NL8105632A - Werkwijze en inrichting voor materiaal-afnemende oppervlaktebehandeling van voorwerpen uit ijzer met een hoog koolstofgehalte. - Google Patents

Description

* ' * * ** 'VO 2595

Betr.: Werkwijze en inrichting voor mat eri aal-af nemende oppervlaktebehandeling van voorwerpen uit ijzer met een hoog koolstofgehalte.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor materiaal-af nemende oppervlaktebehandeling van voorwerpen uit ijzer met een hoog koolstofgehalte volgens de aanhef:van de eerste conclusie. Voorts heeft de uitvinding betrekking op een brander ter uitvoering van deze werkwijze.

5 Een werkwijze van deze soort is bekend uit het Duitse octrooischrift • 19 3T 089. Volgens deze publikatie wordt het oppervlak van voorwerpen uit ijzer met een hoog koolstofgehalte, en n.1. nodulair gietijzer, op een plaats met een gas-zuurstofvlam tot’ smelten gebracht, waarna ver-• volgens met een in wezen uit zuurstof bestaande gasstraal het materiaal 10 wordt afgenemen. Bij deze behandeling ontstaat bijgevolg een aanzienlijke ontwikkeling van bruine rook door het oxyderen van het ijzer, zodat de werkplaats en het milieu nadelig kunnen worden beïnvloed.

Anderzijds zijn bij uit staal bestaande voorwerpen materiaal-af-• nemende oppervlaktebehandelingen bekend, het z.g. vlamscharen, waarbij 15 evenwel aanzienlijke voorwarming van het materiaal vereist is, hetgeen niet alleen duur is, doch bij holle lichamen en geometrisch ingewikkeld gevormde voorwerpen niet met de gewenste gelijkmatigheid mogelijk is en zelfs met gevaar van het ontstaan van spanningsscheuren met zich mede kan brengen. Verder verschillen staal- en ijzer soort en met een hoog 20 koolstofgehalte, zoals gietijzer, zich wezenlijk van elkaar door de’ aan-i-zienlijk van elkaar afwijkende smelt- en kookpunten, welke juist in verband met het vormen van ij z er dampen enebruine rook grote invloed hebben.

Ook verschilt het warmtegeleidingsvermogen aanzienlijk, zodat niet meer kan worden voldaan aan de voorwaarden voor het vormen van een smelt.

25 Een doel van de uitvinding is bij een werkwijze van de in de aan hef beschreven soort de vorming van bruine rook te verhinderen.

Dit doel wordt bereikt met het voorstel volgens het kenmerkende gedeelte van de eerste conclusie, welk voorstel in de volgconclusies op voordelige wijze wordt uitgebouwd. Een bijzonder voordelige uitvoerings-30 vorm is voorgesteld in de conclusies 6 - 93 terwijl een andere voordelige uitvoeringsvorm in de conclusies T0 - 12 wordt omschreven. Tenslotte betreffen de conclusies 13-15 nog de constructie van een brander, ter uitvoering van de werkwijze volgens de conclusies 1-9·

Voor de uitvinding is bijgevolg wezenlijk, dat enerzijds de che-35 misehe voorwaarden voor het onderdrukken van de vorming van bruine rook 8105632------ i - . . , ’ ' s l ; ·- ~ 2- : ’ r ' ; | worden geschapen en dat "bovendien ook stromingstechnische maatregelen

' ' I

: worden gerealiseerd, welke in samenwerking met de chemische verhoudingen ;

r I

• - tot oplossing van het aan de uitvinding ten grondslag liggende probleem | leiden. Het overeenkomstig de uitvinding langzamer dan het stookgas en 5 de zuurstof stromende endotherme gas bezit op grond van zijn strooinsnel- j i . heid een voldoende lange verblijftijd cm in kwantitatief bevredigende ' mate endotherm te reageren. Hierdoor daalt de temperatuur van de gevorm- :

