高效節能降耗連鑄切割嘴的製作方法

2023-10-10 22:01:44

專利名稱：高效節能降耗連鑄切割嘴的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種高效節能降耗連鑄切割嘴，屬於金屬切割裝置技術領域。
背景技術：
現有的連鑄切割嘴因其結構原因，其燃氣和預熱氧是經過僅有的一次混合後噴出 割嘴外部遇高溫點燃產生火焰對切割對象進行切割工作。由於燃氣和預熱氧的工作壓力大 小不同，割嘴混氣腔結構單一，造成燃氣和預熱氧在燃燒前的混合不夠充分，導致燃燒不充 分，使得火焰溫度低、切割前的預熱速度慢，嚴重影響切割速度；並且氣體的有效燃燒值嚴 重受損，浪費大量的氧氣和燃氣。本申請人曾設計了一種節能式聚能超音速連鑄切割嘴， 並申請了實用新型專利，申請號2007201315343。該技術的特點是割嘴由呈圓柱體狀的上 主體，一端呈圓錐臺狀的下主體，下主體軸向中心孔內置入的噴管以及套在上主體、下主體 外的套殼構成；燃氣和預熱氧分別從上主體上平面的燃氣進氣槽和預熱氧進氣槽導入，通 過燃氣孔和預熱氧孔於兩氣交匯點混合後經混合氣孔進入下平面的一次混氣槽，進行第一 次降壓混合後由下主體上平面的混合氣孔導入二次混氣室，實現第二次降壓和充分混合後 再經下主體末端周圍的凹槽射出。但從實踐的結果看，還存在以下缺陷1)由於割嘴嘴芯 上、下主體是分開的，套裝起來是平面對平面，存在密封不嚴；2)由於切割氧工作時候的工 作壓力比燃氣和預熱氧的工作壓力至少要大30和3倍，切割氧在通過嘴芯上、下主體的連 接處時因高壓的作用會有一部分壓力遠遠大於燃氣和預熱氧的混合氣體壓力，切割氧通過 嘴芯下、上主體的連接縫進入混氣室，產生串氣現象，從而使混氣室內的氧氣的比例和壓力 嚴重超過原有值，產生火焰熄滅致使切割中止；3)由於一次混氣室是在上、下主體連接處 由上主體下部的混氣槽和下主體上部的平面的連接構成；二次混氣室是由套殼內壁與下主 體外壁之間形成的；一、二次混氣室由下主體上段圓柱體部分隔開通過該圓柱體內的混合 氣體軸向通孔相連通的，其一次混氣室的容積遠遠小於二次混氣室，導致一次混氣室的實 質作用發揮不完全，大部分氣體的混合作業還是在二次混氣室內完成的，且從一次混氣室 內導出的混合氣體動性不強，不能進一步幫助氣體在二次混氣室內充分進行混合。4)由於 割嘴的切割氧孔是由穩定段、擴散段、聚能段和高速穩流段組成，鑲嵌於下主體中央部位與 上主體中央部位的高壓氧氣孔相連接形成一個流線型「花瓶狀」曲面，首先，切割氧孔是由 兩段組合而成，切割氧在工作的時候由於高壓的作用會有一部分氧氣從不夠密封的連接縫 串入一次混氣室造成串氣現象，其次，切割氧噴管是另外加工後再鑲入下主體中央部位，這 樣不光使得實際生產加工複雜並且提高了割嘴的成本；5)原來割嘴的嘴芯的出氣端是下 主體末端繞圓錐臺收斂部分均勻分布多個出氣凹槽，圓錐臺收斂部分的錐角角度為25° 45°，首先，因為出氣凹槽的分布只有繞圓錐臺收斂部分一周，所以火焰向下延伸的聚焦點 只有一個，使得切割時的被預熱範圍小，另外，圓錐臺收斂部分的錐角角度太大，致使火焰 的聚焦點離割嘴下平面的垂直長度太短，實際切割時高溫火焰不能伴隨切割氧向下切割， 導致切割困難。