一種切割超大厚度2000～3500㎜低碳和低合金鋼錠的割炬的製作方法
2023-06-13 13:31:36
專利名稱：一種切割超大厚度2000～3500㎜低碳和低合金鋼錠的割炬的製作方法
一種切割超大厚度2000 3500 mm低碳和低合金鋼錠的割 炬發明領域
本發明申請提出一種切割超大厚度2500 3500 mm低碳和低合金鋼錠的割炬，屬 於超大厚度低碳鋼錠氧氣切割裝置的技術領域，尤其涉及到2500 3500 mm厚度或直徑的 低碳和低合金鋼錠的高質量、高效率的割炬。
背景技術：
21世紀基礎製造裝備的水平主要體現在大型化、高精度、高效率、低成本和高柔性 等幾個方面。大型化是準備製造業高端產品的重要特徵之一。要製造大型設備和大型基礎 製造裝備，就需要大型甚至超大型的鑄/鍛件作為毛坯來製造大型裝備的零部件。而大型 鑄/鍛件進行加工的第一道工序就是要通過切割來去除零件的冒口及多餘體積和重量來 達到要求的尺寸、形狀和重量，所以大型鑄鍛件的火焰切割厚度和質量直接關係到後續加 工的工作量的大小以及能源消耗的多少，因此超大型的鑄/鍛件超大厚度火焰切割裝置能 夠為製造裝備大型化提出的高質量、高效率、低能耗等要求創造了基礎。
目前熱切割方法中，雷射切割法最大切割厚度不超過30mm，等離子切割法能達到 180 mm，氧氣切割法也只能達到1500 1800 mm，為了能切割2000 3500 mm超大厚度鋼錠， 目前的氧切割裝置還應當進一步改進和提高。發明內容
為了解決背景技術中存在的氧氣切割法切割低碳和低合金鋼錠厚度達不到 2000 3500mm的問題，本發明提出一種能夠切割2000 3500 mm的超大厚度低碳鋼錠氧氣 切割割炬。
本發明的技術方案如下
1、一種切割超大厚度2000 3500 mm超低碳和低合金鋼錠的割炬，採用氧氣為切 割氣體，並且
3 1比例的予熱氧氣和丙烷燃氣混合氣體做為切割予熱火焰，
其特徵在於，
I)採用予熱氧和丙烷燃氣在割炬外混合式結構，即予熱氧孔道(5)和燃氣孔道(6)在割炬內部不交叉，予熱氧與燃氣在割炬內部不預先混合，而在噴出切割氧的割嘴(7) 後在大氣中混合燃燒，這種結構有利於切割超大厚度工件；
2)燃氣孔道(6)的軸線與割炬的軸線間夾角為4°，予熱氧孔道(5)的軸線與割炬 的軸線間的夾角為12°，燃氣孔道(6)和予熱氧孔道(5)均傾斜並指向割炬的軸線，這種燃 氣孔道(6)和予熱氧孔道(5)的配置有利於提高予熱混合氣體對被切割工件的加熱效果。
3)採用大尺寸切割氧的割嘴(7)，該割嘴(7)喉部直徑為17 22 IM ；
4)上述每個燃氣孔道(6)設計成下部稍微擴散的結構，即燃氣孔道(6)的進口直 徑為4. 5 mm，擴散錐度為1. 146%，擴散段長度為8 mm。
2、根據權利要求1所述的一種切割超大厚度2000 3500 mm低碳和低合金鋼錠的 割炬，
其特徵在於，
切割不同直徑或厚度的低碳和低合金鋼錠，選擇不同，割嘴(7)的喉部直徑，
當低碳和低合金鋼錠厚度或直徑為2000 2500 mm時，割嘴(7)的喉部直徑為17 mm,
當低碳和低合金鋼錠厚度或直徑為2500 3000 mm時，割嘴(7)的喉部直徑為19 mm,
