Способ кислородно-флюсовой зачистки металла

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 25.12.79 (21) 2857544/25-27 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (51) М. Кл.

В 23 К 7/08

Гасударственный квмнтет (53) УДК 621.791. .94.054.4 (088.8) Опубликовано 23.08.81. Бюллетень №31

Дата опубликования описания 28.08.81

60 делам изобретений н втнрмтий (72) Авторы изобретения

А. Л. Дайкер, А. И. Вейс, В. С. Рыбин, 1. 4:-Катаевский, Н. М. Новоселов и Я. Ш. Белогловский

Научно-исследовательский институт металлургии (7! ) Заявитель (54) СПОСОБ КИСЛОРОДНО-ФЛЮСОВОЛ ЗАЧИСТКИ

МЕТАЛЛА

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано в выборочной и сплошной зачистке металла (в том числе и нержавеющих сталей) любого сечения в прокатных цехах металлургических заводов.

Известны способы кислородно-флюсовой зачистки металла, которые включают подачу горючего газа, кислорода, транспортировку флюса газом-флюсоносителем и ввод флюса в струю кислорода, причем флюс в зону зачистки металла подается непосредственно из резака (1) и (2).

Однако такие способы кислородно-флюсовой зачистки металла эффективны только в области режимов с малым расходом кислорода. При расходе кислорода более 0,28 — "" на 1 м фронта зачистки снижается эффективность использовачия флюса вследствие того, что выходящая из сопла струя кислорода расширяется значительно больше, отдувая флюс от реакционной зоны, при этом ухудшается качество зачищенной поверхности и снижается производительность зачистки.

Известны также эффективные и более производительные способы кислородно-флюсовой зачистки металла с внешней подачей флюса, когда флюс газом-флюсоносителем подается через флюсовое сопло, расположенное над газо-кислородным резаком, причем слияние флюса с кислородом происходит на обрабатываемой поверхности. Флюс, в качестве которого преимущественно используется железный порошок, вдувается в греющее пламя, пересекая его полностью и проникая в реакционную зону. Греющий газ и кислород, создающие греющее пламя, имеют достаточно высокую скорость (3).

Однако при осуществлении этого способа газовый поток в районе реакционной зоны направлен в основном параллельно обрабатываемой поверхности, поэтому часть флюса не достигает обрабатываемой поверхности и уносится газовым потоком.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ кислородно-флюсовой зачистки металла с внешней подачей флюса, при котором подают на обрабатываемую поверхность струю режущего кислорода и охватывающую эту струю струю горючего газа, а также вводимую газом-флюсоносителем в струю режущего кислорода со стороны, противоположной изде856704

45 лию, и с наружной стороны от струи горючего газа плоскую струю флюса (4). ,Недостатком способа является, несмотря на оптимальные расходы греющего газа, создаюшего греющее пламя кольцевого сечения, кислорода и флюса, в качестве которого используется в основном железный порошок, низкая эффективность использования флюса, так как он не успевает прогреться и попадает в реакционную зону обрабатываемой поверхности холодным.

Греюшее пламя, подаваемое на зачишаемую поверхность служит для защиты струи от кислорода от смешения с атмосферным воздухом. В начальный момент при зажигании металла, когда струя кислорода отсутствует, греющая способность пламени максимальна, и поэтому флюс хорошо прогревается и в общем достаточно эффективно используется, но на режиме зачистки, когда подается струя кислорода и в реакционную зону, мощность греющего пламени значительно падает из-за динамического воздействйя на него струи кислорода и появившегося избытка кислорода. Увеличение нагрева флюса за счет повышения греюшей способности греющего факела путем улучшения смешения и подбора оптимальных расходов горячего газа и кислорода сугцественных результатов не дают, поскольку температуру газо-кислородной смеси невозможно поднять выше некоторой вполне определенной величины. Например, для смеси природного газа с кислородом эта температура будет значительно ниже.

Цель изобретения — улучшение прогрева флюса, а следовательно, повышение эффективности его использования и производительности.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу кислородно-флюсовой зачистки металла струю горячей смеси, которая размещена между струей флюса и струей режущего кислорода, подают с шириной, превышающей ширину струи, размещенную между струей режущего кислорода и поверхностью изделия в 1,5 — 3 раза.

Такая подача струи горячей смеси обеспечивает разогрев частиц флюса до температуры воспламенения в кислородной струе которая составляет примерно 600 С. Самовозгорание флюса в кислородной струе повышает температуру в реакционной зоне, что ведет к повышению производительности про цесса кислородно-флюсовой зачистки.

Усиление разогрева флюса по сравнению с известным способом объясняется тем, что с увеличением ширины струи горючей смеси со стороны флюсового сопла увеличивается и продолжительность нагрева флюсовых частиц в греющем факеле (а следовательно, увеличивается и выносимая тепловая энергия), а также тем, что при работе на режушем режиме ослабляющее влияние кислородной струи сказывается лишь на не5 !

О

15 го

25 зо

4О

55 котором слое греющего пламени, прилегающем непосредственно к кислородной струе, а греюшая способность остальной части расширенного греющего пламени остается неизменно большей.

Эффективность использования флюса, а, следовательно, глубина зачистки и производительность начинают возрастать при подаче греющей смеси со стороны струи флюса шириной, составляющей 1:5 ширины струи греющей смеси с противоположной стороны.

При трехкратном увеличении ширины подачи греющей смеси со стороны флюсового сопла производительность зачистки возрастает примерно в 2 раза, но при дальнейшем увеличении роста производительности не наблюдается.