: . I

; de smelt zodanig, dat nog slechts in zeer verminderde mate bruine rook ; l· * . - * . . i |: · wordt gevormd. Men. kan door de reactie van het endotherm-reagerende gas ! ' · i • - ' 10 met de stookgassen komen tot het zich opnieuw vormen van reeds verbrand ' gas , onder warmteverbruik,. waarmede de bedoelde rookvorming tenminste ’ sterk-wordt verminderd. Maatgevend is hierbij bijgevolg, dat, in afwij- ' king van de weer volgens het Duitse octrooischrift 19 3T 089, tijdens de ; • ·· gehele bewerkingsduur,. niet slechts zuurstof, doch ook stookgas wordt toe- 15 ' gevoerd en een vlam wordt gevormd. j • V Het is evenwel voldoende het endotherm-reagerende gas pas toe te • - - : i voeren nadat de smelt zich juist heeft gevormd. Dit heeft het voordeel, j ' t

dat tijdens de beginfaze nog geen vermogensvermindering door verlaging ; 'van. de warmtetoevoer optreedt. I

•20 Het endotherm-r eager ende gas kan op zijn beurt door-verbranding van ' een gedeelte van het stookgas worden gevormd, terwijl het anderzijds ook ” onafhankelijk van de vlam. kan worden toegevoerd aan het gebied waar de vlam straal, het voorwerp treft. i

Volgens een eerste uitvoeringsvorm, waarbij de zuurstof centraal en 25 het. stookgas de zuurstofstraal omhullend wordt toegevoerd, wordt de vlam gevormd'uit een koolwaterstofgas en zuurstof in nagenoeg stöchiometrische ’ verhouding, terwijl het endotherm-reagerende gas gescheiden wordt toege-voerd. Bijzonder interessant· is .het hierbij als endotherm reagerend gas een straal CO^ in een hoeveelheid van 0,5 - 2,0 volumeprocent van de 30 - - zuurstofhoeveelheid toe te voeren, waarbij de stramingssnelheid 1,2 - 3% van die van de zuurstofstraal bedraagt.. Het afzonderlijk van de vlam toe— gevoerde endotherm-reagerende gas beïnvloedt bij deze snelheids- en hoeveelhedenverhouding het afname-effect vrijwel niet, terwijl het niettemin in bevredigende mate de vorming van bruine rook onderdrukt. Daarbij 35 wordt de gevormde smelt door de kinetische energie van de gasstraal uit de smelt zone weggedrukt, zodat de beoogde materiaalafname van het opper--------- vlak plaats vindt.

8T0 5 6 3-2

-» * fA

ΓΤ :-:---~ : | • j ; * ' t ; ; . -.3 - ;

Met het oog op -voldoende warmtetoevoer, alsmede toereikende kine- .

tische energie voor het verwijderen van de gevormde smelt is hij gelijktijdige toevoer van de genoemde COg-straal een zuurstof straal met een . ongeveer 1,2 tot viermaal grotere snelheid dan de stookgas straal" hij zon-' 5 der geschikt;. De met deze' relatieve snelheden ten opzichte van elkaar op het af te nemen oppervlak gerichte gasstralen vereisen daarbij echter ·- een minimale snelheid, welke zodanig wordt bemeten, dat de zuurstof- straal geen geringere snelheid dan ongeveer 100 meter per seconde zal - bezitten, waarbij..evenwel anderzijds de bovengrens van de zuurstofstraal- 10 snelheid ongeveer 300 meter per seconde dient te bedragen. De snelheid van de stookgasstraal kan op basis van de genoemde samenhang worden bepaald. · *

