Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Flämmblockbaugruppe und ein Verfahren zum Flämmen eines Werkstückes, wie Bramme, Block oder Knüppel, nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 6. Die Flämmblockbaugruppe weist einen oberen Vorheiz ^¬ block, einen unteren Vorheizblock, einen dazwischen ausgebildeten Flämmschlitz und einem Gleitblock mit Gleitstücken zum Führen der Flämmblockbaugruppe am zu flämmenden Werkstück auf, wobei zumindest im oberen Vorheizblock eine Mehrzahl von Kanälen zum Zuführen und Verteilen von Heizgas, Heizsauerstoff und zusätzlichem Sauerstoff zu Aus ^¬ strömöffnungen zum Erzeugen von Flammen, sowie gegebenenfalls Wasserkanäle zur Kühlung zumindest des oberen Vor ^¬ heizblockes ausgebildet sind, wobei der obere Vorheizblock zweiteilig ausgebildet ist und aus einem Grundteil und ei ^¬ nem wechselbaren Oberteil besteht.

Flämmschnitte werden üblicherweise dadurch eingeleitet, dass zunächst eine Kante oder ein Bereich auf der Werk ^¬ stückoberfläche auf Eisenzündtemperatur erhitzt wird. Die Breite des Bereiches ist normalerweise auch gleich der der gewünschten Flämmbahn. Ein Flämmsauerstoffström wird dann auf den auf Eisenzündtemperatur erhitzten Bereich aufgeblasen und es erfolgt eine Relativbewegung zwischen Flämmsau- erstoffstrom und Werkstück, wodurch der Flämmschnitt entsteht .

Bei einem Flämmbrenner wird das Brenn- bzw. Heizgas in der Regel über die ringförmig angeordneten Gaszufuhrkanäle zu einem Flämmblock geführt, wo es mit dem über die zentrale Gaszuführung transportierten Heizsauerstoff vermischt wird und das Brenngemisch bildet. Flämmbrenner werden für unterschiedliche Anwendungszwecke verwendet. So entstehen bei ^¬ spielsweise beim Abkühlen der durch Gießen hergestellten Brammen oder Blöcke an deren Oberfläche häufig unerwünschte Risse, die durch das Flämmbrennen entfernt werden können. Entsprechendes gilt auch für Grate oder Bärte, die beim Verarbeiten der Brammen, z. B. durch Schneiden entstehen. Die Flämmbrenner werden zur Beseitigung der Oberflächenfehler entlang der betroffenen Flächen geführt, was mit einem manuell geführten Brenner oder einem Flämm-Automat gesche ^¬ hen kann, bei dem an einem steuerbaren Roboterarm ein

Flämmbrenner befestigt ist. Der Flämmsauerstoff hobelt ge ^¬ wissermaßen die Oberfläche ab, wobei die Oberfläche ab ^¬ brennt und in der Regel eine sehr glatte Stahloberfläche zurück bleibt.

Insbesondere Brammen, Blöcke und Knüppel aus Stahl werden gewöhnlich konditioniert bzw. geputzt, indem Flämmbrenner längs der oberen, unteren und seitlichen Oberflächen eines solchen zu flämmenden Werkstückes bewegt werden, um normab ^¬ weichenden Gefügestrukturen und Oberflächenfehler, wie zum Beispiel Risse, Grate und Schlackeneinschlüsse, zu entfer ^¬ nen. 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 Heizsauerstoff und Heizgas aufnimmt und zu oberen und unteren Vorheizblöcken verteilt. Die oberen und unteren Vorheizblöcke sind mit Abstand voneinander angeordnet, um zwischen den zwei Blöcken einen Sauerstoff- Flämmschlitz auszubilden, durch den hindurch eine Sauerstoffmenge auf die Werkstückoberfläche geblasen wird, um ein Flämmen zu ermöglichen.

Derartige Blockbaugruppen eines Flämmbrenners werden auch als Vorwärm- oder Vorheizblöcke bezeichnet, weil bei diesen Vorheizflammen ausgetragen werden. Ein solcher Flämmbrenner ist aus der WO 2011/069539 AI bekannt und umfasst jeweils einen oberen und einen unteren Vorheizblock. Für die vorliegende Erfindung ist nur der obere Vorheizblock von Bedeutung .

