbrenngas, wobei die Achse der Auslaßanordnung gegen das zu flammende Werkstück gerich-

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tet ist,

(2) einerAuslaßanordnung zum Austragen eines Stromes aus oxidierendem Vorheizgas, wobei die Achse der Auslaßanordnung derart gerichtet ist, daß sie die Achse der Vorheizbrenngas-Auslaßanordnung unter einem spitzen eingeschlossenen Winkel außerhalb der Auslaßanordnungen und oberhalb der Werkstückoberfläche schneidet, sowie

(3) einer Einrichtung zum Austragen eines Niederintensitätsstromes aus stabilisierendem oxidierendem Gas, wobei die Einrichtung mindestens einen Auslaß aufweist, dessert Achse nahe dem Schnittpunkt der Achsen der Auslaßanordnung für das Vorheizbrenngas sowie der Auslaßanordnung für das oxidierende Vorheizgas verläuft und derart gerichtet ist, daß die Achse der Austrageinrichtung für das stabilisierende oxidierende Gas einen Winkel von 1O° bis 9O° mit der vorderen Resultierenden der Achsen der Auslaßanordnungen für das Vorheizbrenngas und das oxidierende Vorheizgas bildet.

29. Flämmvorrichtung nach Anspruch 28, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Herbeiführen einer Relativbewegung zwischen der Austrageinrichtung für das

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- 16 oxidierende Flämmgas und dem Werkstück.

30. Flämmvorrichtung mit (a) einer Einrichtung zum Ausbilden einer nachvermischten Vorheizflamme und (b) einer Einrichtung zum Austragen eines Stromes aus oxidierendem Flämmgas durch eine Flämmdüse hindurch, dadurch gekennzeichnet, daß die Eirvrichtung zum Ausbilden der Vorheizflamme versehen ist mit:

(1 ) einer Aus laßanordnurtg zum Austragen eines Stromes aus Vorheizbrenngas, wobei die Achse der Auslaßanordnung gegen das zu flammende Werkstück gerichtet ist,

(2) einerAuslaßanordnung zum Austragen eines Stromes aus oxidierendem Vorheizgas, wobei die Achse der Auslaßanordnung derart gerichtet ist, daß sie die Achse der Vorheizbrenngas-Auslaßanordnung unter einem spitzen eingeschlossenen Winkel außerhalb der Auslaßanordnungen und oberhalb der Werkstückoberfläche schneidet, sowie

(3) einer Einrichtung zum Austragen eines Niederintensitätsstromes aus stabilisierendem oxidierendem Gas, wobei die Einrichtung mindestens einen Auslaß aufweist, dessen Achse durch den Schnittpunkt der Achsen der Auslaßanordnung für das- Vorheiz-

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brenngas sowie der Auslaßanordnung für das oxidierende Vorheizgas verläuft und derart gerichtet ist, daß die Achse der Austrageinrichtung für das stabilisierende oxidierende Gas einen Winkel von 1O° bis 90° mit der vorderen Resultierenden der Achsen der Auslaßanordnungen für das Vorheizbrenngas und das oxidierende Vorheizgas bildet.

31. Flämmvorrichtung nach Anspruch 3O, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Herbeiführen einer Relativbewegung zwischen der Austrageinrichtung für das oxidierende Flämmgas und dem Werkstück.

32, Flämmvorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Austragen von stabilisierendem oxidierendem Gas und die Einrichtung zum Austragen eines Stromes aus oxidierendem Flämmgas einen gemeinsamen Austragdurchlaß aufweisen.

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