Volgens een verdere ontwikkeling van de werkwijze wordt het endo- - • therm-reagerende gas gevormd door een omzetting in de vlam van het 15 stookgas. Daarbij ligt de totaaltoevoer van zuurstof ongeveer bij 1,1'—-1,3 naai maal boven de stSehiometrische verbrandingsverhouding, waarbij het stookgas opnieuw een koolwaterstofgas is en de vlamkern met een ongeveer cirkelvormige, op de aangegeven wijze overvloedige zuur stof straal op het oppervlak van het voorwerp is gericht. De endotherme reactie begint 20 aldus in de vlam-amhullende z3ne en verhindert daarmede in elk geval de vorming en uitbreiding van bruine rook, voor zover het zuur stof over schot ’ in de voorgestelde verhouding aanwezig is. Beneden de genoemde verhouding wordt de vorming van bruine, rook weliswaar ook nog onderdrukt, doch dan loopt de afnemende werking merkbaar terug.

25 Ook bij de hiervoor beschreven werkwijze is het verband tussen de snelheden van de vlam-, respectievelijk zuurstof straal en de endotherm-reagerende gasstraal van wezenlijk belang; de beste resultaten worden • verkregen als de zuurstofstraal met een 1,5 - 2-maal grotere snelheid " op het oppervlak wordt gericht dan de stookgasstraal.

30 Speciaal voor de materiaal-afnemende oppervlaktebehandeling van gietijzer, nodulair gietijzer en staal wordt de vereiste per tijdseenheid geleverde hoeveelheid warmte aangevoerd door het toevoeren van propaangas met een volumesnelheid van ongeveer 500 liter per minuut, dat wordt verbrand door toevoer .van zuurstof met een volumesnelheid van 35 ongeveer 2500 - 3300 liter per minuut. Bij een zodanige warmtetoevoer kan enerzijds steeds een voldoende grote hoeveelheid gietijzer worden —- gesmolten en door de kinetische energie van de vlam worden weggedrukt, 810 5 S3 2 *· I-"'1'1-.'' •'H'— 'm,mtr I - I - -I I T-- .1,-11--- - Π-ΙΓ-·!.- -,1-, ’ ‘ ,.

! . ’ terwijl’ anderzijds de vorming van "bruine rook in bevredigende mate kan 1 ' worden onderdrukt. ' ·. · Een in bet bijzonder voor-het uitvoeren van de werkwijze volgens | • - de conclusies 6-9 ontwikkelde brander wordt in de tekening verduide-5 · lijkt. Hierin toont : fig- 1 een aanzicht· van de complete brander; .'· ·- fig. 2 een vooraanzieht van het brandermondstuk; ·..· v'fig. 3 een voor aanzicht van. het platte mondstuk; en ‘ ' _.f 1··.. fig. 'U een zij—aanzicht van het platte mondstuk. ' .10 · Zoals de fig- 1 en 2 tonen bezit de branderkop 6 een plat, recht- j • · , i •-hoekige, uittreedopening 1 voor de zuurstof, terwijl aan de beide langs- : zijden de gasuittreedopeningen 2 in twee rijen van twaalf afzonderlijke i mondstukken liggen. Voor de gastoevoer dient de aansluiting- 7, terwijl het stookgas via de aansluiting 8 van kleinere doorsnede wordt toege- 15 voerd. Bijgevolg vormt de vlam zich in hoofdzaak in een voor het mond- ' stuk 6 liggend vlak: 3, dat tijdens bedrijf op het voorwerp, waarvan ‘ · - \ i- het oppervlaktemateriaal.moet worden weggenomen,, wordt gericht. | · - :Tussen het mondstuk 6 en de gas aansluitingen 7 en 8 is de boog- : - I - - - geleiding 9 aangebracht., in de boogvormige sleuf 10:, waarvan het platte f -20’ mondstuk Λ met de geleidingsrollen.11Y 12' en de vast zet schroef 13' kan ; worden ingesteld. De in de richting van de pijl 5 uittredende vlakke straal • snijdt bijgevolg het vlak'3, waarin de vlam zich uitstrekt, in een punt,; - * dat afhankelijk is van de instelling van het platte mondstuk U. Men kan ' -bijgevolg het · instelgebied binnen wijde grenzen kiezen en aanpassen aan.