當低碳和低合金鋼錠厚度或直徑為3000 3500 mm時，割嘴(7)的喉部直徑為22 mm,
與已有技術相比，本發明的割炬能切割2000 3500 mm超大厚度的低碳和低合金 鋼錠，並且具有切割面質量好、切縫窄、顆粒殘渣少等優點。
本發明的割炬為超大厚度高效優質切割提供了理想最佳的火焰切割裝備。
圖1.本發明的一種切割超大厚度2000 3500 mm低碳和低合金鋼錠割炬的結構 示意圖2.圖1的側視剖視圖，該圖與圖1相配合，表示該割炬的整體結構；
圖3.圖1的割炬的局部放大圖A，表示該割炬頭部的結構；
圖4.圖3的B向端面圖，表示割炬中予熱氧孔道(5)燃氣孔道(6)和割嘴(7)的 分布；
圖5.圖3的局部放大圖C，表示割炬中燃氣孔道(6)的形狀和尺寸。
圖6.用於切割不同厚度的低碳和低合金鋼錠的割嘴(7)的形狀和尺寸圖。
圖1和圖2相配合，表示該割炬的整體結構，該割炬主要包括予熱氧輸入管1，切割 氧輸入管2，空氣輸入管3，丙烷燃氣輸入管4.正如圖3和圖4表示的，由予熱氧輸入管I 輸入的予熱氧通過分成兩叉管路，最終進入割炬端部環狀分布的一些環形分布的予熱氧孔 道5而噴離割炬；類似的，丙烷燃氣由燃氣輸入管4輸入的燃氣通過分成兩叉管路後，最終 進入割炬端部分布的一些環形的燃氣孔道6而噴離割炬，空氣輸入管3輸入的空氣用於冷 卻割炬。
圖3和圖5清楚的表明，燃氣孔道6予熱氧孔道5都是傾斜設置的，即每個燃燒孔 道6的軸線均與割炬的軸線夾角為4°，每個予熱氧孔道5的軸線與割炬的軸線間夾角為 12°，並且燃氣孔道6和予熱氧孔道5均指向割炬的軸線。燃氣孔道6和予熱氧孔道5的 這種配置有利於提高予熱混合氣體對被切割工件的加熱效果。
上述圖3和圖4還表明，予熱氧孔道(5 )和燃氣孔道(6 )均以環狀分布在割炬的端 部，並且還以一定的角度向割炬的軸線傾斜。割炬的這種配置保證從割炬噴出的予熱氧和 燃氣在割炬內部不預先混合，而在噴出割炬後在大氣中混合燃燒，割炬的這種結構有利超 大厚度工件的切割。應當說明，上面指出的予熱氧孔道5和燃氣孔道6的傾斜設置，有利於 混合的予熱氣體對被切割工件的加熱效果。
圖5表示的是燃氣孔道6具體的結構和尺寸，該燃氣孔道6是一個下部為稍微擴散型結構，其進口直徑為4. 5 mm，擴散錐度1. 146%，擴散長度為8 mm。燃氣孔道6的這種結構也有利於割炬對被切割工件的予熱效果。
圖6表示割炬切割不同厚度低碳和低合金鋼錠時採用割嘴7的具體形狀和尺寸。 當割嘴7的喉部直徑改變時，割嘴7的其它部分的尺寸也有相應的改變。
割嘴7可分成收縮段、喉部和擴散段三部分，各部分的尺寸如表I所示，
表I不同尺寸的三種割嘴7
序喉部直徑出^直擴散錐收縮錐收，長喉，—擴散段長度號 Φ (麵)ΦΡ (^)角__角(LOU,,) (^) (L1)(臟)I 1724. 2664。__6CT__60__H)__12919—2 . 124°60°60101413 I 2231. 1034°60° | 60 丨 10 | 160
從表I可以看出，當割嘴7的喉部直徑改變時，僅其出口直徑和擴散段長度有一定變化，其它部位尺寸沒有變化。
實施例1:
條用本發明的如圖1 3所示的割炬切割材料為25CrlMo合金鋼，該合金鋼的厚度為 3100 mm。
