CN101012931B - 炼钢连铸割嘴 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种切割质量高、速度快而耗能小的炼钢连铸割嘴。包括分别设有通孔并相互连接的嘴芯和芯座，套装于该嘴芯上的嘴芯套管，混气室，设于芯座上并分别与所述混气室连接的燃气孔和预热氧孔；由所述芯座通孔和嘴芯通孔连接构成高压氧孔，所述高压氧孔依次由呈圆台形的收敛段、分别呈圆柱形的扩张段和加速段构成。
Description
技术领域 本发明涉及一种金属切割装置，尤其涉及一种炼钢连铸割嘴。
背景技术 随着冶炼技术及工艺的日益完善，提高铸坯的拉坯速度是一个趋势，板坯火焰切割机的切割作业是在线完成的，并且与铸坯的移动保持同步。由于受到场地及工艺的限制，切割的铸坯定尺尺寸尽可能短些，因此割嘴的切割速度成了提高连铸生产效率的瓶颈口，因此要求更高的连铸切割速度，以满足日益提高的拉坯速度的需求。此外，切割割缝的金属损耗越来越被重视。同时对切割断面的质量也提出了更高的要求，切断面要求平整、挂渣要少，现有的连铸割嘴因其结构原因，其燃气平射喷出造成火力不集中，不仅使切割缝隙大、切割面不平整，上塌边，下挂渣，而且切割速度不高、耗能大，切割成本高。且熔渣易粘住割嘴而堵塞导致回火现象，割嘴易损坏。
发明内容 本发明的目的是提供一种火力集中，切割质量高、速度快而耗能小的炼钢连铸割嘴。
本发明的技术方案包括设有通孔的芯座、与该芯座连接的设有通孔的嘴芯、套装于该嘴芯上的嘴芯套管、以及位于所述嘴芯上分别连接于所述芯座和嘴芯的通孔的混气室，由芯座通孔和嘴芯通孔连接构成高压氧孔；所述芯座上绕高压氧孔分别设有若干个呈轴向贯通与所述混气室连接的燃气孔和若干个预热氧孔，其特征是所述高压氧孔依次由呈圆台形的收敛段、分别呈圆柱形的扩张段和加速段构成。
所述芯座呈一圆台形，该圆台形芯座外周壁由两个相间隔的凹形环槽分割而形成三个圆台环，所述若干个燃气孔和预热氧孔分别对应设于位于中间和位于嘴芯芯头一端的圆台环上；所述各预热氧孔和各燃气孔分别一一对应联通后再延伸至与所述混气室连接。
所述嘴芯由芯体和芯头连接组成，该芯头靠外侧的一段呈圆台形，与芯体连接的一段呈圆柱形，芯头的直径大于芯体，在芯头外周壁上设有呈径向贯通的若干条凹槽；所述嘴芯套管管孔的形状与所述芯头外周表面形状相对应，并与该芯头贴面接触配合或松配合套罩于所述嘴芯上，且该嘴芯套管的靠外侧一端管壁的端面向外长出所述芯头端面；混气室由嘴芯外壁、芯座的环形端面和嘴芯套管内壁构成；所述嘴芯通过螺纹方式与所述芯座连接。
所述高压氧孔的圆台形收敛段的圆台底面一端的孔径为2mm-8mm，另一端直径为1.5mm-6mm，其长度为16mm--40mm；分别为圆柱形的扩张段和加速段的孔径分别为2.5mm-10mm和1mm-4mm，其长度分别为16.5mm-62mm和4.5mm--18mm。
所述设于芯座上的燃气孔和预热氧孔分别为2-20个，其孔径分别为0.3mm-1.2mm和0.6mm-2.4mm，两孔联通后延伸至与混气室连接的一段孔径为0.6mm-4.8mm。
所述芯头呈圆柱形状的部分其长度为3.5mm-14mm，呈圆台形状的部分其长度为4.5mm-18mm；所述芯头上所设的凹槽为9-30条，其宽度和深度分别为0.03mm-1.51mm和0.03mm-2.5mm。该嘴芯套管的靠外侧一端管壁的端面向外长出所述嘴芯芯头端面0.1mm-2.2mm。
所述高压氧孔的圆台形收敛段的圆台底面一端的孔径为4mm，其另一端孔径为2.9mm，其长度为20mm；分别为圆柱形的扩张段和加速段的孔径分别为5mm和1.9mm，其长度分别为31mm和9mm。
所述分别设于相应的圆环台上的燃气孔和预热氧孔各为10个，其孔径分别为0.6mm和1.2mm，两孔联通后延伸至与混气室连接的一段孔径1.2mm。
