KR800000535B1 - 연동식 배열로 사용하기 위한 스폿트 스카아핑 노즐 - Google Patents

Abstract

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Description

연동식 배열로 사용하기 위한 스폿트 스카아핑 노즐

제1도는 본 발명에 따라 연동식으로 배열된 노즐이 장치된 3개의 스카아핑 단위체 집합의 투시도.

제2도는 제1도 A-A선을 따라 보인 스카아핑 단위체내에 사용되는 3개의 밀착된 스카아핑 노즐의 정면도.

제3도는 제2도에서 연동식 배열로 나타낸 노즐 방출 오리피스의 앞면은 단면도로 예시한 것이고,

제4도 및 제5도는 본 발명에 따르는 노즐 방출 오리피스의 다른 구체형의 앞면을 단면으로 나타낸 것이며,

제6도는 작업편의 선택적 다중 절취 및 스폿트 스카아핑을 하기 위해 제2도에서 보인 장치가 작용하는 방법을 예시한 평면도.

본 발명은 결함이 있는 작업편 표면의 특정 영역으로부터 금속을 열화학적으로 제거하는 것에 관한 것으로, 일반적으로 이를 스폿트 스카아핑(spot scarfing)이라고 하는데, 특히 다수의 인접한 노즐(nozzle)들이 원하는 절취폭에 상응하여 사용되는 선택적 단일통과성 핀- 프리이(fin-free) 스폿트 스카아핑에 적합한 스카아핑 노즐에 관한 것이다.

선택적인 스폿트 스카아핑에서, 다수의 인접한 각 스카아핑 노즐은 금속 작업편의 이동 통로에 걸쳐 횡으로 간격지워져 있고, 전체 작업 표면이 아니라 단지 표면 결함을 가진 영역만을 제거하기 위해 선택적으로 동작된다. 이와같은 선택적 스폿트 스카아핑에서 요구되는 것은, 모든 표피제거 절취가 핀-프리이로 되어야 할 뿐만 아니라 그것이 인접한 절취부와 겹친다든지 절취부들 사이에 과도하게 높은 융기부를 만들어도 안된다. 스카아핑 절취부의 경계선을 따라 산화되지 않은 금속 부착물의 핀(fin)이나 융기부를 형성하지 않고, 금속 몸체에 불규칙하게 위치하고 있는 결함부를 개별적으로 스카아핑할 수 있는 스폿트 스카아핑 노즐은 이미 본 발명인이 심사중인 미국특허 출원 일련번호 제607,888호에서 제안된 바 있다.

스폿트 스카아핑 기계의 바람직한 구체형에서는 각각 옆으로 서로 밀착해 있는 다수의 인접한 스카아핑 노즐들이 사용되어, 한번 지나감으로써 스카아핑될 수 있는 금속의 폭을 늘릴 수 있게 한다. 이와같은 기계는 작업편 전체의 표면을 제거하거나 또는 불규칙하게 위치하고 있는 결함부를 선택적으로 스카아핑 하도록 사용될 수 있다. 그런 기계는, 적당한 스카아핑 장치부분을 동작시키고 중단시키도록 신호를 보내는 자동제어 시스템과 함께 결합하여 사용하면 특히 좋다.

개개의 스폿트 스카아핑 노즐을 많이 사용하는 스카아핑 방법은 앞서 언급한 본 발명인의 출원에 설명되어 있는데, 이 방법에서는 노즐을 상호간의 밀착 부위 아래에 있는 작업편 부위가 스카아핑 되지 않고 남는다. 이것은, 개개의 핀-프리 스카아핑 노즐이 만드는 절취부가 노즐의 방출 오리피스의 폭 보다 좁기 때문에 생긴다. 그래서 만약 2개 또는 3개의 노즐을 옆으로 정열시켜 사용하여 단일 통과로써 2개의 인접한 절취부를 만들면 절취부 사이에 스카아핑되지 않은 부분이 남을 것이다. 결과적으로 만약 노즐의 폭과 같거나 더 넓은 결함부를 스카아핑 하려면 적어도 두 번 연속의 일부 겹치기로 절취를 해야한다. 이것은 시간상, 동작비용상 그리고 산출손실상 비경제적이다.