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Flämmblockbaugruppe und ein Verfahren zum Flämmen von Werkstücken zu schaffen, die auf herstellungstechnisch einfache und kostengünstige Art ein allseitig über die gesamte Werkstücklänge geflämmtes Werkstück, wie Bramme, Block und Knüppel, im Inline-

Verfahren, bei dem der Flämmvorgang innerhalb eines Rollengangs einer Gießstranganlage stattfindet, erzeugen, das an ^¬ schließend ohne weitere Nachbearbeitung weiter verarbeitet werden kann.

Die Aufgabe wird vorrichtungsgemäß dadurch gelöst, dass das Oberteil durch Abstandsstege auf Abstand zum Grundteil po ^¬ sitioniert ist, die entweder am Grundteil oder vorzugsweise am Oberteil an dessen jeweiligen Seiten angebracht sind und dadurch einen in der Querschnittsform rechteckigen Strömungskanal für Heizsauerstoff bilden, der in drei Abschnit ^¬ te eingeteilt ist, wobei sich der Querschnitt des Strö- mungskanals während der Durchströmung in Strömungsrichtung der Medien im ersten Abschnitt vom Eintrittsbereich in den Strömungskanal bis hin zum mittleren Bereich durch geneigte Flächen verkleinert, im zweiten mittleren Abschnitt durch parallele Flächen konstant bleibt, im dritten Abschnitt durch geneigte Flächen vergrößert, so dass entlang der Durchströmung eine lavalförmig gestaltete Strömungsverbindung entsteht, die den Heizsauerstoff an den Austrittsöff ^¬ nungen aus der Strömungsverbindung auf Überschallgeschwin- digkeit beschleunigt.

Nach einer weiteren Ausbildung der erfindungsgemäßen

Flämmblockbaugruppe sind über und unter der Austrittsöff ^¬ nung für Heizsauerstoff in einem bestimmten Abstand davon eine Vielzahl von Austrittsöffnungen für Heizgas angebracht, die quadratisch, rechteckig, oval oder vorzugsweise rund, in einer Reihe oder in mehreren Reihen, parallel oder versetzt zueinander, ausgebildet und angeordnet sind. Darüber hinaus sind über den oberen Austrittsöffnungen für Heizgas im wechselbaren Oberteil dazu beabstandet eine Vielzahl von Austrittsöffnungen für die Ausströmung von zusätzlichem Sauerstoff quadratisch, oval oder vorzugsweise rund, in einer Reihe oder in mehreren Reihen, parallel oder versetzt zueinander, ausgebildet und angeordnet.

Bevorzugt ist das Oberteil mit dem Grundteil lösbar, vor ^¬ zugsweise verschraubt, verbunden. Weiterhin können zweckmä ^¬ ßigerweise das Oberteil mit dem oberen Vorheizblock, der obere Vorheizblock sowie der untere Vorheizblock mit dem Verteiler verschraubt sein, um gegebenenfalls einen Aus ^¬ tausch, eine Wartung und/oder Reinigung der Bauteile einfach zu gewährleisten. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Flämmblockbaugruppe münden die Ausströmöffnungen der zuge ^¬ hörigen Medienkanäle innerhalb des Grundteils und/oder Oberteils des oberen Vorheizblockes in einem vom diesem um- fassten Freiraum.

Die Aufgabe wird verfahrensgemäß dadurch gelöst dass wäh ^¬ rend des Anheizens des Werkstücks aus den Flämmschlitz eine gering dosierte Sauerstoffmenge durch den Flämmschlitz ausgeblasen wird, um ein Rückschlagen der Flammen zu verhindern, und während des Flämmvorganges durch eine lavalförmig gestaltete Strömungsverbindung mit Überschallgeschwindig ^¬ keitsaustritt des Heizsauerstoffs die Vermischung von Heiz- Sauerstoff und Heizgas außerhalb der Flämmblockbaugruppe in einem größeren Abstand von der Flämmblockbaugruppe entfernt stattfindet, und sich somit die höchste Verbrennungstempe ^¬ ratur ebenfalls in einem größeren Abstand von der

Flämmblockbaugruppe entfernt ergibt und gleichzeitig eine Beschleunigung des Anheizvorganges bewirkt wird.

Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist die besondere Anordnung als auch die besondere geometrische Gestaltung der Kanäle und Austrittsöffnungen für Heizgas und Heizsauerstoff, sowie die Gestaltung des oberen Vor ^¬ heizblocks als zweiteilige Ausführung, welche es erlauben, die Werkstückoberflächen von Brammen, Blöcken oder Knüppeln mit einem größeren Abstand „A" zwischen Flämmblockbaugruppe und Werkstückoberfläche vorzuheizen und zu flämmen. Durch den größeren Abstand „A" zwischen Flämmblockbaugruppe und Werkstückoberfläche bzw. Werkstückkante wird die untere Flämmblockbaugruppe nicht mehr durch herunterfallende

Schlacke und Eisenteile wesentlich beeinträchtigt. Mit die- ser erfindungsgemäßen Ausführung der Flämmblockbaugruppe können die zu bearbeitenden Werkstücke direkt vom Kantenbe ^¬ ginn an allseitig und gleichzeitig im sogenannten Inline- Verfahren, bei dem der Flämmvorgang innerhalb eines Rollen- gangs einer Gießstranganlage stattfindet, bearbeitet wer ^¬ den. Ein nach dem derzeitigen Stand der Technik verwendetes Flämmverfahren mit einem kleineren Abstand ,,B" zwischen Flämmblockbaugruppe und Werkstückoberfläche entstehendes und störendes, nicht geflämmtes Anfangsstück „C" entfällt. Es entsteht so ein komplett, allseitig geflämmtes Werk ^¬ stück, das ohne Nachbearbeitung weiterverarbeitet werden kann .

Durch die zweigeteilte Ausführung des oberen Vorheizblocks in ein Grundteil und ein wechselbares Oberteil wird über die gesamte Breite der Flämmblockbaugruppe ein rechteckiger Strömungs- bzw. Austrittskanal (nachfolgend nur als Strö ^¬ mungskanal bezeichnet) für den Heizsauerstoff gebildet. Durch die an beiden Seitenenden der entweder am Grundteil oder vorzugsweise am wechselbaren Oberteil angebrachten schmalen Abstandsstege hat der Strömungskanal für Heizsau ^¬ erstoff immer den gleichen rechteckigen Durchlassquerschnitt, der auch bei mehreren benachbarten Flämmblockbau- gruppen gewährleistet werden kann. Die jeweils gegenüber- liegenden Flächen, die den Strömungskanal zwischen Grundteil und Oberteil bilden, sind vom Eintrittsbereich in den Strömungskanal hinein so geneigt, dass sich der Querschnitt des Strömungskanals während der Durchströmung mit Heizsau ^¬ erstoff verkleinert. Im mittleren Bereich laufen die beiden sich gegenüberliegenden Flächen parallel, so dass der Querschnitt des Strömungskanals konstant bleibt. Vom mittleren Bereich hin zum Austritt aus der Flämmblockbaugruppe sind die jeweils sich gegenüberliegenden Flächen so geneigt, dass sich der Querschnitt des Strömungskanals während der Durchströmung vergrößert. Der so, im Längsschnitt betrach ^¬ tet, lavalformig gestaltete Strömungskanal beschleunigt den Heizsauerstoff beim Austritt aus dem Strömungskanal auf Überschallgeschwindigkeit.

Oberhalb des Strömungskanals für Heizsauerstoff sind im wechselbaren Oberteil Zuführungskanäle und ein Verteilerka ^¬ nal für eine Vielzahl von Austrittsöffnungen bzw. -kanälen für Heizgas quadratisch, rechteckig, oval oder vorzugsweise rund, in einem bestimmten Abstand vom Strömungskanal für Heizsauerstoff entfernt, in einer Reihe oder in mehreren Reihen, parallel oder versetzt zueinander, angebracht. Wei ^¬ terhin befinden sich im wechselbaren Oberteil über den zu- vor genannten Austrittsöffnungen bzw. -kanälen für Heizgas eine Vielzahl von Austrittsöffnungen bzw. -kanälen quadratisch, oval oder vorzugsweise rund, für eine zusätzliche Ausströmung von Sauerstoff, in einem bestimmten Abstand von den Austrittsöffnungen bzw. -kanälen für Heizgas entfernt in einer Reihe oder in mehreren Reihen, parallel oder versetzt zueinander. Diese zusätzliche Ausströmung von Sauerstoff fördert, ergänzend zur Ausströmung von Heizsauerstoff mit Überschallgeschwindigkeit aus dem lavalformig und mit im Querschnitt rechteckig gestalteten Strömungskanal, die mit diesem Verfahren verbundene Vermischung von Heizgas und Heizsauerstoff in einem größerem Abstand vom Flämmblock entfernt. Durch den größeren Abstand vom Flämmblock entfernt ergibt sich eine höhere Verbrennungstemperatur.

