DE69314425T2

DE69314425T2 - Block für ein metallisches Entgratgerät

Info

Publication number: DE69314425T2
Application number: DE69314425T
Authority: DE
Inventors: Jr John G Dawson; J Frank Gusky; Michael S Showalter
Original assignee: ESAB Group Inc
Current assignee: ESAB Group Inc
Priority date: 1992-09-21
Filing date: 1993-08-06
Publication date: 1998-05-07
Anticipated expiration: 2013-08-07
Also published as: US5472175A; JP2610574B2; CN1070399C; EP0589561B1; DE69314425D1; ATE158969T1; EP0589561A1; US5358221A; JPH06198433A; CA2101822A1; CN1086755A; CA2101822C

Description

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Blockbaugruppe zur Verwendung in einer Flämmvorrichtung, wobei die Blockbaugruppe einen signifikanten diagonalen Mundstückabstand vom Ende des Werkstückes beim Beginnen des Vorwärmens und des Flämmens ermöglicht, so daß schmelzflüssiges Metall nicht auf die Flämmvorrichtung geblasen wird.

Hintergrund der Erfindung

Stahlbrammen werden gewöhnlich konditioniert bzw. geputzt, indem Flämmeinheiten längs der oberen, unteren und seitlichen Oberflächen einer Stahlbramme bewegt werden, um Oberflächenfehler, wie zum Beispiel Risse, Grate und Schlackenintrusionen bzw. -einschlüsse zu entfernen. Eine herkömmliche Flämmvorrichtung weist obere, untere und einander gegenüberliegende seitliche Flämmeinheiten auf, die quer über die Breite und die Endabschnitte einer Halterung montiert sind, um gleichzeitig alle Seiten der Bramme zu flämmen, wenn die Bramme zwischen ihnen hindurchgeführt wird.
Sowohl die oberen, die seitlichen als auch die unteren Flämmeinheiten weisen alle eine Verteiler- und Kopfbaugruppe auf, die Sauerstoff und Brenngas aufnimmt und zu oberen und unteren Vorwärmblöcken verteilt. Die oberen und unteren Vorwärmblöcke sind mit Abstand voneinander angeordnet, um zwischen den zwei Blöcken einen Sauerstoff-Flämmschlitz auszubilden, durch den hindurch eine Sauerstoffmenge auf die Brammen-Oberfläche geblasen wird, um ein Flämmen zu ermöglichen. Der untere Vorwärmblock weist einen Brenngaskanal mit einer Ausströmöffnung auf, die nahe dem Sauerstoffschlitz angeordnet ist, um ein Brenngas nahe dem Sauerstoff strom ausströmen zu lassen.
Wie beispielsweise im US-Patent Nr. 4 115 154, das eine Blockbaugruppe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 offenbart, dargestellt ist, ist der obere Vorwärmblock üblicherweise eine einstückige Baueinheit, die Sauerstoff- und Brenngaskanäle mit jeweiligen Ausströmöffnungen zur Ausbildung von Düsen aufweist, durch die hindurch eine Kombination von Sauerstoff und Brenngas zum Vorwärmen der Bramme vor dem Flämmen ausströmt. Später sorgt ein nach dem Mischen vorhandener Strom aus Sauerstoff und Brenngas für ein Flämmen. Um einen korrekten vertikalen Abstand der Düsenausgänge von der Stahlbramme aufrechtzuerhalten, weisen die oberen und die unteren Flämmeinheiten Verfahr-Gleitelemente auf, die an jeweiligen unteren Vorwärmblöcken angeordnet sind. Da die einstückig ausgebildeten Düsen keinen mit hoher Geschwindigkeit aus den Flämmeinheiten austretenden Gasstrom ausbilden, ist der gesamte diagonale Abstand Düse/Werkstück, i. e. der vertikale Abstand Düse/Werkstück und der horizontale Abstand Düse/Werkstück (der vordere Abstand von der Flämmeinheit zur Bramme) klein, und die Flämmeinheiten müssen in nächster Nähe zur Bramme beim Vorwärmen angeordnet werden. Folglich erstreckt sich bei einer herkömmlichen Flämmeinheit, wie im oben angegebenen Patent dargestellt, der obere Vorwärmblock nach vorne und kragt über den unteren Vorwärmblock vor, um den aus dem oberen Vorwärmblock strömenden Vorwärm-Gasstrom auf die Bramme beim Vorwärmen zu leiten.
Da der obere Vorwärmblock nach vorne über den unteren Vorwärmblock hinaussteht, kann während des anfänglichen Vorwärmens der Bramme der an der Brammenkante gebildete schmelzflüssige Stahl auf Abschnitte des unterhalb der Bramme angeordneten oberen Vorwärmblocks tropfen. Der schmelzflüssige Stahl kann den oberen Vorwärmblock beschädigen, was eine Wiederherstellung bzw. Sanierung oder einen Austausch der Vorwärmblöcke erfordert. Um dieses Problem zu vermeiden, sind bei einem anfänglichen Vorwärmen die Flämmeinheiten nahe der Bramme angeordnet und erwärmen die Bramme 2,54 cm bis 5,08 cm (ein bis zwei Inch) einwärts vom Ende, um zu verhindern, daß Stahl und Schlacke auf den nach vorne vorragenden Vorwärmblock tropfen. Als Folge des Startens des Flämmvorganges einwärts vom Ende der Stahlbramme müssen die 2,54 cm oder 5,08 cm (ein oder zwei Inch) nichtgeflämmter Stahl entweder verschrottet oder mit der Hand geflämmt werden, was zu übermäßigen Produktionskosten führt.
Außerdem können durch fortgesetzten Gebrauch die die oberen Vorwärmdüsen bildenden Ausströmenden verschleißen. Da die Vorwärmdüsen einstückig in dem oberen Vorwärmblock ausgebildet sind, zieht jede Beschädigung des Düsenbereiches entweder einen Austausch des gesamten oberen Vorwärmblocks oder ein Entfernen des beschädigten Bereiches und Auflöten von neuem Material auf den oberen Vorwärmblock nach sich.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Blockbaugruppe zu schafffen, die einen größeren diagonalen Mundstückabstand vom Metallwerkstück beim Vorwärmen und anfänglichen Flämmen ermöglicht, so daß keine signifikanten Mengen an geschmolzenem Metall auf die Flämmvorrichtung geblasen werden.
Ein besonderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Blockbaugruppe für eine Flämmvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die eine Anzahl von Düsen zum Leiten eines eine hohe Geschwindigkeit aufweisenden Vorwärm-Gasstroms zum Werkstück hin umfaßt, wobei der Gasstrom getrennte Ströme von oxidierendem Gas und Brenngas aufweist, die in einer deutlichen Entfernung von der Flämmvorrichtung gezündet werden können, so daß Teilchen aus geschmolzenem Metall nicht in signifikanten Mengen auf die Vorrichtung geblasen werden.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Blockbaugruppe für eine Flämmvorrichtung des beschriebenen Typs zu schaffen, die ein innerhalb der Blockbaugruppe angeordnetes Gasverteilernetz zum effizienten und wirksamen Verteilen zweier getrennter Gase, nämlich Sauerstoff und Brenngas, zu jeder der Düsen der Vorrichtung aufweist.

