CN114877330A - 一种切割氧流速为2.4m的燃气冶金切割割嘴 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及切割嘴技术领域,尤其涉及一种切割氧流速为2.4M的燃气冶金切割割嘴。该割嘴包括外壳、切割氧气通道、预热氧气通道、燃气通道和混合气体通道;所述切割氧气通道沿所述外壳的轴向设置在所述外壳内;所述切割氧气通道外周的所述外壳内设置若干个预热氧气通道,所述预热氧气通道的一端与所述混合气体通道连通;所述燃气通道沿所述外壳的径向设置在所述外壳内,且所述燃气通道的一端与所述混合气体通道连通;所述切割氧气通道的整体型线为流线型。本发明可以提高切割割嘴的切割氧气流速度,使其达到2.4马赫的超音速,提高了切割速度,改善了切割断面的质量。
Description
技术领域
本发明涉及切割嘴技术领域,尤其涉及一种切割氧流速为2.4M的燃气冶金切割割嘴。
背景技术
冶金连铸切割技术的基本特点是高速度、高质量、高稳定性、高使用寿命。连铸切割技术一直是由欧洲一些国家领跑,迄今为止,德国一些技术的切割氧气流速度已经达到了2.2马赫的超音速。而切割氧气流速度的提高有利于切割速度和切割厚度的提高,也就是说有利于提高切割效率和切割能力。在此之前,由于工厂的氧气管道提供的氧气压力、流量和纯度处于一个较低的水平,随着近几年的液氧使用面积逐渐扩大,形成了现在基本覆盖的现状,使得我国的超音速气体割炬割嘴得以一展身手,实现了我国自主研发的2.3M的超音速冶金连铸切割割炬割嘴和配套工艺规范。但是想要切割氧气流速度达到更高的速度,仍是现在需要解决的问题。
发明内容
鉴于现有技术的上述缺点、不足,本发明提供一种切割氧流速为2.4M的燃气冶金切割割嘴,其可以提高切割嘴的切割氧气流速度,使其达到2.4马赫的超音速,提高了切割速度,改善了切割断面的质量。
为了达到上述目的,本发明采用的主要技术方案包括:
本发明提供一种切割氧流速为2.4M的燃气冶金切割割嘴,包括外壳、切割氧气通道、预热氧气通道、燃气通道和混合气体通道;所述切割氧气通道沿所述外壳的轴向设置在所述外壳内;所述切割氧气通道外周的所述外壳内设置若干个预热氧气通道,所述预热氧气通道的一端与所述混合气体通道连通;所述燃气通道沿所述外壳的径向设置在所述外壳内,且所述燃气通道的一端与所述混合气体通道连通;所述切割氧气通道的整体型线为流线型。
进一步地,所述切割氧气通道包括切割氧气进口、喉部和切割氧气出口,直径由小到大依次为喉部、切割氧气出口、切割氧气进口,所述喉部靠近所述切割氧气进口设置。
进一步地,所述喉部直径为2.3-5.0mm。
进一步地,所述预热氧气通道的轴线与所述混合气体通道的轴线重合。
进一步地,所述混合气体通道的轴线与所述切割氧气通道的轴线之间的夹角为0-6°。
进一步地,所述预热氧气通道沿所述切割氧气通道的外周设置两层,内层的所述预热氧气通道与外层的所述预热氧气通道交错设置。
进一步地,所述预热氧气通道的数量为14-24个。
进一步地,所述燃气通道的轴线与所述切割氧气通道的轴线垂直。
进一步地,所述燃气通道的轴线与所述切割氧气通道的喉部位置相对设置。
本发明的有益效果是:
1、本发明提高了切割氧气流的流速,达到了2.4M,提高了切割速度,相对于现有技术提高了5-12%的切割速度,提高了生产效率。
2、采用双层火焰设计,改善了加热效果,改善了切割断面质量。
3、由于生产效率的提高,从而使得气体等能源介质的消耗得到减少,进一步减少了碳排放,为环保排放做出了相应贡献。
附图说明
图1为本发明一种切割氧流速为2.4M的燃气冶金切割割嘴的结构示意图;
图2为图1的右视图;
图3为图2的B-B剖视图;