Der untere Vorheizblock ist mit einem Abstand zum oberen

Vorheizblock angeordnet und bildet über diesen Abstand ei ^¬ nem Schlitz für den Flämmsauerstoff . Unter dem Schlitz für Flämmsauerstoff befinden sich im unterem Vorheizblock Zuführungskanäle und ein Verteilerkanal für eine Vielzahl von Austrittsöffnungen, die quadratisch, rechteckig oder vorzugsweise rund, für die Zuführung von Gas in einem bestimmten Abstand vom Schlitz für Flämmsauer- stoff entfernt in einer Reihe ausgebildet und angebracht sind .

Die beschriebene höchste erreichbare Verbrennungstemperatur in einem größeren Abstand zwischen Flämmblockbaugruppe und Werkstückoberfläche bzw. Werkstückkante zum Vorheizen und Flämmen ermöglicht das Platzieren von Flämmblockbaugruppen rundum das Werkstück und somit zum gleichzeitigen Bearbeiten der Oberseite, der Unterseite und der beiden senkrechten Außenseiten des Werkstückes, ohne dass die Funktion da ^¬ runter befindlicher Flämmblockbaugruppen während des Vorheizens und Anflämmens wegen des weiteren Abstandes zum Werkstück, durch herunterfallende Schlacke und Eisenteile beeinträchtigt wird.

Während des Vorheizens des zu flämmenden Werkstückbereiches bzw. der Werkstückkante wird zum Verhindern eines Flammenrückschlages in den Flämmschlitz sowie für eine bessere An- heizwirkung eine gering dosierte Sauerstoffmenge durch den Flämmschlitz ausgeblasen. Gleichzeitig wird dadurch das Eindringen von Fremdpartikeln erschwert .

Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand eines Ausführungsbei- spiels, das in den Zeichnungen dargestellt ist, näher be ^¬ schrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Flämmblockbaugruppe mit ei ^¬ nem nicht näher zu beschreibenden Verteiler für die zum Flämmen benötigten Medien, während des Flämmvorganges an einem Werkstück,

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht der Flämmblockbaugruppe gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine vergrößerte Teilansicht X aus Fig. 1 in einer

Vorderansicht auf die Austrittseite der Medien,

eine vergrößerte Detailansicht Z aus Fig. 3, eine vergrößerte Teilansicht X aus Fig. 1 in ei ^¬ ner Seitenansicht,

Positionen von Flämmblockbaugruppen beim Anheizen und Flämmen gemäß dem Stand der Technik in Position „B" und gemäß der Erfindung in Position „A",

Positionen von Flämmblockbaugruppen beim Anheizen und Flämmen gemäß dem Stand der Technik, eine schematische Vorderansicht auf das zu fläm- mende Werkstück beim Inline-Flämmverfahren, und Fig. 9 eine vergrößerte Ansicht der Flämmblockbaugruppe gemäß Fig. 1 in einer alternativen Ausführungsform. Die Flämmblockbaugruppe 1 gemäß den Fig. 1 bis 9 besteht in den Grundbauelementen im Wesentlichen aus einem oberen Vorheizblock 2 und einem unteren Vorheizblock 3. Zwischen diesen ist ein Flämmschlitz 4 zum Zuführen von Sauerstoff aus- gebildet. Während des Anheizvorganges wird eine gering do ^¬ sierte Sauerstoffmenge durch den Flämmschlitz 4 ausgebla ^¬ sen, um ein Flammenrückschlagen in den Flämmschlitz 4 zu verhindern .

Des Weiteren ist am unteren Vorheizblock 3 ein Gleitblock 5 mit Gleistücken 6 zum Führen der Flämmblockbaugruppe 1 an einem zu flämmenden Werkstück 7, wie Bramme, Block oder Knüppel, angeordnet.

Der obere Vorheizblock 2 besteht aus einem Grundteil 8 und einem zweiten wechselbaren Oberteil 9, das mit dem Grundteil 8 verschraubt ist. Die am Oberteil 9 an beiden Seiten angebrachten Abstandsstege 10 gemäß den Fig. 3 und 4 bilden zusammen mit im mittleren Bereich parallelen Flächen 11 so- wie im Ein- und Austrittsbereich angebrachten unterschiedlich geneigten Flächen 12 einen rechteckigen Strömungskanal 13 für die Strömung von Heizsauerstoff 14. Damit bilden die für die Abstandsstege 10 einen Überschall-Geschwindigkeits ^¬ kanals für den Heizsauerstoff.