發明內容本實用新型的目的是針對申請號200720131534. 3的節能式聚能超音速連鑄切割 嘴存在的上述諸多不足，提供一種耗能小，火力集中、風線長而挺拔有力、動性好、穿透力 強，切割割縫小、割面平整、切割速度快的高效節能降耗連鑄切割嘴。本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的，一種高效節能降耗連鑄切割嘴， 包括套殼，其特徵是，所述套殼的軸向腔內置入一體的、截面似呈「幹」字型的具有切割氧 孔、燃氣進氣槽、預熱氧進氣槽、燃氣通孔和預熱氧通孔的嘴芯；嘴芯中段的斜槽座將套殼 的內腔分割形成一次、二次兩個混氣室，兩個混氣室經斜槽座上的斜槽相通，嘴芯下段上設 置與二次混氣室相通的若干混合氣體通孔。所述嘴芯的上段呈圓柱形，與套殼相應部位的內腔吻合封閉；嘴芯上端平面上由 裡向外設置環狀燃氣進氣槽和預熱氧進氣槽，燃氣進氣槽和預熱氧進氣槽中分別設置對應 的若干燃氣通孔和預熱氧通孔，對應的兩孔在圓柱體內相交後延伸至下端平面；嘴芯上的 燃氣進氣槽和預熱氧進氣槽的槽寬分別為0. 8 4mm、1. 4 4. 5mm,深度分別為0. 8 3mm、 1 3. 5mm ；嘴芯上的燃氣進氣槽和預熱氧進氣槽中分別設置2 18個對應的燃氣通孔和 預熱氧通孔，其孔徑分別為0. 2 1. 3mm和0. 4 2. 6mm。所述嘴芯的軸向中央部位設置切割氧孔，切割氧孔依次由嘴芯上段呈圓錐臺形的 導入段、嘴芯中段呈圓柱形的高壓蓄能段和嘴芯下段呈圓柱形的高速穩流輸出段構成；圓 錐臺形的導入段的大端直徑為4 8mm，小端直徑為2 4mm，長度為6 15mm ；高壓蓄能 段的圓柱形直徑為2 4mm，長度為13 26mm ；高速穩流輸出段的圓柱體直徑為1. 5 3. 2_，長度為7 19_。所述嘴芯最大部位的直徑為15 34mm，總長度為26 60mm，嘴芯上端面呈外凸 臺階，外凸臺階的外徑大於相應處套殼外螺紋部的內徑。所述一次混氣室由嘴芯上段的下端面與斜槽座上端面間的套殼內腔構成；一次混 氣室內的嘴芯圓柱體的直徑為4 10mm，長度為3 9mm。所述斜槽座呈圓柱體，斜槽座的直徑為12 18mm，長度為4 12mm ；斜槽座外壁 上規律設置2 16條軸向貫穿斜槽座的螺旋狀環形斜槽；斜槽與斜槽座上、下平面的夾角 為55° 75°，深度為1 5mm，寬度為1 5mm。所述二次混氣室是由斜槽座下平面以下的嘴芯下段的圓柱體部位的外壁以及與 此圓柱體相連接的嘴芯下段的呈圓錐臺部位的外壁與套殼內壁套裝後構成。所述嘴芯下段的圓錐臺部分大端直徑為9 14mm，小端直徑為8 13mm，垂直長 度為9 15mm，其錐角角度為3 5° ；圓錐臺繞中心孔呈內外兩道環形軸向均勻分布8 26個混合氣體通孔，混合氣體通孔的直徑為0. 6 3mm。所述混合氣體通孔的內道各孔的孔出口錐角角度為2. 5 4. 5°，外道各孔的孔 出口錐角角度為4 8°，由於設置內、外兩道混合氣體通孔的孔出口錐角角度大小不同， 且內道各孔出口的錐角角度小於外道各孔出口的錐角角度，所以氣體在噴出割嘴後，內、外 道火焰會產生兩次相交，使得火焰在不同的垂直長度上產生多個高溫聚焦點，可以更好地 滿足實際切割作業。