본 발명의 목적은 핀-프리 절취를 노즐 자체와 같은 폭으로 할 수 있는 스폿트 스카아핑 노즐을 제공하려는 것이다.

다른 노즐들과 옆으로 함께 동작하여, 각 절취부 사이에 좋지못한 융기부나 홈을 형성하지 않고 연속적인 핀-프리스카아핑 절취를 할 수 있는 스폿트 스카아핑 노즐을 제공하려는 것이 또한 본 발명의 목적이다.

또 다른 목적은 스카아핑 절취의 경계부에 따라서 생기는 핀의 형성을 방지하면서, 적어도 스카아핑 노즐의 폭과 같은 스카아핑 절취를 할 수 있는 스폿트 스카아핑 방법을 제공하려는 것이다.

스카아핑 절취부의 경계선을 따라 핀이 형성되는 것을 피하면서 금속체의 스카아핑 결함부를 선택적으로 스카아핑 하기 위한 산소 방출 노즐은, 적어도 그 결합된 노즐들의 폭과 같은 스카아핑 절취를 하기 위해 서로 결합되어 옆으로 동시에 동작하기에 적합한 것이다. 이 노즐의 구성은 다음과 같다. 즉, 산소가스의 통로는 노즐 방출 오리피스에서 끝나고, 오리피스의 특징은 중앙부분과 최소한 하나의 말단부를 가지는데, 중앙부분은 평행한 상, 하 에지로 되어 있고 균일한 세기의 절취용 산소의 판형태 스트림을 스카아핑될 금속체에 걸쳐 발출하기에 적합하게 되어 있으며, 말단부는 최소한 그 하나의 에지가 경사져 있는데, 방출 오리피스 말단부의 높이가 오리피스의 옆쪽 에지로 향해 갈수록 점점 낮아지되 옆쪽 에지에 도달한 곳의 높이가 0이 아니어서, 산소 스트림의 세기를 오리피스 에지로 갈수록 약하게 하여, 그 에지에서 방출된 산소의 흐름이 작업편을 스카아핑 하기에는 불충분 하지만 노즐의 폭 이상으로 핀-프리스카아핑 절취를 하기에는 충분한 세기까지로 약화된다. 그리하여, 다수의 노즐들이 미리 선택된 폭의 핀-프리절취를 하도록 옆으로 붙어서 동작할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구체형에서는 오리피스가 하나가 아닌 두 개의 말단부를 가지므로 배열에만 사용될 수 있다. 이 배열에서 말단부가 없는 오리피스의 에지는 동일형 노즐의 상응한 에지에 밀착되어 있다. 즉 오리피스의 말단부는 원하는 절취폭에 따라 다른 노즐에 대해 자유로이 있거나 밀착되거나 한다. 따라서 단 하나의 말단부만 갖는 노즐에 대해, 오리피스의 중앙부부은 그 말단부로부터 오리피스의 반대쪽 에지로 뻗어 있는 오리피스 폭에 상응한다. 2개의 말단부를 갖는 노즐에 대해서는, 그 중앙부분이 양 말단부사이의 오리피스 폭으로 이루어진다.

본 발명의 또 다른 관점은 다음으로 구성되어 있다. 즉, 금속체의 표면으로부터 결함부를 선택적으로 스카아핑 하는 공정으로서, 그 공정에서는 시이트와 같은 엷은 산소 기류가 열화학적인 반응을 만들기 위해 스카아핑 노즐로부터 용융된 금속의 반응구역에 대해 비스듬히 향해가고, 또, 금속표면의 길이를 따라 반응을 계속하여 원하는 스카아핑 절취를 하기 위해 산소 스트림과 금속 표면사이에 상대적인 이동이 만들어진다. 개선된 점은 다음과 같다. 스트림의 에지에서의 산소의 흐름을 제한하여 그 에지에서 산소 스트림의 세기를 점점 약화시켜, 스트림 옆쪽 에지에서의 산소의 흐름은 작업편을 스카아핑 하기에 불충분하지만 최소한 노즐의 폭 이상을 핀-프리스카아핑 하기에는 불충분한 세기로 해줌으로써, 절취부의 에지를 따라 핀이 형성되는 것을 피하면서 적어도 노즐의 폭 만큼 넓은 스카아핑 절취를 제공해준다. 그럼으로써 미리 선택된 쪽의 핀-프리 절취를 하기 위해 다수의 스카아핑 노즐들이 옆으로 연결되어 동작할 수 있다.