Im Grundteil 8 und im Oberteil 9 befinden sich insbesondere gemäß Fig. 5 Austrittsöffnungen 15 für Heizgas und weiterhin im Oberteil 9 Austrittsöffnungen 16 für zusätzlichen Sauerstoff. Die zusätzliche obere Strömung für Sauerstoff 17 unterstützt die Vermischung der Strömung für Heizgas 18 mit der mit Überschall austretenden Strömung für Heizsau- erstoff 14 in einem größeren Abstand „A" von der Flämmblockbaugruppe 1 gemäß Fig. 1 entfernt. Daraus resul ^¬ tiert eine höhere Verbrennungstemperatur ,,T" durch die Flamme 19 in weiterem Abstand „A" von der Flämmblockbau- gruppe 1 entfernt.

Im Grundteil 8 und im Oberteil 9 befinden sich gemäß den Fig. 1 und 2 Verteilerkanäle 20 und 21 mit zugehörigen Dichtungen 22, über welche das Heizgas zu den Austritt söff- nungen 15 verteilt wird. Weiterhin befinden sich im Grundteil 8 und im Oberteil 9 Verteilerkanäle 23 und 24, über die der Heizsauerstoff zum rechteckigen Strömungskanal 13 für Heizsauerstoff und der zusätzliche Sauerstoff zu den Austrittsöffnungen 16 für den zusätzlichen Sauerstoff ver- teilt werden.

Der rechteckige Strömungskanal 13 für Heizsauerstoff bildet mit dem mittleren Bereich parallelen Flächen 11 sowie im Ein- und Austrittsbereich angebrachte unterschiedlich geneigte Flächen 12 eine lavalförmige Strömungsverbindung 25 für die Strömung von Heizsauerstoff 14 und damit eine Aus ^¬ tritt söffnung 26 für Heizsauerstoff, wie in Fig. 5 darge ^¬ stellt .

Weiterhin münden in einer alternativen Ausführungsform gemäß Fig. 9 der Flämmblockbaugruppe 1 die Ausströmöffnungen 15,16,26 der zugehörigen Medienkanäle innerhalb des Grund ^¬ teils 8 und/oder Oberteils 9 des oberen Vorheizblockes (2) in einen vom diesem umfassten Freiraum (27) . Die Position der Flämmblockbaugruppe 1 beim Anheizen und Flämmen, dargestellt in Fig. 6, zeigt gemäß der Erfindung einen größeren Abstand „A" gegenüber der Position der

Flämmblockbaugruppen 1 ' gemäß dem Stand der Technik

(strichpunktierte Linie) beim Anheizen und Flämmen mit kleinerem Abstand ,,B" . Die Beeinträchtigung der unteren Flämmblockbaugruppen 1 bei kleinerem Abstand ,,B" durch die herunterfallende Schlacke und Eisenteile ist gut erkennbar, aber technisch nicht akzeptabel.

Fig. 7 zeigt die Position der Flämmblockbaugruppen 1 mit kleinerem Abstand ,,B" zwischen den Flämmblockbaugruppen 1 und dem Werkstück 7 beim Anheizen und Flämmen. Es liegt zwar keine Beeinträchtigung mehr durch herunterfallende Schlacke und Eisenteile vor, aber es entsteht das nicht ge- flämmte Anfangsstück „C" .

Liste der Bezugszeichen

1 Flämmblockbaugruppe

2 oberer Vorheizblock

3 unterer Vorheizblock

4 Flämmschlitz

5 Gleitblock

6 Gleitstück

7 Werkstück

8 Grundteil

9 Oberteil

10 Abstandsstege

11 Parallele Flächen

12 Geneigte Flächen

13 Rechteckigen Strömungskanal

14 Heizsauerstoff Strömung

15 Austrittsöffnung Heizgas

16 Austrittsöffnung Sauerstoff

17 Sauerstoff Strömung

18 Heizgas Strömung

19 Flamme

20 Kanäle Heizgas

21 Kanäle Heizgas

22 Dichtungen

23 Kanäle Heizsauerstoff

24 Kanäle Heizsauerstoff

25 Lavalförmige Strömungsverbindung

26 Austrittsöffnung des Heizsauerstoffs

27 Freiraum

A Größerer Abstand

B Kleinerer Abstand

C Anfangsstück

T Verbrennungstemperatur