Inhalt der Erfindung

Die oben beschriebenen und weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden bei der hier beschriebenen Ausführungsform erzielt, indem eine Blockbaugruppe für eine Flämmvorrichtung zur Verfügung gestellt wird, die einen Block aus metallischem Material init einander gegenüberliegenden Vorder- und Rückseiten, einander gegenüberliegenden Ober- und Unterseiten sowie einander gegenüberliegenden Endseiten aufweist, die eine Längsrichtung zwischen sich festlegen. Eine Mehrzahl von Ausströmöffnungen sind nahe beieinander in einer Längsreihe längs der Vorderseite angeordnet, und die Öffnungen verlaufen eine wesentliche Strekke nach hinten in den Block hinein, so daß jede Öffnung ein inneres Ende ausbildet, das von der Rückseite des Blocks mit Abstand angeordnet ist. Eine erste Innenbohrung verläuft in Längsrichtung im Inneren des Blockes und steht mit jeder der Ausströmöffnungen in einem mittleren Abschnitt der nach hinten gerichteten Längserstreckung dieser Öffnungen in Verbindung. Eine zweite Innenbohrung verläuft in Längsrichtung innerhalb des Inneren des Blockes und steht mit jeder der Ausströmöffnungen nahe deren innerem Ende in Verbindung. Eine erste Kanaleinrichtung ist zum Zuführen eines ersten Gases, nämlich Brenngas, zur ersten Innenbohrung vorgesehen, und eine zweite Kanaleinrichtung ist zum Zuführen eines zweiten Gases, nämlich Sauerstoff, zur zweiten Bohrung vorgesehen. Auf diese Weise können das erste und das zweite Gas gleichzeitig in jede der Ausströmöffnungen an voneinander mit Abstand angeordneten Stellen zugeführt werden, so daß die Gase von jeder der Ausströmöffnungen an der Vorderseite nach außen strömen.
In der bevorzugten Ausführungsform ist die Blockbaugruppe aus zwei getrennten Bauteilen zusammengesetzt, nämlich einem hinteren oder Grundteil und einem äußeren Teil oder einer Verlängerung. Das Aufteilen des Blocks in zwei Bauteile ermöglicht es, die Verlängerung, die dem größten Verschleiß ausgesetzt ist, leicht zu entfernen, zu reparieren und auszutauschen bei deutlich verringerten Kosten im Vergleich zu einem einstückigen Block.
Die Blockbaugruppe der vorliegenden Erfindung weist ferner einen länglichen Düseneinsatz auf, der in jeder der Ausströmöffnungen angeordnet ist. Jeder Düseneinsatz weist eine Mittenbohrung auf, die durch die Längserstreckung des Düseneinsatzes axial hindurchverläuft, um ein inneres Ende der Mittenbohrung auszubilden, das mit dem inneren Ende der zugeordneten Ausströmöffnung und auf diese Weise mit der zweiten Innenbohrung in Verbindung steht. Dichtungsmittel sind angeordnet, um mit dem zwischen der ersten und der zweiten Innenbohrung angeordneten Abschnitt der zugehörigen Ausströmöffnung zusammenzuwirken und so eine Dichtung zwischen einem solchen Abschnitt der zugeordneten Ausströmöffnung und dem Außenumfang des Düseneinsatzes auszubilden. Eine Mehrzahl von axialverlauf enden, im wesentlichen parallelen Rillen sind mit Abstand zueinander um die Außenfläche des Düseneinsatzes herum und zwischen der ersten Innenbohrung und der Vorderseite des Blocks derart angeordnet, daß die Rillen und die Ausströmöffnung einen äußeren Kanal bilden, der von der ersten Innenbohrung zur Vorderseite des Blocks verläuft. Durch diese Anordnung kann der Sauerstoff aus der Mittenbohrung jedes Düseneinsatzes als ein mittiger bzw. zentraler Gasstrom ausströmen, während das Brenngas aus jedem Düseneinsatz als ein konzentrischer Strom ausströmen kann, der koaxial um den zentralen Strom herum angeordnet ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Einige der Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind dargelegt worden, weitere werden im Verlauf der Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen deutlich werden. Es zeigen:
Figur 1 eine teilweise geschnittene und teilweise schematische Seitenansicht einer Flämmvorrichtung, die die Merkmale der vorliegenden Erfindung verkörpert und die zum Vorwärmen einer Stahlbramme vor dem Beginn des Flämmvorganges positioniert ist;
Figur 2 eine perspektivische und auseinandergezogene Ansicht des Grundteils und-der Verlängerung der oberen Vorwärm-Blockbaugruppe der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung;
Figur 3 eine der Figur 2 ähnliche Ansicht, jedoch von der Rückseite der Blockbaugruppe aus gesehen;
Figur 4 eine Querschnitts-Seitenansicht der Blockbaugruppe, wobei das innere Gasverteilungsnetz der Baugruppe dargestellt ist;
Figur 5 eine Perspektivansicht einer bevorzugten Ausführungsform des Düseneinsatzes, der für einen Gebrauch in der Blockbaugruppe der vorliegenden Erfindung angepaßt ist;
Figur 6 eine Querschnittsansicht des Einsatzes aus Figur 5 und
