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

一种切割氧流速为2.4M的燃气冶金切割割嘴
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
Figure BDA0003692189870000051
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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