Способ огневой очистки поверхности металлических заготовок и устройство для его осуществления

 

1. Способ огневой очистки поверхности металлических заготовок, преимущественно для очистки точечных дефектов, при котором на поверхность заготовки направляют из устройства для очистки потоки подогревающего кислорода и горючего газа, затем осуществляют относительное перемещение устройства для очистки Зч и заготовки, при этом направляют на поверхность заготовки из устройства для очистки высокоинтенсивный поток кислорода, и осуществляют очистку поверхности потоком кислорода очистки, образуя зону термохимической реакции, о.тличающийся. тем, что, с целью повьщ1ения производительности путем уменьшения времени подогрева поверхности заготовки при непрерывном перемещении устройства для очистки относительно заготовки , на поверхность заготовки подают вспомогательный поток кислорода для образования на всей траектории очистi ки вспомогательной ванночки расплавленного металла с шириной меньше шиО ) рины точечного дефекта и равной 1030 мм, а высокоинтенсивный поток кислорода подают на поверхность в зону термохимической реакции, расширяя указанную ванночку расплавленного металла до ширины точечного дефекта, равной 100-300 мм. со О) Фи.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)ф В 23 К 7/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К tlATEHTV

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 2904348/25-27 (22) 08 ° 04.80 (31) 091162, 121606 (32) 05. 11.79, 04.03.80 (зз) us (46) 30.07.85. Бюл. Ф 28 (72) С.А.Энджел (uS) (7 1) Юнион Карбид Корпорейшн (US) (53) 621. 791.945(088.8) (56) Патент США Р 3991985, кл. 266-51, 16.11.76. (54) СПОСОБ ОГНЕВОЙ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЗАГОТОВОК И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ огневой очистки поверхности металлических заготовок, преимущественно для очистки точечных дефектов, при котором на поверхность заготовки направляют из устройства для очистки потоки подогревающего кислорода и горючего газа, затем осуществляют относительное перемещение устройства для очистки

„„SU ÄÄ 1170961 А и заготовки, при этом направляют на поверхность заготовки иэ устройства для очистки высокоинтенсивный поток кислорода, и осуществляют очистку поверхности потоком кислорода очистки, образуя зону термохимической реакции, о,т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности путем уменьшения времени подогрева поверхности заготовки при непрерывном перемещении устройства для очистки относительно заготовки, на поверхность заготовки подают вспомогательный поток кислорода для образования на всей траектории очистки вспомогательной ванночки расплав- I ленного металла с шириной меньше ширины точечного дефекта и равной 1030 мм, а высокоинтенсивный поток кис- С лорода подают на поверхность в зону термохимической реакции, расширяя Я указанную ванночку расплавленного металла до ширины точечного дефекта, равной 100-300 мм.

1170961

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что после расширения, ванночки расплавленного металла до ширины точечного дефекта поток кислорода очистки отключают, а интенсивность высокоинтенсивного потока кислорода уменьшают до интенсивности потока кислорода очистки.

3. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что высокоинтенсивный поток кислорода направляют на поверхность заготовки до или после зоны термохимической реакции по ходу зачистки.

4. Способ по пп. 1 — 3, о т л ич а ю шийся тем, что при температуре заготовки ниже 760 С расходы вспомогательного кислорода, кислорода очистки и высокоинтенсивного потока кислорода составляют соответственно 40-70 м /ч/см 70-100 м /ч/

/смг и 100-200 мз /ч/см

5. Способ по пп. 1 — 3, о т л ич а ю шийся тем, что при температуре заготовки выше 760 С расходы вспомогательного потока кислорода, кислорода очистки и высокоинтенсивного потока кислорода составляют соответственно 30-45 м /ч/см, 4570 м /ч/см и 70-150 м /ч/см .

6. Устройство для огневой очистки поверхности металлических заготовок, преимущественно точечных дефектов, содержащее головку с узлом очистки, выполненным в виде наружного и внутреннего блоков, между которыми образовано сопло для подачи кислорода очистки с отверстиями для подачи потоков подогревающего кислорода и горючего газа, и закрепленные на головке опорный башмак и размещенное под острым углом к его опорной поверхности сопло для подачи высокоинтенсивного потока кислоИзобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для выборочной очистки металла в цехах металлургических заводов. рода,отличающееся тем, что устройство снабжено соплом для подачи вспомогательного потока кислорода, закрепленным в сопле для подачи кислорода очистки и размещенным под острым углом к опорной поверхности башмака, а оси указанного сопла и сопла для подачи высокоинтенсивного потока кислорода размещены в плоскости, перпендикулярной опорной поверхности башмака.

7. Устройство по и. 6, о т л ич а ю щ е е с я тем, что отношение квадрата периметра выходного отверстия сопла для подачи высокоинтенсивного потока кислорода к площади равно (4-25)3!.