Figur 7 eine Endansicht des in Figur 5 dargestellten Düseneinsatzes.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Es wird insbesondere auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen in Figur 1 eine Flämmvorrichtung 10 dargestellt ist, die die Merkmale der vorliegenden Erfindung verkörpert. Die gezeigte Flämmvorrichtung 10 stellt die obere Flämmeinheit eines Gesamtsystems dar, das üblicherweise ähnliche, oberhalb und unterhalb der Ebene der zu flämmenden Stahlbramme S angeordnete Flämmvorrichtungen aufweist, wobei die obere und die untere Flämmvorrichtung sich quer über die volle Breite der Bramme S erstrecken. Außerdem sind seitliche Flämmvorrichtungen gleicher Konstruktion angeordnet, um die Seiten einer Bramme S zu flämmen. Die Bramme S ist normalerweise auf einem (nicht dargestellten) bewegbaren Rolltisch bzw. -gang angeordnet, um durch die rechteckige Konfiguration, die von den mehreren Flämmvorrichtungen gebildet ist, in die Richtung des Pfeils 11 zugeführt zu werden.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist die Flämmvorrichtung 10 konstruiert, um einen signifikanten Mundstückabstand von der Bramme S während des Vorwärmens zu ermöglichen, so daß das Vorwärmen an der Endecke der Bramme stattfinden kann, ohne daß signifikante Mengen an Schlacke oder anderem heißen geschmolzenen Metall auftreten, die auf die Vorrichtung fallen, wie es bei anderen, herkömmlichen Flämmeinheiten während des anfänglichen Startens nahe der vorderen Kante der Bramme geschieht.
Wie in Figur 1 dargestellt, weist die Vorrichtung 10 eine Verteiler- und Kopfbaugruppe 12 auf, die üblicherweise aus einem Block von Bronze- oder Kupfermaterial gebildet ist, wobei der Block eine allgemein ebene Vorderfläche 13 definiert, an der eine obere Vorwärm-Blockbaugruppe 15 und ein unterer Vorwärmblock 16 montiert sind. Der Block der Verteiler- und Kopfbaugruppe 12 umfaßt auch ein Paar innere Brenngasleitungen 18 und 19, ein Paar Sauerstoftleitungen 20 und 21 sowie Einlaß- und Auslaß-Wasserleitungen 22 bzw. 23, und alle diese Leitungen stehen mit der Vorderfläche 13 für die nachstehend beschriebenen Zwecke in Verbindung.
Die obere Vorwärm-Blockbaugruppe 15 und der untere Vorwärm- Block 16 sind mit Abstand voneinander angeordnet, um einen Sauerstoffschlitz 26 und eine Ausströmöffnung 27 von vorgegebener Größe auszubilden, die einen Strom von Flämmsauerstoff von der Sauerstoffleitung 20 der Verteiler- und Kopfbaugruppe aufnehmen und den Flämmsauerstoff während des Flämmvorgangs durch die Ausströmöffnung 27 auf die Stahlbramme S abgeben bzw. ausströmen lassen.
Der untere Vorwärmblock 16 weist einen Brenngas-Auslaß auf, der vorzugsweise die Form einer Mehrzahl von Öffnungen 28 annimmt (Figur 4), die nahe der Öffnung 27 und mit Abstand zueinander in Längsrichtung (i. e. in einer Richtung senkrecht zur Ebene der Figur 1) längs der Längserstreckung des Blockes angeordnet sind. Diese Öffnungen 28 stehen mit einem Brenngas-Verteilungskanal 30 im Block 16 in Verbindung, der wiederum mit der Brenngasleitung 18 in der Verteilerund Kopfbaugruppe 12 in Verbindung steht. Brenngas kann auf diese Weise durch die Brenngas-Strömungsleitung 18 der Verteiler- und Kopfbaugruppe 12 in den Brenngas- Verteilungskanal 30 hineinströmen und dann durch die Öffnungen 28 austreten, um einen Teil einer Flämmflamme beim Flämmen auszubilden. Ein Verfahr-Gleitelement 32 ist an der Verteiler- und Kopfbaugruppe 12 längs der Unterseite des unteren Vorwärmblockes 16 montiert. Das Verfahr- Gleitelement 32 weist eine untere Fläche 33 mit an der Bramme angreifenden Gleitstücken 34 auf, die eingerichtet sind, die Bramme zu berühren, um die Flämm-Ausströmöffnung 27 sowie andere austretende Brenngas- und Sauerstoffströme in einem vorgegebenen Abstand von der Stahlbramme zu positionieren. Wie in Figur 1 dargestellt, befindet sich die Flämmvorrichtung 10 oberhalb der Bramme S, und es versteht sich, daß ähnliche Vorrichtungen unterhalb und an den einander gegenüberliegenden Seiten der Bramme S angeordnet sind.
Jede obere Vorwärm-Blockbaugruppe 15 weist ein Grundteil 40 und eine Verlängerung 42 auf, die am Grundteil 40 befestigt ist und von diesem aus nach vorne vorragt. Das Grundteil 40 weist einen Block aus metallischem Material, vorzugsweise Kupfer, und einander gegenüberliegende Vorder- und Rückseiten 44, 45, einander gegenüberliegende Ober- und Unterseiten 46, 47 und einander gegenüberliegende Endseiten 48, 49 auf, die eine Längsrichtung zwischen sich festlegen. Die Oberseite 46 enthält einen U-förmigen Kanal 50, wie am besten in Figur 4 zu sehen ist, um eine Rückwand 52 und eine Vorderwand 53 auszubilden. Die Rückseite 45 des Teils ist lösbar an der Vorderfläche 13 der Verteiler- und Kopfbaugruppe mittels Schrauben 54 befestigt, die durch die Rückwand 52 hindurch verlaufen. Ein Paar Spitzdübel bzw. Paßstifte 56 erstrecken sich in geschlossene Bohrungen 57 in der Rückwand hinein, um das Grundteil 40 an der Vorderfläche 13 weiter zu befestigen und genau zu positionieren.
Das Grundteil 40 weist auch einen ersten Gasauslaß in der Form eines länglichen Kanals 58, der in Längsrichtung verläuft und mit der Vorderseite 44 des Blocks in Verbindung steht, und einen ersten Gaszuführungskanal 59 auf, der durch den Block von dessen Rückseite 45 aus zum ersten Gasauslaßkanal 58 verläuft. Der erste Gaszuführungskanal 59 wiederum steht mit der Brenngas-Zuführungsleitung 19 in der Verteiler- und Kopfbaugruppe 12 in Verbindung.
Ein zweiter Gasauslaß in der Form eines zweiten in Längsrichtung länglichen Kanals 60 steht mit der Vorderseite 44 des Blocks in Verbindung, und ein zweiter Gaszuführungskanal 61 erstreckt sich durch den Block hindurch von dessen Rückseite 45 aus zum zweiten Gasauslaß 60. Der zweite Gaszuführungskanal 61 wiederum steht mit einer Sauerstoff- Zuführungsleitung 21 in der Verteiler- und Kopfbaugruppe in Verbindung.