所述套殼對應嘴芯上段部具有外螺紋，對應嘴芯中段部為一體的六角體段、對應 嘴芯下段部為圓錐臺段，套殼和嘴芯套裝後套殼的下平面長出嘴芯下平面1 3mm。[0014]本實用新型是對申請號2007201315343的節能式聚能超音速連鑄切割嘴結構的 改進，嘴芯截面似呈「幹」字型的一體結構，割嘴的一次混氣室和二次混氣室都是由嘴芯外 壁和套殼內壁形成的，混合氣體從一次混氣室經斜槽進入二次混氣室，從螺旋狀的斜槽噴 出的混合氣體具有強勁的動力，可以進一步在二次混氣室內進行充分混合，從而達到燃氣 和預熱氧的配比均勻，使得氣體燃燒充分，讓切割前的預熱速度加快。割嘴的切割氧孔不是 另外鑲嵌在嘴芯中央的，而是從嘴芯中央直接鑽孔，切割氧孔從上至下的直徑是由大到小 分為三段，割嘴的嘴芯的出氣端是嘴芯末端繞圓錐臺收斂部分縱向分內、外兩層均勻分布 多個混合氣體出氣孔，圓錐臺收斂部分的錐角角度為3 6° ；嘴芯出氣端所有混合氣體通 孔的平面面積之和要大於進氣端燃氣通孔和預熱氧通孔的平面面積總和。本實用新型具有 耗能小，火力集中、風線長而挺拔有力、動性好、穿透力強，切割割縫小、割面平整、切割速度 快的優點，故切割時能節約大量的燃氣和氧氣，切割縫可以降至1 2. 5mm，切割段面平整， 上緣不塌邊，下緣不掛渣，完全能滿足現代鋼鐵企業的需求。

圖1為本實用新型縱截面結構示意圖；圖中，1燃氣進氣槽，2預熱氧進氣槽，3高壓氧進氣孔，4燃氣孔，5預熱氧孔，6 — 次混氣室，7斜槽座，8外凸臺階，9斜槽，10混合氣體通孔，11 二次混氣室，12嘴芯上段，13 嘴芯中段，14嘴芯下段，15導入段，16高壓蓄能段，17高速穩流輸出段，18套殼。
具體實施方式
結合附圖和實施例進一步說明本實用新型，如圖1所示，本實用新型由套殼18，套 殼18的軸向腔內置入一體的、截面似呈「幹」字型的具有切割氧孔、燃氣進氣槽、預熱氧進 氣槽、燃氣通孔、預熱氧通孔的嘴芯構成；嘴芯中段13的斜槽座7將套殼1的內腔分割形成 一次、二次兩個混氣室6、11，兩個混氣室6、11經斜槽座7上的斜槽9相通，嘴芯下段14上 設置與二次混氣室11相通的若干混合氣體通孔10。本實用新型的嘴芯採用黃銅材料製成， 套殼採用紫銅材料製成。嘴芯上段12呈圓柱形，與套殼18相應部位的內腔吻合封閉；嘴芯 上段12的上端平面上由裡向外設置環狀燃氣進氣槽1和預熱氧進氣槽2，燃氣進氣槽1和 預熱氧進氣槽2中分別設置對應的若干燃氣通孔4和預熱氧通孔5，對應的兩孔在圓柱體內 相交後延伸至下端平面；燃氣進氣槽1和預熱氧進氣槽2的槽寬分別為0. 8 4mm、1. 4 4. 5_，最佳分別為lmm、2mm，深度分別為0. 8 3mm、l 3. 5_，最佳分別為1. 3mm、1. 3mm ； 燃氣進氣槽1和預熱氧進氣槽2中分別設置2 18對應的燃氣通孔4和預熱氧通孔5，最 佳分別為12個，其孔徑分別為0. 2 1. 3mm和0. 4 2. 6mm，最佳分別為0. 6mm和1. 2mm。 