8. Устройство по пп. 6 и 7, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что угол между осью сопла для вспомогательного потока кислорода и опорной поверхностью башмака составляет 15-80 ь

9. Устройство по пп. 6 и 7, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что угол между осью сопла для подачи вспомогательного потока кислорода и опорной поверхностью башмака составляет

30-35

10. Устройство по пп. 6 — 9, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено корпусом, закрепленным на головке, а сопла для подачи вспомогательного потока кислорода и подачи высокоинтенсивного потока кислорода смонтированы в упомянутом корпусе.

11. Устройство по пп. 6 — 10, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что корпус снабжен клапаном для регулирования расхода высокоинтенсивногб потока кислорода.

Приоритет по пунктам:

05.11.79 по п. 6;

04.03.80 по пп. 7-11.

Цель изобретения — повышение производительности путем сокращения времени нагрева поверхности перед началом процесса. з . 1

Указанная цель достигается путем подачи на поверхность металла вспомогательного потока кислорода и образования узкой вспомогательной ванночки расплавленного металла на всем протяжении очистки. В местах дефектов на поверхность подают высокоинтенсивный поток кислорода, расширяющий вспомогательную ванночку и образующий ванночку шириной, равной ширине дефекта.

Цель изобретения достигается также путем применения устройства, снабженного соплом для подачи вспомогательного потока кислорода, размещенного под заданным углом к поверхности опорного башмака устройства, а также при использовании вспо-. могательного узла, содержащего сопло для подачи вспомогательного потока кислорода.

На фиг. 1 изображена схема реализации предлагаемого. способа; на фиг. 2 — то же, с использованием нескольких устройств для очистки и началом очистки у кромки заготовки; на фиг. 3 — то же, с использованием нескольких устройств для очистки и началом очистки на некотором расстоянии от кромки; на фиг. 4 схема термохимической реакции на поверхности заготовки; на фиг. 5— устройство для очистки, общий вид; на фиг. 6 — сечение А-А на фиг. 5; на фиг. 7 — устройство, вид спереди; на фиг. 8 — 11 — варианты размещения сопла для подачи вспомогательного потока кислорода.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Кромку 1 заготовки 2 размещают напротив устройства 3 для очистки, которое останавливают один раз в процессе очистки. Из трубопроводов 4 и 5 ,подают и зажигают горючий газ и кис,лород, образующие подогревающее пла.мя, направленное на участок 6. Иэ трубопровода 5 кислород подают в conho для вспомогательного потока кислорода (на фиг. 1 не показано) и этот поток экзотермически реагирует с нагретым участком 6 изделия, образуя вспомогательную ванночку 7 расплавленного металла с шириной, равной 10-30 мм. В это время начинают относительное перемещение устройства для очистки и заготовки. Устройство 3 перемещается над заготов!

7096! 4

l0

55 кой 2 в направлении стрелки А. Когда вспомогательная ванночка расплав ленного металла достигнет подлежащего удалению точечного дефекта 8, производят следующие операции.

Не прерывая относительного перемещения устройства и заготовки из сопла 9 во вспомогательную ванночку 7, подают высокоинтенсивный поток кис-. лорода. Вспомогательная ванночка 7 быстро распространяется до ширины .точечного дефекта, равной 100-300 мм.

Одновременно из сопла для подачи кислорода очистки (на фиг. 1 не покаэано) подают поток кислорода очистки. Происходит очистка заготовки от точечного дефекта. После того, как высокоинтенсивный поток кислорода расширит вспомогательную ванночку, его интенсивность уменьшают,до интенсивности потока кислорода очистки, а поток кислорода очистки отключают. После очистки заготовки от точечного дефекта потоки высокоинтенсивного потока кислорода и кислорода очистки отключают и оставляют только поток вспомогательного кислорода, который образует следующую вспомогательную ванночку 10 расплавленного металла. Таким же образом происходит очистка точечного дефекта 11 и образование вспомогательной ванночки 12 расплавленного металла.

Аналогичным образом осуществляют очистку поверхности заготовки с использованием трех устройств 13, 14 и 15 для очистки, в том случае, если зачистку начинают с кромки 1 заготовки (фиг. 2) или начинают очистку на некотором расстоянии d от кромки 1 (фиг. 3).

На фиг. 4 показана схема типичной термохимической реакции вспомогательного потока кислорода 16 на поверхности заготовки 2, образующего реакционную зону R. Металл удаляется с поверхности заготовки на глубину 2 (обычно 1,5-2 мм). Высокоинтенсивный поток кислорода 17 направляют на поверхность в зону R до или после зоны К по ходу очистки, совпадающей со стрелкой А.