Die Verlängerung 42 weist einen Block aus metallischen Material, vorzugsweise Kupfer, und einander gegenüberliegende Vorder- und Rückseiten 62, 63, einander gegenüberliegende Ober- und Unterseiten 64, 65 und einander gegenüberliegende Endseiten 66, 67 auf, die zwischen sich eine Längsrichtung definieren. Die Rückseite 63 der Verlängerung weist ein Paar Gewindeöffnungen 68 zur Aufnahme eines Paars Befestigungsschrauben 69 auf, die durch Öffnungen 70 der Vorderwand 53 des Grundteils hindurchverlaufen. Ebenfalls kann ein Paar Spitzdübel bzw. Paßstifte 71 in Bohrungen in der Rückseite der Verlängerung befestigt sein, wobei die Paßstifte fest bzw. dichtanliegend in Bohrungen 72 in der Vorderwand 53 aufgenommen sind. Durch diese Anordnung ist die Verlängerung 42 lösbar und fest mit dem Grundteil 40 verbunden, wobei die Rückseite 63 der Verlängerung die Vorderseite 44 des Grundteils überdeckt und mit dieser in Eingriff steht.
Die Verlängerung 42 weist ferner eine Mehrzahl von Ausströmöffnungen 74 auf, die nahe beieinander in einer Längsreihe längs der Vorderseite 62 angeordnet sind und nach hinten in den Block eine wesentliche Strecke verlaufen, so daß jede Öffnung 74 ein inneres Ende 75 ausbildet, das von der Rückseite 63 mit Abstand angeordnet ist. Auch weist jede der Ausströmöffnungen einen äußeren Abschnitt 77 (Figur 4) von relativ großem Durchmesser sowie einen inneren, einen relativ kleineren Durchmesser aufweisenden Abschnitt 78 nahe dem inneren Ende 75 auf. Ein mittlerer Abschnitt 79 jeder Öffnung 74 ist mit einem Innengewinde versehen, so daß in jeder Ausströmöffnung durch Verschraubung ein Einsatz 100 befestigt werden kann, der ein mit Außengewinde versehenes inneres Ende aufweist, wie weiter unten beschrieben ist.
Eine in Längsrichtung verlaufende Reihe von Ausströmauslässen 80 ist in der Vorderseite 62 der Verlängerung 42 ausgebildet, wobei die Reihe von Auslässen 80 parallel zur und oberhalb der Reihe von Öffnungen 74 verläuft.
Eine erste Innenbohrung 81 verläuft in Längsrichtung im Inneren des Blockes der Verlängerung 42 und steht mit jeder der Ausströmöffnungen 74 in einem mittleren Abschnitt der nach hinten verlaufenden axialen Längserstreckung der Öffnungen in Verbindung. Eine erste Kanaleinrichtung in der Form einer Mehrzahl von in Längsrichtung mit Abstand zueinander angeordneten und parallel verlaufenden Kanälen 82 verläuft von der Rückseite 63 zur ersten Innenbohrung 81 zum Zuführen von Brenngas zur ersten Innenbohrung. Eine zweite Innenbohrung 84 verläuft in Längsrichtung im Inneren des Blockes und steht mit dem inneren Abschnitt 78 jeder der Ausströmöffnungen 74 in Verbindung. Eine zweite Kanaleinrichtung in Form einer Mehrzahl von in Längsrichtung mit Abstand zueinander angeordneten und parallelen Kanälen 85 verläuft von der Rückseite 63 zur zweiten Innenbohrung 84 zum Zuführen von Sauerstoff zur zweiten Innenbohrung.
Der einen relativ großen Durchmesser aufweisende Abschnitt 77 jeder öffnung 74 erstreckt sich zwischen der Vorderseite 62 und der ersten Innenbohrung 81, und der innere Abschnitt 78 mit dem relativ kleinen Durchmesser ist zwischen der ersten Innenbohrung 81 und der zweiten Innenbohrung 84 angeordnet
Eine dritte Kanaleinrichtung ist vorgesehen zum Zuführen von Sauerstoff zu jedem der Ausströmauslässe. Insbesondere weist die dritte Kanaleinrichtung eine dritte Innenbohrung 88 auf, die sich in Längsrichtung im Inneren des Blockes erstreckt, wobei erste Gasdurchlaß-Mittel die zweite Innenbohrung 84 und die dritte Innenbohrung 88 miteinander verbinden und zweite Gasdurchlaß-Mittel zwischen der dritten Innenbohrung 88 und den Ausströmauslässen 80 verlaufen. Die ersten Gasdurchlaß-Mittel weisen eine Mehrzahl von Bohrungen 89 auf, die koaxial mit jeweils einem der Kanäle 85 angeordnet sind. Die zweiten Gasdurchlaß-Mittel weisen eine Mehrzahl von Bohrungen 90 auf, die mit jeweils einem der Auslässe -80 und der dritten Innenbohrung 88 in Verbindung stehen.
Die Verlängerung 42 weist auf eine weitere Innenbohrung 92, die in Längsrichtung im Inneren des Blockes in der Nähe dessen Vorderseite 62 verläuft, und Wasser-Durchlaßmittel auf, die mit der weiteren Innenbohrung 92 und der Rückseite 63 des Blockes in Verbindung stehen, um Wasser durch die weitere Innenbohrung 92 umlaufen zu lassen und so den Block zu kühlen. Insbesondere weisen die Wasser-Durchlaßmittel eine Wasser-Einlaßleitungsbohrung 93 auf, die von der Rückseite 45 zur Vorderseite 44 des Grundteus 40 verläuft und die mit der Wasser-Einlaßleitung 22 in der Verteiler- und Kopfbaugruppe 12 sowie mit einer Wasser-Einlaßleitung 94 in Verbindung steht, die von der Rückseite 63 der Verlängerung aus bis zur weiteren Innenbohrung 92 sowie parallel zur Endseite 67 des Blockes verläuft. Eine Rückleitung 96 erstreckt sich durch die Verlängerung 42 und steht mit dem Ende der weiteren Innenbohrung 92 nahe der Endseite 66 in Verbindung. Die Rückleitung 96 verläuft zur Rückseite 63 der Verlängerung 42 und steht mit einer weiteren Leitung 97 in Verbindung, die durch das Grundteil hindurchverläuft. Die Leitung 97 des Grundteils wiederum steht mit der Wasser-Auslaßleitung 23 der Verteiler- und Kopfbaugruppe in Verbindung.
