CN2793558Y - 拉瓦尔喷管连铸切割嘴 - Google Patents

Abstract

本实用新型属机械技术领域，具体涉及一种拉瓦尔喷管连铸切割嘴。割嘴基体由拉瓦尔喷管、混合气管道、燃气管道孔、预热氧管道孔等组成。切割嘴的中心镶嵌拉瓦尔喷管，拉瓦尔喷管由稳定段、收缩段、喉部、扩散段及稳流段依次连接组成一体，稳定段呈圆柱形，收缩段呈收敛圆弧形，扩散段呈扩张圆弧形，稳流段呈圆柱形，收缩段与扩散段交界的截面为喉部，稳定段的直径大于稳流段的直径；割嘴的圆柱形端面上分布有预热氧孔、燃气孔，混合气体流出割嘴外端面处呈品字形。通常使用的切割嘴难以达到高切割速度、最小的割缝、高质量断面的需求，本实用新型在切割嘴中设置了拉瓦尔喷管，使连铸切割的切割速度可以提高20％～30％，切割缝可以降低20％～30％，切断面平整、挂渣少、完全能满足现代钢铁企业的需求。

Description

拉瓦尔喷管连铸切割嘴

技术领域

本实用新型属机械技术领域，具体涉及一种拉瓦尔喷管连铸切割嘴。

背景技术

通常使用在连铸板坯火焰切割机上的切割炬，其切割嘴的切割氧孔呈阶梯圆柱形。切割氧气流在流动的过程中，克服与管壁的摩擦力，损失了一部分能量。由于加工工艺的限制和管壁的粗糙度，切割氧气流的流速提高的余地很小，因此切割钢坯的速度也不能有效地提高。

对于现代钢铁企业，板坯连铸机的铸坯规格向大型化发展，铸坯宽度达2000-2300mm，铸坯厚度达250-300mm。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，必须寻求一种有更高切割速度的割嘴，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。切割断面的质量也对切割嘴提出了更高的要求，切断面要平整、挂渣要少，以满足连铸坯编号打印的需求。

发明内容

本实用新型的目的是提出一种能十分有效地解决板坯连铸机高拉速、高质量断面、低割缝损耗的需求的拉瓦尔喷管连铸切割嘴。

本实用新型提出的拉瓦尔喷管连铸切割嘴，由割嘴基体1、拉瓦尔喷管15、混合气管道21、预热氧管道孔22、燃气管道孔23等组成。其中，割嘴基体1的外端面呈六角形，另一端呈圆柱形，割嘴基体1的中心镶嵌拉瓦尔喷管15，拉瓦尔喷管15由稳定段16、收缩段17、喉部18、扩散段19及稳流段20依次连接组成一体，稳定段16呈圆柱形，收缩段17呈圆台形，为收敛圆弧形，扩散段19呈圆台形，为扩张圆弧形，稳流段20呈圆柱形，收缩段17与扩散段19交界的截面为喉部18，稳定段16的直径大于稳流段20的直径；割嘴基体1的圆柱形端面上分布有二条环形密封凹槽，其中一条凹槽上开有预热氧管道孔22，另一条凹槽连接燃气管道孔23，每个凹槽内分别均匀分布有预热氧孔24、燃气孔25，预热氧孔24、燃气孔25分别与对应的混合气管道21相连。

本实用新型中，预热氧孔24、燃气孔25为18-24个。

本实用新型中，混合气管道21内外两层的管道出口之间呈品字形排列，使火焰的燃烧更充分。

本实用新型中，连铸坯火焰切割的实质是铁在氧流中的燃烧、氧化反应，起主导作用的是氧流的纯度和动能。必须向切割区域送入高纯度、高能量的氧气流，强化反应和提高冲刷熔渣的能力。普通割嘴的切割氧孔道呈阶梯圆柱形，型腔的几何形状及粗糙度限制了出口流速的提高，如果片面的提高割嘴入口处的氧气压力，只会使出口的气流横向膨胀而变粗，造成显著的乱流，因为吸入周围的空气而导致切割氧的纯度下降，恶化切割的效果，使割缝变大，切口的上部溶化，形成喇叭口，下部挂渣现象严重。

本实用新型中，割嘴基体的中心采用拉瓦尔喷管，应用空气动力学的原理设计割嘴切割氧的型腔，由稳定段、收缩段、喉部、扩散段及稳流段五部分组成。稳定段起到将气体导入并且使其均匀化的作用；收缩段起到加速气流，使经过收缩的气流密度减少，流速加快的作用；喉部是气流从亚音速到超音速的过渡截面，在喉部处达到一倍音速；扩散段将喉部达到的音速气流进一步膨胀加速，最终达到出口处的2-2.5倍音速；稳流段起到使出口气流获得方向性较强的平行气流的作用。

本实用新型的工作过程如下：

将割嘴基体与切割炬连接并紧在割嘴座上面，切割嘴的圆柱形端面的凹槽，一条凹槽上的预热氧孔连接预热氧管道，另一条凹槽上的燃气孔连接燃气管道，切割的过程是利用气体火焰，将金属预热到能在氧气流中燃烧的温度，然后射出高压氧气流使金属剧烈氧化成熔渣，并将氧化的熔渣从割缝中吹氧，从而达到将连铸坯分离的目的。