图4为切割氧气通道的曲线图。
图中:1、外壳;2、切割氧气通道;21、切割氧气进口;22、喉部;23、切割氧气出口;3、预热氧气通道;31、预热氧气进口;4、燃气通道;41、燃气进口;5、混合气体通道;51、混合气体出口。
具体实施方式
为了更好的解释本发明,以便于理解,下面结合附图,通过具体实施方式,对本发明作详细描述。
实施例1:
参照图1至图3,本发明提供一种切割氧流速为2.4M的燃气冶金切割割嘴。该割嘴包括外壳1、切割氧气通道2、预热氧气通道3、燃气通道4和混合气体通道5。切割氧气通道2沿外壳1的轴向设置在外壳1内。切割氧气通道2外周的外壳1内设置若干环状分布的预热氧气通道3,预热氧气通道3的一端与混合气体通道5的一端连通,预热氧气通道3的另一端为预热氧气进口31。燃气通道4沿外壳1的径向设置在外壳1内,且燃气通道4的一端与混合气体通道5的一端连通,燃气通道4的另一端为燃气进口41。混合气体通道5的另一端为混合气体出口51。混合气体通道5沿切割氧气通道2的外圆周均布14-24个,且混合气体通道5的轴线与切割氧气通道2的轴线之间的夹角为0-6°。对整体火焰的形状产生一定的压缩作用,使火焰的热功率密度有所提高,改善了对钢坯的加热效果,对提高切割速度、改善切割质量有明显作用。预热氧气通道3和燃气通道4的数量与混合气体通道5的数量相同,均为14-24个。
其中,切割氧气通道2的整体型线为流线型。具体参照图4,图中横坐标为切割氧气通道2轴向的方向,纵坐标为切割氧气通道2径向的方向。切割氧气通道2采用空气动力学原理设计,整体型线为符合空气动力学设计的流线型曲线,设计合理,阻力小,使得切割氧气流速度达到了2.4M的超音速,有效地提高了切割速度,由于提高了切割氧气流的动能,从而提高了切割钢坯的穿透能力,以及熔渣排出能力,改善了切割质量。
具体地,切割氧气通道2包括切割氧气进口21、喉部22和切割氧气出口23。其直径由小到大依次为喉部22、切割氧气出口23、切割氧气进口21。喉部22靠近切割氧气进口21设置,且喉部22直径为2.3-5.0mm,以切割不同厚度的连铸钢坯。
其中,预热氧气通道3的轴线与混合气体通道5的轴线重合,保证火焰稳定。
其中,预热氧气通道3沿切割氧气通道2的外周设置两层,内层的预热氧气通道3与外层的预热氧气通道3交错设置。即混合气体通道5也为两层,内层的混合气体通道5与外层的混合气体通道5交错设置。本发明采用双层火焰设计,改善了加热效果,改善了切割断面质量。
其中,燃气通道4的轴线与切割氧气通道2的轴线垂直,以便于加工。燃气通道4的轴线与切割氧气通道2的喉部22位置相对设置,提高加热效果,以及切割质量。
本发明的切割割嘴采用预热氧气与YT-2型新型工业燃气,形成预热氧气火焰进行切割。具体的切割工艺流程为:
a)预热氧气与YT-2型新型工业燃气以3.5:1的比例在割嘴内部进行混合后,喷出燃烧,形成预热火焰,火焰稳定且温度高。
b)混合气体通道5设计为斜孔,斜孔的轴线与割嘴的轴线间的夹角为0-6°,孔数为14-24个。此设计有效改善了火焰集中度,提高了加热效果,有利于改善割缝宽度和提高切割质量。
c)中间的切割氧气通道2采用空气动力学原理设计,形成超音速氧气流,速度可达2.4M。
d)为了达到不同切割厚度的要求,切割氧孔道喉部22直径分别设计为2.3、2.6、3.3、4.0、5.0mm等不同尺寸。
切割不同厚度的连铸钢坯,选择不同的割嘴的喉部22直径,具体为:
当钢坯厚度为100-200mm时,割嘴喉部22直径为2.3mm,割嘴规格为BGK-F-23。
当钢坯厚度为200-260mm时,割嘴喉部22直径为2.6mm,割嘴规格为BGK-F-26。