Wenn die Verlängerung 42 und das Grundteil 40 aneinander und an der Verteilerbaugruppe 12 in der in Figur 1 dargestellten Weise montiert sind, versteht es sich, daß das Brenngas, das zum ersten Gaszuführungskanal 59 an der Rückseite 45 des Grundteils 40 zugeführt wird, durch den Kanal 59 zum ersten Gasauslaßkanal 58 in der Vorderseite zugeführt wird. Der Kanal 58 dient zum Verteilen des Brenngases zu jedem der Kanäle 82 in der Rückseite der Verlängerung, unter im wesentlichen gleichen Druckbedingungen längs der vollen Längserstreckung der Verlängerung. Das Brenngas wird dann über die Kanäle 82 zur ersten Innenbohrung 81 geleitet, so daß der Druck längs der Längserstreckung der Bohrung 81 im wesentlichen gleichmäßig ist. Im Ergebnis ist die Strömungsrate des Brenngases in den mittleren Abschnitt jeder Ausströmöffnung 74 hinein im wesentlichen gleichmäßig.
In ähnlicher Weise wird der Sauerstoff, der dem Sauerstoff- Zuführungskanal 61 an der Rückseite 45 des Grundteils 40 durch die Leitung 21 zugeführt wird, durch den Kanal 61 zum Gasauslaßkanal 60 in der Vorderseite 44 geleitet, und der Kanal 60 dient zum Verteilen des Sauerstoffes zu jedem der Kanäle 85 in der Rückseite 63 der Verlängerung unter im wesentlichen gleichen Druckbedingungen. Der Sauerstoff wird dann über die Kanäle 85 der zweiten Innenbohrung 84 und sodann in den inneren Abschnitt 78 jedes Ausströmauslasses 74 hineingeführt. Der Sauerstoff wird auch von der zweiten Innenbohrung 84 über die Bohrungen 89 zur dritten Innenbohrung 88 geleitet, und schließlich über die Bohrungen 90 zu jeweils einem der Ausströmauslässe 80 an der Vorderseite der Verlängerung. Der Druck längs der Längserstreckung jeder Bohrung 84 und 88 wird im wesentlichen gleichmäßig sein, und als Ergebnis wird die Strömungsrate des Sauerstoffs durch jede Ausströmöffnung 74 im wesentlichen gleichmäßig sein und die Strömungsrate durch jeden Ausströmauslaß 80 wird im wesentlichen gleichmäßig sein.
Die Innenbohrungen 81, 84, 88 und 92 der Verlängerung 42 können in geeigneter Weise ausgebildet werden, indem in die Endseite 67 der Verlängerung in Längsrichtung gebohrt wird bis zu einem Punkt gerade kurz vor der gegenüberliegenden Endseite 66. Die resultierenden Bohrungen werden dann an der Endseite 67 mit einer Abdeckung versehen, wie aus Figur 3 ersichtlich ist. Ebenfalls können die anderen Innenbohrungen und Kanäle in der Verlängerung und im Grundteil durch Bohrvorgänge in einer Weise hergestellt werden, die Fachleuten bekannt sein wird. Als Ergebnis dieser Konstruktion sind die einander gegenüberliegenden Endseiten, 48, 49, 66, 67 des Grundteus und der Verlängerung im wesentlichen eben, ohne vorstehende äußere Rohrverbindungen oder ähnliches, und die Blockbaugruppe kann so Seite an Seite mit anderen ähnlichen Baugruppen montiert werden, um eine Baugruppe mit einer Längserstreckung herzustellen, die notwendig ist, um sich quer über die volle Breite einer zu flämmenden Bramme zu erstrecken.
In jeder Ausströmöffnung 74 ist ein Düseneinsatz 100 befestigt, wie am besten in den Figuren 2 und 5-7 zu sehen ist. In der dargestellten Ausführungsform, weist jeder Düseneinsatz 100 die Form eines länglichen, im wesentlichen zylindrischen Körperteils auf, das aus einem einteiligen Stück eines Metalls, wie zum Beispiel Messing oder Kupfer, hergestellt ist. Das Körperteil weist ein äußeres Ende 101, ein inneres Ende 102 sowie eine Mittenbohrung 103 auf, die axial durch die Längserstreckung des Düseneinsatzes hindurchverläuft. Die Mittenbohrung 103 weist nahe dem inneren Ende einen ersten Abschnitt 104 mit gleichmäßigem Durchmesser, einen konvergierenden Einschnürungsabschnitt 105, einen mittleren Abschnitt 106 mit gleichmäßigem Durchmesser sowie einen divergierenden Abschnitt 107 nahe dem äußeren Ende auf. Der konvergierende Einschnürungsabschnitt 105 verläuft konisch nach innen mit einem relativ steilen Winkel, wie am besten aus Figur 6 ersichtlich ist, und der divergierende Abschnitt 107 verläuft nach außen in einem weniger steilen Winkel konisch. Wenn der Einsatz in seiner zugehörigen Ausströmöffnung 74 montiert ist, wie in Figur 4 zu sehen, liegt dessen äußeres Ende 101 bündig mit der Vorderseite 62, und das Sauerstoffgas, das im inneren Abschnitt 78 der Öffnung aus der zweiten Innenbohrung 84 aufgenommen wird, wird innerhalb des konvergierenden Abschnitts 105, wo die Gasgeschwindigkeit erhöht wird, zunächst eingeschnürt. Der Sauerstoff tritt dann aus dem äußeren Ende 101 als ein genau gerichteter Strom mit hoher Geschwindigkeit, vorzugsweise mit Überschallgeschwindigkeit, aus.
Der äußere oder Ausström-Endabschnitt jedes Düseneinsatzes weist eine Mehrzahl von axial gerichteten Rillen 108 auf, die mit Abstand um die Außenfläche herum angeordnet sind, um zwischen der ersten Innenbohrung 81 der Verlängerung und der Vorderseite 62 der Verlängerung zu verlaufen. Auf diese Weise bilden die Rillen 108 des Einsatzes und die AusströmÖffnung 74 einen Außenkanal, der von der ersten Innenbohrung 81 bis zur Vorderseite 62 verläuft und die Mittenbohrung 103 des Einsatzes koaxial umschließt. Das Brenngas kann dadurch als ein konzentrischer Strom ausströmen, der den aus der Mittenbohrung 103 des Einsatzes ausströmenden Sauerstoffstrom koaxial umgibt.
Die äußere Umfangsfläche jedes Einsatzes weist auch einen mit Außengewinde versehenen Abschnitt 110 nahe dem inneren Ende 102 auf. Dieser Gewindeabschnitt 110 kann in den Gegen-Gewindeabschnitt 79 in der zylindrischen Öffnung 74 des Blockes eingreifen, siehe Figur 4, und um das Eingreifen und das Lösen dieser Schraubverbindung zu erleichtern, ist die Bohrung des Einsatzes mit einem Sechskant-Steckschlüsseleinsatz 112 am äußeren Ende 101 versehen, in den ein Inbus-Schlüssel oder ähnliches eingreifen kann. Ein Schlitz kann, falls gewünscht, ersatzweise für den Sechskant- Steckschlüsseleinsatz vorgesehen sein, um das Eingreifen eines herkömmlichen Schraubendrehers zu ermöglichen.