嘴芯的軸向中央部位設置切割氧孔3，切割氧孔3依次由嘴芯上段12呈圓錐臺形的導入段 15、嘴芯中段13呈圓柱形的高壓蓄能段16和嘴芯下段14呈圓柱形的高速穩流輸出段17構 成；圓錐臺形的導入段15的大端直徑為4 8mm，最佳為5mm，小端直徑為2 4mm，最佳為 3mm，長度為6 15mm，最佳為12mm ；高壓蓄能段16的圓柱形直徑為2 4mm，最佳為3mm ；， 長度為13 26mm，最佳為18mm ；高速穩流輸出段17的圓柱體直徑為1. 5 3. 2mm，最佳為 1. 9mm，長度為7mm 19mm，最佳為14mm ；嘴芯最大部位的直徑為15 34mm，最佳為20mm， 總長度為26 60mm，最佳為44mm。嘴芯上端面呈外凸臺階8，外凸臺階8的外徑大於相應處套殼18外螺紋部的內徑。一次混氣室6由嘴芯上段12的下端面與斜槽座7上端面間的 套殼18內腔構成；一次混氣室6內的嘴芯圓柱體的直徑為4 10mm，最佳為6. 5mm，長度為 3 9mm,最佳為6mm。 斜槽座7呈圓柱體，斜槽座7的直徑為12 18mm，最佳為15mm，長度為4 12mm， 最佳為8mm ；斜槽座7外壁上規律設置2 16條軸向貫穿斜槽座7的螺旋狀環形斜槽9，最 佳為8條；斜槽9與斜槽座7上、下平面的夾角為55° 75°，最佳為67. 5°，深度為1 5mm，最佳為2mm，寬度為1 5mm，最佳為2mm。二次混氣室11是由斜槽座7下平面以下的 嘴芯下段14的圓柱體部位的外壁以及與此圓柱體相連接的嘴芯下段14的呈圓錐臺部位的 外壁與套殼18內壁套裝後構成的。嘴芯下段14的圓錐臺部分大端直徑為9 14mm，最佳 為11. 66mm，小端直徑為8 13mm，最佳為11mm，垂直長度為9 15mm，最佳為10mm，其錐角 角度為3 5°，最佳為3. 79° ；圓錐臺繞中心孔呈內外兩道環形軸向均勻分布8 26個 混合氣體通孔10，最佳為20個，混合氣體通孔10的直徑為0. 6 3mm，最佳為1. 2mm。混合 氣體通孔10的內道各孔的孔出口錐角角度為2. 5 4. 5°，最佳為3. 03°，外道各孔的孔 出口錐角角度為4 8°，最佳為6. 3°，套殼18對應嘴芯上段12部具有外螺紋，套殼18 對應嘴芯中段部13為一體的六角體段、套殼18對應嘴芯下段部14的圓錐臺段，嘴芯和套 殼18套裝後，套殼18的下平面長出嘴芯下平面1 3mm，最佳為1mm。
權利要求一種高效節能降耗連鑄切割嘴，包括套殼，其特徵是，所述套殼的軸向腔內置入一體的、截面似呈「幹」字型的具有切割氧孔、燃氣進氣槽、預熱氧進氣槽、燃氣通孔、預熱氧通孔的嘴芯；嘴芯中段的斜槽座將套殼的內腔分割形成一次、二次兩個混氣室，兩個混氣室經斜槽座上的斜槽相通，嘴芯下段上設置與二次混氣室相通的若干混合氣體通孔。
2.根據權利要求1所述的高效節能降耗連鑄切割嘴，其特徵是，所述嘴芯的上段呈圓 柱形，與套殼相應部位的內腔吻合封閉；嘴芯上端平面上由裡向外設置環狀燃氣進氣槽和 預熱氧進氣槽，燃氣進氣槽和預熱氧進氣槽中分別設置對應的若干燃氣通孔和預熱氧通 孔，對應的兩孔在圓柱體內相交後延伸至下端平面；嘴芯上的燃氣進氣槽和預熱氧進氣槽 的槽寬分別為0. 8 4mm、1. 4 4. 5謹，深度分別為0. 8 3mm、1 3. 5謹；嘴芯上的燃氣 進氣槽和預熱氧進氣槽中分別設置2 18個對應的燃氣通孔和預熱氧通孔，其孔徑分別為 0. 2 1. 3mm 和 0. 4 2. 6mm。