割炬中的割嘴7周圍設置著一些環狀分布的預熱氧孔道5和燃氣孔道6。利用本發明的割炬切割的工藝規範如下
通入切割氧輸入管2的切割氧進口壓力為1. OMPa,
由割嘴7流出的切割氧流量為1400Nm3/h，
由預熱氧輸入管I輸入的預熱氧壓力為1. OPMPa,
由預熱孔道5流出的預熱氧流量為420Nm3/h，
由燃氣輸入管4輸入的燃氣壓力為O. 2MPa,
由燃氣孔道6流出的燃氣流量為140Nm3/h ；
利用上述割炬和工藝規範的切割 速度為15 mm /min。
完成材料切割，切割斷面光滑，屬優質斷面。
權利要求
1.一種切割超大厚度2000 3500 mm低碳和低合金鋼錠的割炬，採用氧氣為切割氣體，以及採用3:1比例的予熱氧氣和丙烷燃氣混合氣體做為切割予熱氣體，其特徵在於， 1)採用予熱氧和丙烷燃氣在割炬外混合式割炬結構，即予熱孔道(5)和燃氣孔道(6)在割炬內部不交叉，予熱氧和丙烷燃氣在割炬內部不予先混合，而在噴出割炬後在大氣中混合燃燒，這種結構有利於切割超大厚度工件； 2)燃氣孔道(6)的軸線與割炬的軸線間夾角為4°，予熱氧孔道(5)的軸線與割炬的軸線間的夾角為12°，燃氣孔道(6)和予熱氧孔道(5)均傾斜並指向割炬的軸線，這種燃氣孔道(6)和予熱氧孔道(5)的配置有利於提高予熱混合氣體對被切割工件的加熱效果。
3)採用大流量切割氧氣割嘴(7)，該割嘴(7)的喉部直徑為17 22mm; 4)上述每個燃氣孔道(6)設計成下部稍微擴散的結構，即燃氣孔道(6)的進口直徑為4.5mm,擴散錐角為1. 146° ,擴散段長度為8mm。
2.根據權利要求1所述一種切割超大厚度2000 3500mm低碳和低合金鋼錠的割炬，其特徵在於 選擇不同尺寸割嘴(7)的喉部直徑切割不同厚度的低碳鋼錠，即 當低碳和低合金鋼錠厚度或直徑為2000 2500 mm時，割嘴(7)的喉部直徑為17 mm, 當低碳和低合金鋼錠厚度或直徑為2000 3000 mm時，割嘴(7)的喉部直徑為19 mm, 當低碳和低合金鋼錠厚度或直徑為3000 3500 mm時，割嘴(7)的喉部直徑為22 mm。
全文摘要
本發明提出的一種切割超大厚度2000～3500㎜低碳和低合金鋼錠的割炬，屬於超大厚度低碳鋼錠氧氣切割裝置技術領域。本發明為了解決背景技術中還不能高效優質切割2000～3500㎜超大厚度低碳和低合金鋼錠鋼錠的技術問題。本發明主要包括採用予熱氧和丙烷燃氣在割炬割嘴內部不予先混合，而在噴出割炬後在大氣中混合燃燒；予熱氧孔道(5)和燃氣孔道(6)均傾斜並指向割炬的軸線；採用大流量切割氧割嘴(7)的喉部直徑為17～22㎜；上述每個燃氣孔道(6)設成下部稍微擴散的結構，其進口直徑為4.5㎜，擴散錐角為1.146%，擴散段長度為8㎜。本發明的割炬適用於超大厚度2000～3500㎜低碳和低合金鋼的優質、高效切割。
文檔編號F23D14/46GK102997243SQ20121047177
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月20日 優先權日2012年11月20日
發明者韓永馗, 於浩楠, 周坤, 林潮湧, 趙松柏, 王智新, 黃為軍 申請人:機械科學研究院哈爾濱焊接研究所