考虑到连铸火焰切割机提供的氧气压力一般为0.8-1.2Mpa，选择二倍音速作为连铸切割嘴型腔设计参数是合适的。

通常使用的切割嘴难以达到高切割速度、最小的割缝、高质量断面的需求，本实用新型在切割嘴中设置了拉瓦尔喷管，使连铸切割的切割速度可以提高20％～30％，切割缝可以降低20％～30％，切断面平整、挂渣少、完全能满足现代钢铁企业的需求。

附图说明

图1为本实用新型的结构图示。其中，图1(a)为左视图，图1(b)为主视图，图1(c)为右视图。

图2为本实用新型应用于切割炬的结构图示，其中，图2(a)为左视图，图2(b)为主视图。

图中标号：1为割嘴基体，2为割嘴座，3为外套筒，4为切割氧管道，5为预热氧管道，6为燃气管道，7为进水管道，8为出水管道，9为割矩托架，10为燃气接头，11为预热氧接头，12为切割氧接头，13为进水接头，14为出水接头，15为拉瓦尔喷管，16为拉瓦尔喷管的稳定段，17为拉瓦尔喷管的收缩段，18为拉瓦尔喷管的喉部，19为拉瓦尔喷管的扩散段，20为拉瓦尔喷管的稳流段，21为混合气管道，22为预热氧管道孔，23为燃气管道孔，24为预热氧孔，25为燃气孔。

具体实施方式

下面通过附图进一步说明本实用新型。

实施例1，

本实用新型拉瓦尔喷管连铸切割嘴见图1，割嘴基体采用紫铜材料，其外端面呈六角形，其另一端面呈圆柱形，其形状与割嘴座的内端面相匹配并用螺纹连接，固定于割嘴座上。割嘴基体的中心镶嵌拉瓦尔喷管，拉瓦尔喷管由稳定段、收缩段、喉部、扩散段及稳流段依次连接组成一体，稳定段呈圆柱形，直径为5mm，收缩段呈收敛圆台形，扩散段呈扩张圆弧形，为圆台形，稳流段呈圆柱形，其直径为3.4mm，收缩段与扩散段交界的截面为喉部，喉部直径为2.6mm，稳定段的直径大于稳流段的直径；割嘴基体的圆柱形端面上分布有二条环形密封凹槽，其中一条凹槽内的预热氧管道孔连接预热氧管道，另一条凹槽内的燃气管道孔连接燃气管道，每个凹槽内分别均匀分布有预热氧孔21个、燃气孔21个，孔的直径为1.2，燃气孔，预热氧孔、燃气孔分别与对应的混合气管道相连，混合气体流出口的割嘴基体六角形端面处呈品字形，割嘴基体六角形端面上开有14个2.2孔，次层中开有7个2.2孔，此两层孔成品字形排列，使火焰的燃烧更充分。割嘴基体的端面是经过研磨的，割嘴基体用M30X2外螺纹与切割炬连接并紧在割嘴座上面。镶嵌有拉瓦尔喷管的型腔已经作为割嘴基体的一个部分。

如图2所示，切割炬外套筒内设有进出水管道，起着冷却切割炬及割嘴的作用。在源源不断的冷却水作用下，切割嘴不会因为高温而回火。外套筒可以夹持在火焰切割机设备上进行升降调节，将割嘴基体旋入切割炬，并紧后形成了一套完整的拉瓦尔喷管切割炬。

Claims (3)

1、一种拉瓦尔喷管连铸切割嘴，其特征在于由割嘴基体(1)、拉瓦尔喷管(15)、混合气管道(21)、预热氧管道孔(22)、燃气管道孔(23)组成，其中，割嘴基体(1)的外端面呈六角形，另一端呈圆柱形，割嘴基体(1)的中心镶嵌拉瓦尔喷管(15)，拉瓦尔喷管(15)由稳定段(16)、收缩段(17)、喉部(18)、扩散段(19)及稳流段(20)依次连接组成一体，稳定段(16)呈圆柱形，收缩段(17)呈圆台形，为收敛圆弧形，扩散段(19)呈圆台形，为扩张圆弧形，稳流段(20)呈圆柱形，收缩段(17)与扩散段(19)交界的截面为喉部(18)，稳定段(16)的直径大于稳流段(20)的直径；割嘴基体(1)的圆柱形端面上分布有二条环形密封凹槽，其中一条凹槽上开有预热氧管道孔(22)，另一条凹槽连接燃气管道孔(23)，每个凹槽内分别均匀分布有预热氧孔(24)、燃气孔(25)，预热氧孔(24)、燃气孔(25)分别与对应的混合气管道(21)相连。

2、根据权利要求1所述的拉瓦尔喷管切割嘴，其特征在于预热氧孔(24)、燃气孔(25)为18-24个

3、根据权利要求1所述的拉瓦尔喷管切割嘴，其特征在于混合气管道(21)内外两层的管道出口之间呈品字形排列。

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