Способ кислородно-флюсовой зачистки металла

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(53) УДК 621.791. .94.054.4 (088.8) Опубликовано 23.08.81. Бюллетень 31Дата опубликования описания 28.08.81 па делам изобретений н нтнрмтийИзобретение 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 использовгчия 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 изде 85670445 лию, и с наружной стороны от струи горючего газа плоскую струю флюса 14.,Недостатком способа является, несмотряна оптимальные расходы греющего газа,создающего греющее пламя кольцевого сечения, кислорода и флюса, в качестве которого используется в основном железныйпорошок, низкая эффективность использования флюса, так как он не успевает прогреться и попадает в реакционную зону обрабатываемой поверхности холодным.Греющее пламя, подаваемое на зачищаемую поверхность служит для зашитыструи от кислорода от смешения с атмосферным воздухом. В начальный моментпри зажигании металла, когда струя кислорода отсутствует, греющая способностьпламени максимальна, и поэтому флюс хорошо прогревается и в общем достаточноэффективно используется, но на режиме зачистки, когда подается струя кислорода и вреакционную зону, мощность греющего пламени значительно падает из-за динамического воздействйя на него струи кислорода ипоявившегося избытка кислорода. Увеличение нагрева флюса за счет повышениягреющей способности греюшего факела путем улучшения смешения и подбора оптимальных расходов горячего газа и кислорода существенных результатов не дают,поскольку температуру газо-кислороднойсмеси невозможно поднять выше некоторойвполне определенной величины. Например,для смеси природного газа с кислородомэта 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, котораяразмещена между струей флюса и струейрежущего кислорода, подают с шириной,превышающей ширину струи, размещеннуюмежду 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 струекоторая составляет примерно 600 С. Самовозгорание флюса в кислородной струе повышает температуру в реакционной зоне, чтоведет к повышению производительности процесса кислородно-флюсовой зачистки,Усиление разогрева флюса по сравнению с известным способом объясняется тем,что с увеличением ширины струи горючейсмеси 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 работена режущем режиме ослабляющее влияниекислородной струи сказывается лишь на не 5 1 о 15 го 25 зо 35 4 О 50 55 котором слое греющего пламени, прилегающем непосредственно к кислородной струе,а греющая способность остальной частирасширенного греющего пламени остаетсянеизменно большей.Эффективность использования флюса, а,следовательно, глубина зачистки и производительность начинают возрастать при подаче греющей смеси со стороны струи флюсашириной, составляющей 1:5 ширины струигреющей смеси с противоположной стороны.При трехкратном увеличении ширины подачи греющей смеси со стороны флюсовогосопла производительность зачистки возрастает примерно в 2 раза, но при дальнейшемувеличении роста производительности ненаблюдается.Таким образом, целесообразно увеличить ширину подачи греющей смеси в 1,5 -2 раза.На фиг, 1 приведен график, поясняющийпредлагаемый способ; на фиг. 2 - схемаустройства, реализующего этот способ.На графике приняты следующие обозначения: О - доля частиц, нагретых до температуры самовоспламенения; д - глубина съема металла; С/3 - отношение ширины подачи греющей смеси со стороныструи флюса к ширине струи с противоположной стороны.Устройство содержит газо-кислородныйрезак с кислородным соплом 1 и охватываюгцим его соплом 2 греющей газо-кислоро-,ной 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 флюсовогосопла,Ширина сопла греющей смеси с противоположной стороны имеет нормальныеразмеры (д = 5 мм), которые определяютсяиз условия зашиты кислорода основной струиот загрязнения атмосферным воздухом.Пример. На обрабатываемый участок заготовки через сопло 1 подают струю кислорода с расходом 150 нм/ч под давлением3 кгс/см а через сопло 2 подают греющуюсмесь расходом 15 нам/ч под давлением0,5 кгс/см следующего состава, %:Природный газ 35 - 40Кислород 60 - 65Через сопло 3 в реакционную зону подают флюс расходом 30 нм/ч, транспортируемый сжатым воздухом - расходом20 нм/ч под давлением 0,2 кгс/смПод воздействием газо-кислородныхструй флюс приобретает криволинейнуютраекторию, Часть траектории флюса проходит через верхнее греющее пламя 4, гдефлюс нагревается,С увеличением зоны нагрева, а следовательно, и времени нагрева температурафлюса возрастает, и с достижением температуры самовоспламенения флюсав срерины греющего сопла со стороны флюсового сопла к ши расхода кислорода к расходу природного газа в гре ющей смеси рине сопла с противоположной стороны 2,0 20 2,4 3,1 50 2,3 0,5 4,1 100 3,0 4,1 100 40 50 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 дос 10 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 изобретенияСпособ 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 оля флю 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 струи 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 заявке2557106/25-27, кл. В 23 К 7/08, 13.12,77.3. Патент фРГ1016102, кл. В 23 К 7/08 1956.4, Патент США2033133, кл. 110 - 22, 1962, (прототип).856704 гФиг гг7 4/5ная, 4 едактор С. Родикова каз 7082/16 ВНИИПИ Госу по делам 113035, Москва,илиал ППП Пате