所述芯头呈圆柱形状的部分其长度为7mm，呈圆台形状的部分其长度为9mm；所述芯头上所设的凹槽为19条，其宽度和深度分别为1.3mm和2.1mm；所述嘴芯套管的靠外侧一端管壁的端面向外长出所述嘴芯芯头端面1.9mm；所述混气室的长度为15mm。
所述割嘴嘴芯和嘴芯套管用不锈钢或铜材镀铬材料制成。
本发明的割嘴由于高压氧孔采用上述结构，随切割点的延长燃气在最后喷出的燃烧点更集中，形成高温、压火焰束，提高切割速度和精度，并可节约燃气50％，降低切割成本70％，割损小，割缝只有1-2mm，割面平整，钢坯上缘不塌边、下缘不挂渣，切割速度快，割嘴采用不锈钢或钢材镀铬材料制成，切割时割嘴不粘钢渣，割嘴使用寿命长。
再者割嘴分成嘴芯、芯座和嘴芯套管三个可拆卸式的独立部件，易于加工制造便于维护和检修，同样可以节约成本。
附图说明图1为本发明连铸割嘴结构示意图。
具体实施方式如图1所示，由柱状芯体2与其形状呈圆柱形和圆台形二部分构成的芯头3组成嘴芯，由其芯体2一端通过螺纹与圆台形芯座1圆台的底面一端连接；芯头3其圆柱部分的长度为7mm，圆台部分的长度为9mm，其最大外径大于芯体2的最大外径；芯头3上绕其周壁均匀布设的凹槽4为19条，其宽度和深度分别为1.3mm和2.1mm。
其嘴芯套管6的管孔内周壁形状与芯头3外周壁表面形状相对应，并通过设于圆台形芯座1圆台底面一端上的台阶与芯头3外周壁表面贴面接触配合而套罩于嘴芯上，使芯头3上的各凹槽4形成一个个燃气通道，以使从割嘴喷出的燃气形成均匀的环形流线。嘴芯套管6的靠外侧一端的管壁端面向外长出芯头3相应一端端面1.9mm；嘴芯的长度31mm。
混气室5由嘴芯芯体2外壁、嘴芯芯头3的内侧环形台面、芯座1的环形端面和嘴芯套管6内壁构成，混气室5的长度为15mm。
在圆台形芯座1上所设的10个燃气孔8和10个预热氧孔9分别均匀布设于由两个环形凹槽在芯座1外周壁上形成的中间一个外凸的圆台环10和位于嘴芯一端的外凸的圆台环11上，其气体入口分别位于芯座1的两个凹槽侧壁上；各预热氧孔9向内侧方向倾斜至分别与相应的燃气孔8一一对应联通后再延伸至与混气室5连接；燃气孔8和预热氧孔9的孔径分别为0.6mm和1.2mm，两者联通后的孔径为1.2mm。
设于割嘴中央的高压氧孔由沿割嘴嘴芯方向依次呈圆台形的收敛段7、分别呈圆柱形的扩张段12和加速段13构成。割嘴采用不锈钢或钢材镀铬材料制成。割嘴圆台形芯座1的圆台锥度为30-45度。
高压氧孔应用空气动力学的原理设计其型腔，位于气体入口处的收敛段7对进入喷嘴的高压氧进行预加速，而位于中间部位的扩散段12则应尽量多的收集气体以聚集能量，为加速段13提供充分的加速气体，因此收敛段7的入口处(圆台底面)和出口处(圆台台面)的孔径一般分别设计为2mm-8mm和1.5mm-6mm，本实施例为4mm和2.9mm，其长度一般为16--40mm，本实施例为20mm；而扩张段12的孔径则相对应大些一般设计在2.5mm-10mm，其长度在16.5mm-62mm范围，本实施例分别为5mm和31mm；对位于气体出口段的加速段13，其孔径应尽量小，以减小气体的密度进一步增加气体的喷射速度，并在喷射时获得方向性较强的平行流线，设计时，在尽量减小加速段13孔径的同时，要考虑气体在喷射时必须要保证具有足够的切割能量，对于加速段13的长度设置尽量要长、短适宜，过长不仅增加阻力而且会增大割嘴的体积，过短不能获得较佳的方向性较强的平行流线，这既影响切割质量又浪费能源，因此其孔径和长度一般分别在1mm-4mm和4.5mm--18mm范围，本实施例分别为1.9mm和9mm。
本发明割嘴工作时的高压氧和燃气压力分别在0.5-0.7Mpa和0.01-0.02Mpa范围。