Der Einsatz 100 weist auch ein Paar mit Abstand voneinander angeordnete Schultern 114, 115 auf, die axial zwischen den Rillen 108 und dem mit Außengewinde versehenen Abschnitt 110 angeordnet sind, um einen Ringkanal 116 dazwischen auszubilden, der einen nachgiebigen bzw. elastischen 0-Ring 118 aufnehmen kann. Die rückwärtige Schulter 115 weist auch einen nach hinten gewandten kegelstumpfförmigen Oberflächenabschnitt 120 auf, der einen Metall-Metall-Sitz mit einer Gegenfläche in der zylindrischen Öffnung 74 des Blockes der Verlängerung bilden kann. Der Metall-Metall-Sitz und der O-Ring 118 bilden so eine Abdichtung, die einen Gasdurchgang durch die Ausströmöffnungen 74 zwischen der ersten und der zweiten Innenbohrung 81 und 84 verhindert.
Im Betrieb ist die Vorrichtung 10 anfänglich positioniert wie in Figur 1 dargestellt, zusammen mit den unteren und seitlichen (nicht dargestellten) Flämmeinheiten, und die Sauerstoff- und die Brenngasströme durch die verschiedenen Durchgänge werden gesteuert, um die Bramme S zuerst vorzuwärmen. Da der Düseneinsatz 100 einen effizienten Sauerstoff- und Brenngasstrom aus der Vorrichtung 10 heraus ausbildet, ohne eine scharfe Kreuzung des Brenngasstroms mit dem Sauerstoff in der Nähe der Düsen, wird der Impuls bzw. die Bewegungsenergie des Sauerstoffs, der aus der Mittenbohrung 103 jedes Einsatzes austritt, aufrechterhalten, bis der Sauerstoff das Brenngas weiter stromabwärts der Verlängerung kreuzt. Als Ergebnis wird eine verbesserte bzw. vergrößerte und heißere Flamme erreicht und der diagonale Abstand Düse/Werkstück kann im Vergleich zu anderen herkömmlichen Flämmvorrichtungen erhöht werden. Mit der vorliegenden Erfindung ist ein diagonaler Abstand Düse/Werkstück von 0,381 m (fünfzehn inch) erreicht worden. Als eine Folge dieses größeren diagonalen Abstandes Düse/Werkstück, beim anfänglichen Vorwärmen der Bramme S, tropft eine signifikante Menge der Schlacke und des schmelzflüssigen Stahls nicht auf die Vorrichtung und kann der Flämmvorgang am Endabschnitt der Bramme beginnen. Außerdem können bei einem Dauergebrauch der Vorrichtung die äußeren Enden 101 der Düseneinsätze 100 abgenutzt werden. Die Düseneinsätze 100 können ohne weiteres durch einfaches Herausschrauben aus ihren zugehörigen Ausströmöffnungen ersetzt werden, und ein neuer Düseneinsatz kann dann eingesetzt und in seine montierte Position geschraubt werden.
Beim anfänglichen Starten des Flämmvorganges wird der (nicht dargestellte) Tisch, auf dem die Stahlbramme 5 liegt, in eine Position bewegt, in der die Flämmvorrichtung 10 über und nahe einem Ende dei Bramme angeordnet ist. Das Vorwärm-Brenngas der Flämmvorrichtung wird dann mit einer niedrigen Strömungsrate gezündet, und der Vorwärm- Sauerstoff strömt ebenfalls mit einer niedrigen Strömungsrate aus. Ein geringes Sauerstoff-Strömungsvolumen wird auch gleichzeitig durch den Flämmschlitz 26 geleitet, um einen unteren Schutzstrom auszubilden, siehe Figur 4. Die Strömungsrate des Vorwärm-Brenngases wird dann erhöht und gleich nachdem die Strömungsrate des Vorwärm-Brenngases erhöht ist, wird der Sauerstoff-Vorwärmstrom erhöht, und dieser Strom enthält einen stabilisierenden Sauerstoffstrom unmittelbar oberhalb des Vorwärm-Gasstroms, der aus den Ausströmauslässen ausströmt.
In einer bevorzugten Ausführungsform strömt der mittige Sauerstoffstrom aus jeder Mittenbohrung 103 der Einsätze 100 mit einer deutlichen Überschallgeschwindigkeit aus, und der konzentrische Brenngas-Strom strömt mit einer Geschwindigkeit aus, die geringer ist als die Geschwindigkeit des mittigen Stroms Der obere und der untere Sauerstoff- Stabilisierungsstrom strömen ebenfalls mit jeweiligen Geschwindigkeiten aus, die geringer als die Geschwindigkeit des Brenngas-Stroms sind.
Sobald die Stahlbramme vorgewärmt ist, wird der Vorwärm- Sauerstoffstrom wesentlich reduziert und der Flämm-Sauerstoffstrom wird durch den Schlitz 26 erzeugt. Wenn der Flämm-Sauerstoff seinen Spitzendruck und seine Spitzenströmungsrate erreicht hat, wird das Vorwärm-Brenngas reduziert und der die Stahlbramme halternde Tisch wird zur Flämmvorrichtung hin bewegt. Der Tisch wird anfänglich mit einer ersten relativ langsamen Geschwindigkeit bewegt, die üblicherweise ungefähr 3 bis 4 Meter pro Minute beträgt, und nach einer vorgegebenen Zeitdauer wird seine Geschwindigkeit auf die normale Flämmgeschwindigkeit erhöht, die ungefähr viermal so schnell wie die erste Geschwindigkeit ist. Die Strömungsrate des Sauerstoffs wird zu der Zeit etwas verringert, bei der die Tischgeschwindigkeit die normale Flämmgeschwindigkeit erreicht. Das Flämmen wird dann fortgesetzt und vorzugsweise strömt gleichzeitig ein Brenngas- Strom aus dem Ausströmende der Brenngas-Auslaßöffnung 28 des unteren Blocks 16 aus, um das Aufrechterhalten der Oxidationsreaktion zu erleichtern. Die Verteiler- und Kopfbaugruppe 12 nähert sich ebenfalls, so daß die Gleitstücke 34 in Kontakt mit der sich bewegenden Bramme S kommen und die gesamte Vorrichtung 10 auf der sich bewegenden Bramme "schwimmt".