Если исходная температура эаготовки ниже 760 С, интенсивность вспомогательного потока кислорода должна находиться в пределах от 40 до 70 м /ч/см, предпочтительно

1170961 до 65 м /ч/см . Если температура заготовки выше 760 С, интенсивность вспомогательного потока кислорода должна составлять от 30 до 45 м /ч/

/см, предпочтительно около 40 м /ч/

/см . При этих интенсивностях квадратное сопло со стороной 6 мм будет давать вспомогательную ванночку расплавленного металла шириной около 10

10-20 мм.

При исходной температуре заготовки ниже 760 С расход высокоинтенсивного потока кислорода должен составлять от 100 до 200 м /ч/см, t5 предпочтительно 115 м /ч/cM

Интенсивность высокоинтенсивного потока кислорода должна составлять от 70 до 150 м /ч/см, когда температура заготовки выше 760 С, причем 20 наиболее предпочтительна интенсивность 95 м /ч/см .

Интенсивность потока кислорода очистки должна составлять от 40 до 100 м /ч/см при очистке поверхности заготовки с начальной темпео ратурой ниже 760 С, при интенсивности примерно 80 м /ч/см, как наиболее предпочтительной. При начальной температуре заготовки больше ЗО

760 С интенсивность потока кислорода пайки должна составлять от 45 до 70 м /ч/см, и наиболее предпочтительно бб м /ч/см .

Распыление вспомогательной ванночки расплавленного металла происходит очень быстро, почти мгновенно, и не зависит от ширины ванночки.

Устройство 3 для огневой очистки содержит головку 18, наружный 19 40 и внутренний 20 блоки, между которыми образовано сопло 2 1 для подачи кислорода очистки. В наружном блоке 19 выполнены отверстия 22 и 23 для подачи соответственно потоков 45 горючего газа и подогревающего кислорода.

Во внутреннем блоке 20 выполнены отверстия 24 для подачи потоков горючего газа. На головке 18 закреплен башмак 25, перемещающийся по заготовке 2 и сохраняющий постоянное расстояние от заготовки до устройства 3.

Кислород и горючий гаэ подают по трубопроводам 4 и 5 соответственно.

По трубопроводу кислород поступает к соплу 26 (фиг. 7) для подачи вспомогательного потока кислорода.

Сопло 26 помещается внутри сопла 21, подающего поток кислорода очистки.

Через трубопровод кислород подается к частям сопла 21, подающего поток кислорода очистки, находящимся снаружи сопла 26 для подачи вспомогательного потока кислорода. При этом клапаны V и V, регулируют вспомогательный поток кислорода и поток кислорода очистки соответственно.

Сопло 9 подает высокинтенсивный поток кислорода для распыления вспомогательной ванночки расплавленного металла. В этом варианте сопло 9 установлено снаружи устройства для очистки, например на кронштейне 27, закрепленном на головке 18.

Отношение квадрата периметра выходного отверстия 28 сопла для подачи высокоинтенсивног0 потока кислорода к площади равно (4-25)Й.

Оси сопла 9 для подачи высокоинтенсивного потока кислорода и сопла 26 для подачи вспомогательного потока кислорода лежат в плоскости, перпендикулярной опорной поверхности башмака 25.

Ось сопла для подачи вспомогательного потока кислорода размещена под острым углом к опорной поверхности башмака и угол имеет два диапазона размеров: 15-80 и 30-35

Возможно размещение сопла 26 для подачи вспомогательного потока кислорода в наружном блоке 19 (фиг. 8), во внутреннем блоке 20 (фиг. 9) или снаружи устройства 3 над наружным блоком 19 (фиг. 10).

Возможно также закрепление сопел 9 и 26 в корпусе 29 (фиг. 11), закрепленном на головке 18. Сопла 9 и 26 соединены трубопроводом 30 с источником кислорода.

В соплах закреплены клапаны 7 и V для регулирования расходов соот2 ветственно высокоинтенсивного потока кислорода и потока вспомогательного кислорода.

Устройство работает следующим образом.

Через отверстия 22 и 24 подают горючий гаэ, а через отверстие 23— кислород. При поджиге образуется подогревающее пламя, направляемое на очищаемую поверхность. В начале процесса через сопло 26 для подачи вспомогательного потока кислорода

1170961 на поверхность заготовки подают кислород, образующий вспомогательную ванночку расплавленного металла.

Через сопло 9 подают высокоинтенсив; ный поток кислорода, расширяющий вспомогательную ванночку в месте расположения на заготовке точечного дефекта. После этого через сопло 21

5 подают кислород очистки и осуществляют процесс очистки.

23

22

21

1170961

l 17096i

Составитель M. Новик

Редактор М.Петрова Техред Ж.Кастелевич Корректор В.Бутяга

Заказ 4719/56 Тираж 1086 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4