3.根據權利要求1所述的高效節能降耗連鑄切割嘴，其特徵是，嘴芯的軸向中央部位 設置切割氧孔，切割氧孔依次由嘴芯上段呈圓錐臺形的導入段、嘴芯中段呈圓柱形的高壓 蓄能段和嘴芯下段呈圓柱形的高速穩流輸出段構成；圓錐臺形的導入段的大端直徑為4 8mm，小端直徑為2 4mm，長度為6 15mm ；高壓蓄能段的圓柱形直徑為2 4mm，長度為 13 26mm ；高速穩流輸出段的圓柱體直徑為1. 5 3. 2mm，長度為7 19mm。
4.根據權利要求1所述的高效節能降耗連鑄切割嘴，其特徵是，所述嘴芯最大部位的 直徑為15 34mm，總長度為26 60mm，嘴芯上端面呈外凸臺階，外凸臺階的外徑大於相應 處套殼外螺紋部的內徑。
5.根據權利要求1所述的高效節能降耗連鑄切割嘴，其特徵是，所述一次混氣室由嘴 芯上段的下端面與斜槽座上端面間的套殼內腔構成；一次混氣室內的嘴芯圓柱體的直徑 為4 10mm，長度為3 9mm。
6.根據權利要求1所述的高效節能降耗連鑄切割嘴，其特徵是，所述斜槽座呈圓柱體， 斜槽座的直徑為12 18mm，長度為4 12mm ；斜槽座外壁上規律設置2 16條軸向貫穿斜 槽座的螺旋狀環形斜槽；斜槽與斜槽座上、下平面的夾角為55° 75°，深度為1 5mm， 寬度為1 5mmο
7.根據權利要求1所述的高效節能降耗連鑄切割嘴，其特徵是，所述二次混氣室由斜 槽座下平面以下的嘴芯下段的圓柱體部位的外壁以及與此圓柱體相連接的嘴芯下段的呈 圓錐臺部位的外壁與套殼內壁套裝後構成。
8.根據權利要求1所述的高效節能降耗連鑄切割嘴，其特徵是，所述嘴芯下段的圓錐 臺部分大端直徑為9 14mm，小端直徑為8 13mm，垂直長度為9 15mm，其錐角角度為 3 5° ；圓錐臺繞中心孔呈內外兩道環形軸向均勻分布8 26個混合氣體通孔，混合氣體 通孔的直徑為0. 6 3mm。
9.根據權利要求1或8所述的高效節能降耗連鑄切割嘴，其特徵是，所述混合氣體通孔 的內道各孔的孔出口錐角角度為2. 5 4. 5°，外道各孔的孔出口錐角角度為4 8°。
10.根據權利要求1所述的高效節能降耗連鑄切割嘴，其特徵是，所述套殼對應嘴芯上 段部具有外螺紋，對應嘴芯中段部為一體的六角體段、對應嘴芯下段部為圓錐臺段，套殼和 嘴芯套裝後套殼的下平面長出嘴芯下平面1 3mm。
專利摘要本實用新型涉及一種高效節能降耗連鑄切割嘴，屬於金屬切割裝置技術領域，本實用新型嘴芯截面似呈「幹」字型的一體結構，割嘴的一次混氣室和二次混氣室都是由嘴芯外壁和套殼內壁形成的，割嘴的切割氧孔不是另外鑲嵌在嘴芯中央的，而是從嘴芯中央直接鑽孔，切割氧孔從上至下的直徑是由大到小分為三段，本實用新型具有耗能小，火力集中、風線長而挺拔有力、動性好、穿透力強，切割割縫小、割面平整、切割速度快的優點，故切割時能節約大量的燃氣和氧氣，切割縫可以降至1～2.5mm，切割段面平整，上緣不塌邊，下緣不掛渣，完全能滿足現代鋼鐵企業的需求。
文檔編號F23D14/54GK201652363SQ20102017096
公開日2010年11月24日 申請日期2010年4月15日 優先權日2010年4月15日
發明者於登科 申請人:於登科