이하 본 발명을 도면에 따라 상세히 설명하면, 제1도에서 개개의 인접하는 스카아핑 단위체(10)은 상,하의 예열장치(1)(2)를 갖고 있다.

상부 예열장치(1)의 하면(5)와 하부 예열장치(2)의 상부면(6)에는 방출 오리피스(8)을 가진 계속적으로 슬로트 스카아핑을 하는 산소노즐(7)이 있다.

제2도에서는 제1도의 A-A선의 단면을 표시하는 상, 하의 예열장치(1)(2)를 갖는 3개의 인접하는 스카아핑 단위체(10)의 노즐로 방출하는 오리피스(8)은 중앙부(c)를 가지며, 오리피스(8)의 높이는 일정하므로 이 중앙부로 인하여 작업편의 표면을 일정하게 강하게 스치는 산소의 씨이트와 같은 기류를 방출시킬 수가 있는 것이다. 유량제한기(11)(12)는 옆쪽 에지(15)(16)에 삽입되는데 이들은 적은 변화량에서도 충분하게 그 말단에서 오리피스의 높이를 감소시켜 각 방출 오리피스(8)을 조절하게 하므로 말단(15)(16)으로부터 방출되는 산소기류의 강도는 산소가 흐르는 점에서 감소시켜 주는데 이는 스카아핑 절취부의 경계를 넘어서까 스카아핑 반응을 해 주기에는 불충분한 것인데 오리피스(8)의 폭(W)에 따라서는 앞에서 말한 바와 같이 스카아핑 절취부의 경계면 넘어까의 산소의 높은 온도의 기류를 불어주게 하면 충분히 해 줄 수도 있다.

스카아핑 노즐을 연동적으로 배치하여서 사용할 경우를 제2도에서 표시하였는데 산소의 흐름의 퍼짐은 오리피스의 말단에서 감소하는데 다수의 노즐의 배치로 되는 열린 말단(20)(21)에서 한정되는데 여기서 핀 형성이 문제로 된다. 밀착된 에지(22)(23)에서는 핀이 형성되지 않는데 각 오리피스의 인접한 절취부로부터 방출되는 산소의 흐름은 이들의 폭(W)과 그 폭이 같으므로 스카아핑 절취를 하는데는 충분하다. 그러므로 부분적으로 겹쳐져 있는 곳이나 또는 밀착되어 있는 에지(22)을 절취할 수가 있다. 이와 같은 것들은 밀착된 에지에서 경우에 따라서는 유량을 조절하지 않고도 이루어질 수 있으며, 만약 이들 단위체들이 연동적으로 배치되어 옆으로 연결되어 계속적으로 가동할 시에도 가능하다. 그러나 스폿트 스카아핑을 최대로 융통성 있게 확실하게 하려면 전체의 작업편의 표면을 한번 더 통과시켜서 여러 가지의 크기로 불규칙하게 존재하는 결함부를 선택적으로 스폿트 스카아핑시킬 수가 있다. 그러나 유량조절장치가 각 오리피스의 양말단에 있을 때에는 불가피한 것인데 이를 막기 위해서 스카아핑에 의한 결합물의 크기에 따라 연동적으로 배치하거나 또는 개별적인 절취노즐을 사용하는 것이다.