Claims

1. Blockbaugruppe zum Leiten mehrerer Gasströme auf die Oberfläche eines Metallwerkstückes während eines Flämmvorganges, mit

einem Block (42) aus metallischem Material, der einander gegenüberliegende Vorder- und Rückseiten (62, 63), einander gegenüberliegende Ober- und Unterseiten (64, 65) sowie einander gegenüberliegende Endflächen (66, 67) aufweist, die zwischen sich eine Längsrichtung festlegen,

einer Mehrzahl von Ausströmöffnungen (74), die nahe beieinander in einer Längsreihe längs der Vorderseite (62) angeordnet sind und nach hinten in den Block (42) eine wesentliche Strecke derart verlaufen, daß jede Ausströmöffnung (74) ein inneres Ende (75) ausbildet, das mit Abstand von der Rückseite (63) angeordnet ist,

einer Mehrzahl von Innenbohrungen und Kanälen, gekennzeichnet durch

eine erste Innenbohrung (81), die im Inneren des Blocks (42) in Längsrichtung verläuft und mit jeder Ausströmöffnung (74) in einem mittleren Abschnitt der hinteren Längserstreckung der Öffnungen (74) in Verbindung steht,

eine zweite Innenbohrung (84), die im Inneren des Blocks (42) in Längsrichtung verläuft und mit jeder Ausströmöffnung (74) nahe deren innerem Ende in Verbindung steht,

eine erste Kanaleinrichtung (82) zum Zuführen eines ersten Gases zu der ersten Innenbohrung (81),

eine zweite Kanaleinrichtung (85) zum Zuführen eines zweiten Gases zu der zweiten Innenbohrung (84).

2. Blockbaugruppe nach Anspruch 1, bei der die erste Kanaleinrichtung (82) und die zweite Kanaleinrichtung (85) jeweils mit der Rückseite (63) des Blocks (42) in Verbindung stehen.

3. Blockbaugruppe nach Anspruch 2, bei der jede Ausströmöffnung (74) einen Abschnitt (77) mit relativ großem Durchmesser zwischen der Vorderseite und der ersten Innenbohrung (81) sowie einen Abschnitt (78) mit relativ kleinem Durchmesser zwischen der ersten Innenbohrung (81) und der zweiten Innenbohrung (84) aufweist.