本发明由于高压氧孔的如此设置结构，在提高切割速度、切割质量的同时，相对于现有技术，可使燃气压力降低50％-70％，预热氧降低50％，高压氧降低40％-50％；燃气和氧气流量可分别降低至1.2千克/小时和20立方米/小时。还由于嘴芯芯头3上的各凹槽4同往轴线方向倾斜，因此喷射的混合燃气越往前越集中，使切割点的燃烧火焰束小，也可以达到既切割速度快、切割质量高又同样可以节约能源的目的。
Claims (10)
1.一种炼钢连铸割嘴，包括设有通孔的芯座、与该芯座连接的设有通孔的嘴芯、套装于该嘴芯上的嘴芯套管、以及由嘴芯外壁、芯座的环形端面和嘴芯套管内壁构成的混气室，由芯座通孔和嘴芯通孔连接构成高压氧孔；所述芯座上绕高压氧孔分别设有若干个呈轴向贯通与所述混气室连接的燃气孔和若干个预热氧孔，其特征是所述高压氧孔依次由呈圆台形的收敛段、分别呈圆柱形的扩张段和加速段构成。
2.由权利要求1所述炼钢连铸割嘴，其特征是所述芯座呈一圆台形，该圆台形芯座外周壁由两个相间隔的凹形环槽分割而形成三个圆台环，所述若干个燃气孔和预热氧孔分别对应设于位于中间和位于嘴芯芯头一端的圆台环上；所述各预热氧孔和各燃气孔分别一一对应联通后再延伸至与所述混气室连接。
3.由权利要求1所述炼钢连铸割嘴，其特征是所述嘴芯由芯体和芯头连接组成，该芯头靠外侧的一段呈圆台形，与芯体连接的一段呈圆柱形，芯头的直径大于芯体，在芯头外周壁上设有呈径向贯通的若干条凹槽；所述嘴芯套管管孔的形状与所述芯头外周表面形状相对应，并与该芯头贴面接触配合或松配合套罩于所述嘴芯上，且该嘴芯套管的靠外侧一端管壁的端面向外长出所述芯头端面；所述嘴芯通过螺纹方式与所述芯座连接。
4.由权利要求1所述炼钢连铸割嘴，其特征是所述高压氧孔的圆台形收敛段的圆台底面一端的孔径为2mm-8mm，另一端直径为1.5mm-6mm，其长度为16mm--40mm；分别为圆柱形的扩张段和加速段的孔径分别为2.5mm-10mm和1mm-4mm，其长度分别为16.5mm-62mm和4.5mm--18mm。
5.由权利要求2所述炼钢连铸割嘴，其特征是所述设于芯座上的燃气孔和预热氧孔分别为2-20个，其孔径分别为0.3mm-1.2mm和0.6mm-2.4mm，两孔联通后延伸至与混气室连接的一段孔径为0.6mm-4.8mm。
6.由权利要求3所述炼钢连铸割嘴，其特征是所述芯头呈圆柱形状的部分其长度为3.5mm-14mm，呈圆台形状的部分其长度为4.5mm-18mm；所述芯头上所设的凹槽为9-30条，其宽度和深度分别为0.03mm-1.51mm和0.03mm-2.5mm。该嘴芯套管的靠外侧一端管壁的端面向外长出所述嘴芯芯头端面0.1mm-2.2mm。
7.由权利要求1所述炼钢连铸割嘴，其特征是所述高压氧孔的圆台形收敛段的圆台底面一端的孔径为4mm，其另一端孔径为2.9mm，其长度为20mm；分别为圆柱形的扩张段和加速段的孔径分别为5mm和1.9mm，其长度分别为31mm和9mm。
8.由权利要求2所述炼钢连铸割嘴，其特征是所述分别设于相应的圆环台上的燃气孔和预热氧孔各为10个，其孔径分别为0.6mm和1.2mm，两孔联通后延伸至与混气室连接的一段孔径1.2mm。
9.由权利要求3所述炼钢连铸割嘴，其特征是所述芯头呈圆柱形状的部分其长度为7mm，呈圆台形状的部分其长度为9mm；所述芯头上所设的凹槽为19条，其宽度和深度分别为1.3mm和2.1mm；所述嘴芯套管的靠外侧一端管壁的端面向外长出所述嘴芯芯头端面1.9mm；所述混气室的长度为15mm。
10.由权利要求1所述炼钢连铸割嘴，其特征是所述割嘴嘴芯和嘴芯套管用不锈钢或铜材镀铬材料制成。
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