제6도에서는 제2도에서와 같이 노즐을 연동적으로 배치하여 지지케 하는 것을 표시하고 있는데, 사용은 선택적으로 하며, 한번의 통과로써 불규칙하게 위치하고 있는 결함부를 집단적으로 절취시키거나 스폿트 스카아핑하게 한다. 제6도에서는 다수의 인접되어 있는 스카아핑 단위체(71)(72)(73)(74) 및 (75)들이 표시되어 있는데, 이들의 각각은 경로(78)를 통하여 스카아핑 단위체에 산소와 연료가스를 공급한다. 작업편(W)의 표면상에 불규칙하게 위치한 결함부는 스폿트 스카아핑에 의하여 부위(81)(82)(83)(84) 및 (85)에 따라서 이루어진다. 이와 같은 스카아핑은 이후 다시 설명하겠는데 스폿트 스카아핑은 순간적으로 시작하게함이 좋다. 이와 같은 것들은 스카아핑 노즐을 결합시킴으로써, 효과적으로 이루어질 수가 있다.

인접한 스카아핑 단위체(71)(72)(73)(74) 및 (75)의 연동배열의 가동은 작업편(W)을 후라잉출발과 연결시킴으로써 이루어지는데 이는 영역(84)와 단위체(74)의 전방 끝(86)에 도달하게 하는 단위체(74)로써 만들어지며, 이 이후에는 시간조절 단위체(74)가 폐쇄되므로 영역(84)의 후면 끝(87)에 도달하게 되고 단위체(71)(72)가 후라이로서 출발하게 될 때까지 가동이 계속한다. 스카아핑 단위체의 연동배열은 작업편의 위를 통과하게 되는데, 단위체(72)는 시간조절이 끝날때의 결함부(82)의 배면 끝에 도달할 때까지 남아있다. 이와 같은 조작자나 기계적 또는 전기적 신호에 의해서 단위체(71)가 가동하고 있는 동안에 이루어진다. 단위체(74)는 (85)로 표시된 영역의 스폿트 스카아핑에 다시 시작하게 되면 되돌아간다. 영역(83)의 시작은 스카아핑 단위체의 연동 배열에 의해서 가까와지는데 영역(73)로 되돌아가며, 영역(74)는 영역(85)의 끝으로 되돌아가서 도착하게 된다. 스폿트 스카아핑이 완전하게 통과할 동안 단위체(75)는 멈추고 있으며, 이와 같은 작업 단위체들이 작업편 위를 통과하면 이 통과한 곳의 결함은 없어진다.

본 발명에서 가장 중요한 점은 스카아핑 노즐의 흐름 제한기가 옆쪽 에지에서 오리피스의 높이를 0으로 감소시키지 않는 점이다. 이것은 절취 결과가 오리피스 폭 보다 좁은 점까지 산소 스트림의 세기가 약화되는 것을 방지하기 위한 것이다. 말단에서나 옆쪽 에지에서의 노즐의 높이는 0보다도 큰 값까지 감소되는데 이로써 필-프리이 절취를 할 수가 있으며, 이는 작업편의 스카아핑되지 않은 부분으로부터 생기는 인접된 절취부 사이의 과도한 융기부나 홈이 형성됨이 없이 옆면을 서로 나란히 시켜서 작업편을 스카아핑하기 위해 노즐을 다수 결합시킬 수가 있는 것이다. 경우에 따라서 절취부는, 노즐의 측면에 때라 스카아핑 산소기류의 일부를 방출시킴으로써 넓게 할 수도 있다. 이와 같은 노즐의 측면은 임의로 개방할 수도 있는데, 위에서 말한 유량조절장치는 미리 정해둔 폭으로 절취부를 확장시켜 오리피스의 후면을 충분한 거리로 하므로 절취부의 경계면에 따른 핀의 형성을 필할 수 있다. 이와 같은 사실은 물론 스카아핑 절취가 오리피스의 쪽보다 더 큰 폭을 만들어 주게 하며, 이와 같은 스카아핑 반응은 핀-프리이 절취의 발생에 필요한 스카아핑 조건의 폭을 더욱 안정하게 해주는 것이다.