4. Blockbaugruppe nach Anspruch 3, bei der der einen relativ kleinen Durchmesser aufweisende Abschnitt (78) jeder Ausströmöf fnung (74) mit einem Innengewinde versehen ist, so daß in jeder Ausströmöffnung (74) ein Einsatz, der ein innenliegendes Ende mit Außengewinde aufweist, durch Verschraubung befestigbar ist.

5. Blockbaugruppe nach Anspruch 1, ferner mit Ausström- Auslaßmitteln (80), die in Längsrichtung längs der Vorderseite (62) des Blocks und parallel zu der Reihe von Ausströmöffnungen (74) verlaufen, und mit dritten Kanaleinrichtungen (88) zum Zuführen des zweiten Gases zu den Ausström-Auslaßmitteln (80).

6. Blockbaugruppe nach Anspruch 5, bei der die dritte Kanaleinrichtung (88) eine dritte Innenbohrung, die im Inneren des Blocks (42) in Längsrichtung verläuft, erste Gasdurchlaß-Mittel (89), die die zweite Innenbohrung (84) und die dritte Innenbohrung (88) miteinander verbinden, sowie zweite Gasdurchlaß-Mittel (90) aufweist, die zwischen der dritten Innenbohrung (88) und den Ausström-Auslaßmitteln (80) verlaufen.

7. Blockbaugruppe nach Anspruch 6, bei der die Ausström- Auslaßmittel (80) eine Reihe von Ausströmauslässen aufweisen, die parallel zur Reihe der Ausströmöffnungen (74) verläuft.

8. Blockbaugruppe nach Anspruch 1, ferner mit einer weiteren Innenbohrung (92), die im Inneren des Blocks nahe dessen Vorderseite (62) in Längsrichtung verläuft, sowie mit Wasser-Durchlaßmitteln (93)1 die mit der weiteren Innenbohrung (92) und der Rückseite (63) des Blocks in Verbindung stehen, um durch die weitere Innenbohrung (92) Wasser zirkulieren zu lassen und so den Block zu kühlen.

9. Blockbaugruppe nach Anspruch 1, ferner mit einem länglichen Düseneinsatz (100), der in jeder Ausströmöffnung (74) angeordnet ist, wobei jeder Düseneinsatz (100) umfaßt eine Mittenbohrung (103), die durch dessen Längserstreckung axial hindurchverläuft, um ein inneres Ende (102) des Einsatzes auszubilden, das mit dem inneren Ende der zugehörigen Ausströmöffnung (74) und folglich mit der zweiten Innenbohrung (84) in Verbindung steht, ferner Dichtungsmittel, die mit dem zwischen der ersten und der zweiten Innenbohrung (81, 84) liegenden Abschnitt der zugehörigen Ausströmöffnung (74) zusammenwirken, um eine Dichtung zwischen besagtem Abschnitt der zugehörigen Ausströmöffnung (74) und dem Außenumfang des Düseneinsatzes (100) auszubilden, eine Mehrzahl von axial verlaufenden, im wesentlichen parallelen Rillen (108), die mit Abstand um die Außenfläche des Düseneinsatzes (100) herum und zwischen der ersten Innenbohrung (81) und der Vorderseite (62) des Blocks derart verlaufen, daß die Rillen (108) und die Ausströmöffnung (74) einen Außenkanal ausbilden, der sich von der ersten Innenbohrung (81) zur Vorderseite (62) des Blocks erstreckt, wodurch das zweite Gas aus der Mittenbohrung (103) jedes Düseneinsatzes (100) als zentraler Gasstrom ausströmen kann, während das erste Gas aus jeder Ausströmöffnung (74) als konzentrischer Strom, der koaxial um den zentralen Strom herum angeordnet ist, ausströmen kann.

10. Blockbaugruppe nach Anspruch 1, bei der der Block (42) aus metallischem Material eine Verlängerung zu einem Grundteil (40) bildet, das aufweist

(a) einen Block aus metallischem Material mit einander gegenüberliegenden Vorder- und Rückseiten (44, 45),

(b) einen ersten Gasauslaß (58), der mit der Vorderseite (44) des Blocks in Verbindung steht, und einen ersten Gaszuführungskanal (59), der durch den Block hindurch von dessen Rückseite (45) aus zum ersten Gasauslaß (58) verläuft,

(c) einen zweiten Gasauslaß (60), der mit der Vorderseite (44) des Blocks in Verbindung steht, und einen zweiten Gaszuführungskanal (61), der durch den Block hindurch von dessen Rückseite (45) aus zum zweiten Gasauslaß (60) verläuft, und

Mittel zum Verbinden der Verlängerung (42) und des Grundteils (40) miteinander, wobei die Rückseite (63) der Verlängerung (42) an der Vorderseite (44) des Grundteils (40) anliegt und mit dieser in Eingriff steht, so daß der erste Gasauslaß (58) des Grundteils (40) mit der ersten Kanaleinrichtung (82) der Verlängerung (42) und der zweite Gasauslaß (60) des Grundteils (40) mit der zweiten Kanaleinrichtung (85) der Verlängerung (42) in Verbindung steht.

11. Blockbaugruppe nach Anspruch 10, bei der der erste Gasauslaß (58) einen in Längsrichtung verlaufenden Kanal aufweist, der in der Vorderseite (44) des Grundteils (40) ausgebildet ist, und bei der die erste Kanaleinrichtung (81) eine Mehrzahl von in Längsrichtung mit Abstand voneinander angeordneten, parallelen Kanälen in der Verlängerung (42) aufweist.

12. Blockbaugruppe nach Anspruch 11, bei der der zweite Gasauslaß (60) einen in Längsrichtung verlaufenden Kanal aufweist, der in der Vorderseite (44) des Grundteils (40) ausgebildet ist, und bei der die zweite Kanaleinrichtung (85) eine Mehrzahl von in Längsrichtung mit Abstand voneinander angeordneten, parallelen Kanälen in der Verlängerung (42) aufweist.