25 de vlamomvang. De platte straal’ krijgt bij uitstromen door het platte mondstuk k een vorm overeenkomstig de in fig. 3 weergegeven elliptische dwarsdoorsnede 1¼.. - . . | V.'De uittreeddoorsnede van.de centrale zuurstofuittreedopening 1 .

*: β e 2 :· bedraagt bij het beproefde model 2,85 cm , terwijl de scm.van alle uit- '30 ‘ treedopeningen 2 voor het in de vorm van propaan toegepaste stookgas 1,18 cm bedraagt. Het platte mondstuk b bezit de beschreven elliptische 2 uittreeddoorsnede met een oppervlak van 1,50 cm ,

Voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de conclusies 10-12 wordt een mondstuk met cirkelvormige, centrale zuurstofuittreedopening 2 35 van 1 ,86 cm toegepast, welke is omgeven door een concentrische krans van veertien kleine uittreedopeningen voor het propaan met een totale door-2 ---- snede van 0,53 cm .

81 & 5 '6' 3 2 ' ί-:-— ------- —“—-— — 1 — —1 —"l i - .· — - -. - » ; f · j

* . . I

• 1 ' 1

• J

:: ,-5-. -1

Het resultaat ran de bedrijfswijze is in de navolgende tabel van ' bedrijfsparameters weergegeven : ! . t

Mondstukvorm ^ J-l concentrisch mondstuk 5-- 2) plat-rechthoekig brandermondstuk met bijbehorend plat mondstuk voor COg * - Bedrij f svoórWaar den-

a) ih bar Ogj 1,5 bar propaan, J

b) 12 bar Og; 1,5 "bar propaan, 10 c) lU' bar 0^; 1,5 bar propaan; 6-8 bar COg.

d) 10 bar 0^1 1,5 bar propaan.

Resultaten a) b) c) d) 1} veel minder — duidelijke vermindering rook rook van rook, verminderde werking, · ; 15 2}' veel minder bruikbarèr- - te geringe werking, rook rook, werking, sterk verminderde rook.

zeer. ge— sterk ver-ringe minderde werking rook 8 1 0 5 6 32-----

Claims (6)

1. Werkwijze voor materiaal-af nemende oppervlaktebehandeling van , . voorwerpen uit ijzer met een koog koolstofgehalte, zoals gietijzer, ' nodnlair gietijzer en staal, waarbij een door verbranding van een • ! : stookgas met zuurstof gevormde vlam op het af . te nemen oppervlak van het • · '"5 voorweg wordt gerieht en onder vorming van een smelt op de bewerkte - j · • :·· t, plaat onder plaatselijke voortzetting van het. smelten en het verwijderen; van.de smelt, evenwijdig aan zichzelf over het gehele oppervlak wordt ' | bewogen, met. het kenmerk, dat in het gebied waar de vlamstraal het voor-: ... i - werp treft, een langzamer dan het stookgas en de zuurstof uitstromendeen _ • .10 ' onder; warmte-opneming met althans een'gedeelte van de vlamgassen endo- . * j therm-reagerend gas werkzaam met het oppervlak in aanraking wordt ge- f . - bracht. .'

2. Werkwijze volgens, conclusie 1 met het kenmerk,, dat het endotherm-reagerende gas pas aan het gebied waar de vlamstraal het voorwerp treft,' 15 wordt toegevoerd, nadat een smelt is gevormd. j 3* Werkwijze volgens conclusie 1 en 2 met het kenmerk,, dat het endo- ; therm-reagerende gas wordt gevormd door verbranding van tenminste een ! gedeelte van het stookgas. Werkwijze volgens conclusie 1 en 2 met het kenmerk, dat het endo-20 therm-reagerende gas van de vlam gescheiden wordt toegevoerd aan het gebied waar de vlamstraal het voorwerp treft. ' i • 5· Werkwijze volgens conclusie 1 en 2 met het kenmerk, dat het endo-therm-reagerende gas in de vlam wordt geleid.