当钢坯厚度为300-400mm时,割嘴喉部22直径为3.3mm,割嘴规格为BGK-F-33。
当钢坯厚度为350-500mm时,割嘴喉部22直径为4.0mm,割嘴规格为BGK-F-40。
当钢坯厚度为450-600mm时,割嘴喉部22直径为5.0mm,割嘴规格为BGK-F-50。
与现有技术相比,本发明的割嘴能够提高切割速度5-15%,并且有效改善切割质量,具有挂渣少等优点。
割嘴切割不同厚度的连铸钢坯时,切割氧气通道2采用不同尺寸的喉部22直径,其通道尺寸也有相应改变;其主要尺寸如表1所示。
表1不同规格的五种割嘴
本发明的割嘴切割材料为低合金钢,该合金钢的厚度为320㎜。
利用本发明的割嘴切割的工艺规范如下:
通入切割氧气通道2的切割氧气进口21处的压力为1.32MPa,由切割氧气通道2的切割氧气出口23流出的切割氧流量为140Nm3/h。
由预热氧气通道3的预热氧气进口31输入的预热氧压力为0.5PMPa,由预热氧气通道3的预热氧气进口31流入的预热氧流量为28Nm3/h。
由燃气通道4的燃气进口41输入的燃气压力为0.2MPa,由燃气通道4的燃气进口41流入的燃气流量为10Nm3/h。
利用上述割嘴和工艺规范的切割速度为380mm/min,较2.3M割嘴提高8.6%。完成材料切割,切割断面光滑,属优质断面。
Claims (9)
1.一种切割氧流速为2.4M的燃气冶金切割割嘴,其特征在于:包括外壳(1)、切割氧气通道(2)、预热氧气通道(3)、燃气通道(4)和混合气体通道(5);所述切割氧气通道(2)沿所述外壳(1)的轴向设置在所述外壳(1)内;所述切割氧气通道(2)外周的所述外壳(1)内设置若干个预热氧气通道(3),所述预热氧气通道(3)的一端与所述混合气体通道(5)连通;所述燃气通道(4)沿所述外壳(1)的径向设置在所述外壳(1)内,且所述燃气通道(4)的一端与所述混合气体通道(5)连通;所述切割氧气通道(2)的整体型线为流线型。
2.根据权利要求1所述的一种切割氧流速为2.4M的燃气冶金切割割嘴,其特征在于:所述切割氧气通道(2)包括切割氧气进口(21)、喉部(22)和切割氧气出口(23),直径由小到大依次为喉部(22)、切割氧气出口(23)、切割氧气进口(21),所述喉部(22)靠近所述切割氧气进口(21)设置。
3.根据权利要求2所述的一种切割氧流速为2.4M的燃气冶金切割割嘴,其特征在于:所述喉部(22)直径为2.3-5.0mm。
4.根据权利要求1所述的一种切割氧流速为2.4M的燃气冶金切割割嘴,其特征在于:所述预热氧气通道(3)的轴线与所述混合气体通道(5)的轴线重合。
5.根据权利要求4所述的一种切割氧流速为2.4M的燃气冶金切割割嘴,其特征在于:所述混合气体通道(5)的轴线与所述切割氧气通道(2)的轴线之间的夹角为0-6°。
6.根据权利要求1所述的一种切割氧流速为2.4M的燃气冶金切割割嘴,其特征在于:所述预热氧气通道(3)沿所述切割氧气通道(2)的外周设置两层,内层的所述预热氧气通道(3)与外层的所述预热氧气通道(3)交错设置。
7.根据权利要求1所述的一种切割氧流速为2.4M的燃气冶金切割割嘴,其特征在于:所述预热氧气通道(3)的数量为14-24个。
8.根据权利要求1所述的一种切割氧流速为2.4M的燃气冶金切割割嘴,其特征在于:所述燃气通道(4)的轴线与所述切割氧气通道(2)的轴线垂直。
9.根据权利要求8所述的一种切割氧流速为2.4M的燃气冶金切割割嘴,其特征在于:所述燃气通道(4)的轴线与所述切割氧气通道(2)的喉部(22)位置相对设置。
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