방출 오리피스(8)의 모양은 유량제한기(11)(12)와 상하의 예열단위체(1)(2)로써 형성되는데 이는 특히 제3도에서 상세히 표시되어 있으며, 여기서는 오리피스의 전면의 횡단면도로써 표시하고 있다.

본 발명에서의 전형적인 오리피스는 폭(W)이 약 200-300mm이고, 높이(H)는 약 6.5mm이며, 말단에서의 높이(d)는 약 2mm이다. 방출 오리피스의 하부에지는 오리피스의 말단으로부터 거리(b)에서 각도(α)로 경사져 있으며, 말단부는 중심부분(c)에서 에지로 평행하게 짧은 부분(e)로 되어 있다. e의 거리는 약 6.5mm이나 제로부터 높이(H)의 값은 2배의 범위내에 있다. d의 값의 b와 e의 고정치는 경사각(α)와 같은 범위인데 대체로 약 5-30°이다. d/H의 비는 약 1 : 6에서 1 : 2의 범위이다. 가장 좋은 조작 조건에서는 경사각도(α)가 10°일 때 d/H 및 b/H의 비는 약 1 : 3과 5 : 1이 바람직하다. 폭(W)의 치수는 대단히 그 폭이 큰 것인데, b,d 및 H의 값은 핀-프리이 절취를 만들때까지의 위에서의 설명에서와 같다.

제4도는 본 발명의 제3도에서의 오리피스와 유사한 구체형인데 오리피스의 중심부에서 에지로 짧은 부위가 평행됨에 관계되는 에지에서 끝나지 않는 경사에지를 제외한 것이다. 제3도에서는 경사각도(α)는 5-30°의 범위이다. 가장 효과적인 조작에서 d/H 및 b/H의 비는 약 1 : 3과 4 : 1이 바람직하며, 경사각(α)는 10°이다.

본 발명의 실시예 이외에도 제3도 및 제4도와 제5도에서 표시된 전형적인 커어브를 가진 오리피스의 직선상으로 경사된 에지를 가진 것도 있다.

이와 같은 실시예들은 말단(일반식 : b-e를 주게 된다)에서 경사 부분의 폭의 비는 경사부분의 높이(H-d)가 약 1 : 2에서 1 : 10이며, 1 : 5의 비가 좋다. 제4도 및 제5도의 실시예에서 e=0이다.

Claims (1)

1. 스카아핑 절취부의 경계를 따라 핀이 형성되는 것을 막으면서 금속 몸체의 결함부를 선택적으로 스카아핑 하기 위한 산소 방출 노즐(70)은, 다른 노즐들과 결합하여 옆으로 연결되어, 최소한 결합된 노즐들의 폭만큼 넓은 스카아핑 절취부를 만들기 위해 동시동작을 하기에 적합하며, 그 노즐의 구성은, 산소가스통로가 노즐 방출 오리피스(8) 내에서 끝나고, 오리피스(8)은 중앙 부분(c)와 적어도 하나의 말단부(15)(16)을 가지고 있으며, 중앙부분(c)는 평행한 상하 에지로 되어 있고, 균일한 세기의 절취용 산소의 시이트형 스트림을 스카아핑될 금속체에 걸쳐 방출하기에 적합하게 되어 있으며, 말단부(15)(16)은 최소한 그 하나의 에지가 경사져 있는데, 방출 오리피스 말단부의 높이가 오리피스의 옆쪽 에지로 갈수록 점점 낮아지되, 옆쪽 에지에 도달한 곳의 높이가 0이 아니어서, 산소 스트림의 세기를 오리피스 에지로 갈수록 약하게 하여, 그 에지에서 방출된 산소의 흐름이 작업편을 스카아핑 하기에는 불충분하지만 노즐의 폭 이상으로 핀-프리 스카아핑 절취를 하기에는 충분한 세기까지로 약화됨으로써, 다수의 노즐들이 사전 선택된 폭의 핀-프리 절취를 하도록 옆으로 연결되어 동작할 수 있는 특징을 지닌 연동식 배열로 사용하기 위한 스폿트 스카아핑 노즐.

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