6. Werkwijze volgens conclusie 1 - 5 met het kenmerk, dat de zuur-. 25 ' stof centraal wordt toegevoerd en het stookgas de zuurstofstraal om-= hullend.

7· Werkwijze volgens conclusie 1-6 met het kenmerk, dat de vlam wordt gevormd uit een ongeveer stöchiametrische verhoudingen toegevoerd koolwaterstofgas en zuurstof. 30 8.. Werkwijze volgens conclusie 7 met het kenmerk, dat als endotherm- reagerend gas een straal C0^ van de vlam gescheiden wordt toegevoerd in een verhouding van 0,5 - 2,0 volumeprocent ten opzichte van de zuurstof en met een stroomsnelheid, welke 1,2 - 3,0$ van die van de zuurstofstraal bedraagt. 35_ 9- Werkwijze volgens conclusie 1-8 met het kenmerk, dat de zuurstof- 8 1 0 5 6 32-----— φ * ···- -·' * < · - -V ί Γ~Ι : 1 ~ ‘ I ! ' · .. — 1 i ^ ; " ;- τ - ' * ; Λ . , * '. straal met een ongeveer 1,2 - h-maal grotere snelheid dan de stookgas- ; - ; straal op het oppervlak wordt gericht, waarbij de snelheid van de zuur- ; stofstraal tussen 100 en 300 meter per seconde bedraagt.

10. Werkwijze volgens conclusie 1-6 met het kenmerk, dat het endo- 7 - therm-reagerende gas door omzetting, in de vlam van het stookgas wordt • : · :' gevormd, doordat de totaaltoevoer van zuurstof ongeve'er 1,1-1,3-maal ·· : boven de stöehiametrische verbrandingsverhouding wordt genomen, waarbij - ---het stookgas een koolwaterstofgas is en de vlamkern met "daaromheen de .... ··'· zuur stof overmaat in de vorm van een ongeveer cirkelvormige straal op het: . -· 10 oppervlak wordt gericht. i 1.1. - Werkwijze volgens conclusie 10 met het kenmerk, dat de zuurstof-straal met een 1,1 - 2-maal grotere snelheid op het oppervlak wordt gericht als de stookgasstraal.

12. Werkwijze volgens conclusie 1-11 met het kenmerk, dat de op het 15 af te nemen vlak gerichte vlam door verbranding van ongeveer 500 liter propaan per minuut met ongeveer 2750 - 3300 liter zuurstof per minuut . wordt gevormd. - - \ 13’. Brander voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de conclusies . 1-9 met het kenmerk, dat deze een ongeveer rechthoekige, centrale zuur-: 20 stofuittreedopening(lIbezit, alsmede een rij kleine aan de beide langs-zijden van de zuurstofuittreedopening (l) geplaatste gasuittreedopeningen (2] en een ten opzichte van het hierdoor gevormde branderstraalvlak (3) instelbaar verzwehkbaar plat mondstuk (U), waarvan de verstelhoek van een evenwijdige stand tot aan een over k5° verstelde stand van de uit-25 tredende straal (5) ten opzichte van het branderstraalvlak (3) reikt. . lh. Brander volgens conclusie 13 met het kenmerk, dat het platte mondstuk (4) een doorsnede-oppervlak bezit, waarvan de grootte tussen het - doorsnede-oppervlak van de zuurstofuittreedopening (1) en de som van alle gasuittreedopeningen (2) in ligt. 30 15* - Brander volgens conclusie 1¾ met het kenmerk,, dat het platte mond stuk (M is uitgevoerd met een elliptische dwarsdoorsnede, waarvan de verhouding van de assen ongeveer 1 : 10 bedraagt. “ 8 1 0 5 6 3 2 —-