Таким образом, целесообразно увеличить ширину подачи греющей смеси в 1,5—

2 раза.

На фиг. 1 приведен график, поясняющий предлагаемый способ; на фиг. 2 — схема устройства, реализующего этот способ.

На графике приняты следующие обозначения: Π— доля частиц, нагретых до температуры самовоспламенения; 1 — глубина съема металла; с/А — отношение ширины подачи греющей смеси со стороны струи флюса к ширине струи с противоположной стороны.

Устройство содержит газо-кислородный резак с кислородным соплом 1 и охватываюгцим его соплом 2 греющей газо-кислороной смеси, а также флюсовое сопло 3, которое расположено над резаком и обеспечивает внешнюю подачу флюса в кислородную струю. Сопло греющей смеси выполнено расширенным со стороны флюсового сопла.

Ширина сопла греющей смеси с противоположной стороны имеет нормальные размеры (d = 5 мм), которые определяются из условия зашиты кислорода основной струи от загрязнения атмосферным воздухом.

Пример. На обрабатываемый участок заготовки через сопло 1 подают струю кислорода с расходом 150 нм /ч под давлением

3 кгс/см а через сопло 2 подают греющую

1 смесь расходом 15 нам /ч под давлением

0,5 кгс/см следующего состава, %:

Природный газ 35 — 40

Кислород 60 — 65

Через сопло 3 в реакционную зону подают флюс расходом 30 нм /ч, транспортируемый сжатым воздухом — расходом

20 нм /ч под давлением 0,2 кгс/см

Под воздействием газо-кислородных струй флюс приобретает криволинейную траекторию. Часть траектории флюса проходит через верхнее греющее пламя 4, где флюс нагревается.

С увеличением зоны нагрева, а следовательно, и времени нагрева температура флюса возрастает, и с достижением температуры самовоспламенения флюса в сре856704

Цавление греющей смеси, кгс/см

Отношение шиОтношение

Расход греюще" смеси, Hì>/ч г совых час— тиц, нагре тых до температуры самовозгорания, X зачистки, мм рины греющего сопла со стороны флюсового сопла к ши расхода кислорода к расходу природного газа в гре ющей смеси рине сопла с противополож ной стороны

2,0

1,5

2,4

3,1

2,3

1,5

0,5

4,1!

3,0

4,1

100

45

55 де кислорода происходит резкое увеличение температуры в реакционной зоне, повышение производительности процесса и эффективности использования флюса. Поскольку частицы флюса имеют разные размеры, то момент достижения температуры 5 самовоспламенения происходит не одновременно для всех частиц, а поначалу только для самых малых. С расширением греющего пламени со стороны флюсового сопла, а следовательно, и с увеличением зоны нагрева доля частиц, температура которых дос10 тигла температуры самовоспламенения, увеличивается. В резаке, у которого отношение

Как видно из таблицы, заметное самовоспламенение флюса в кислородной струе начинает проявляться при полуторакратном увеличении ширины подачи греющей смеси со стороны флюсового сопла. После достижения трехкратного увеличения ширины подачи греющей смеси сверху все флюсовые частицы нагреваются до температуры самовоспламенения и дальнейшего роста съема металла не происходит, но величина съема при этом больше, чем при известном спо-. собе зачистки.

Предлагаемый способ используется не только при зачистке, но и при кислороднофлюсовой резке нержавеющих сталей на установках с внешней подачей флюса. Способ обеспечивает улучшение прогрева флюса, повышение эффективности его использования, и, следовательно, глубины и производительности зачистки.

Экономический эффект от использования предлагаемого способа при сплошной зачистке 30 тыс. тонн проката из нержавеющей стали составляет 33 тыс. рублей.

Формула изобретения

Способ кислородно-флюсовой зачистки металла, при котором, на поверхность изширины верхнего греющего пламени к ширине нижнего достигает 3, все подаваемые флюсовые частицы достигают температуры самовоспламенения.

Для получения полосы зачищенного металла резак перемещают над поверхностью металла со скоростью 0,05 — 0,12 м/с. При этом расход режущего кислорода 150 нмз/ч, расход флюса 30 кг/ч, скорость зачистки

0,08 м/с.

В таблице приведены результаты испытаний предлагаемого способа кислороднофлюсовой зачистки металла.

1 дроля флю- 1 Глубина делия подают струю режущего кислорода и охватывающую эту. струю струю горючего газа, а также вводимую газом — флюсоносителем в струю режущего кислорода со стороны, противоположной изделию, и с наружной стороны от стру и горючего газа плоскую струю флюса, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности путем улучшения прогрева флюса, струю горючей смеси, которая размещена между струей флюса и струей режущего кислорода, подают с шириной, превышающей ширину струи, размещенную между струей режущего кислорода и поверхностью изделия, в

1,5 — 3 раза.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Брандштед Б. Кислородно-флюсовая разделительная и поверхностная резка металлов. М., «Машиностроение», 1961, с. 40.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2557106/25-27, кл. В 23 К 7/08, 13. 12.77.

3. Патент ФРГ № 1016102, кл. В 23 К 7/08

1956.

4. Патент США № 2033133, кл. 110 — 22, 1962, (прототип).

856704

8LhJ

Фса 1

Г

/ (Составитель М. Новик

Редактор С. Родикова Техред А. Бойкас Корректор Г. Решетник

3а каз 7082/16 Тираж 1148 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4