专利名称：用氧甲醇汽油火焰切割金属的工艺方法
技术领域：
本发明涉及一种金属切割方法，特别是用醇烃混合燃料火焰切割金属的工艺方 法。
背景技术：
目前，在机械制造企业对于低碳钢及低合金结构钢的切割下料，主要采用的切割 方法是氧乙炔切割技术，它是利用乙炔与氧气混合燃烧产生高温加热待切割处的金属，当 金属加热到燃烧温度点后，再给予高压氧气，使得金属燃烧产生液态的金属氧化物，同时借 助高速切割氧流排除氧化物熔渣，从而形成割缝的过程。该工艺方法存在的弊病是乙炔气 造价高，在生产和使用过程中对环境污染较大，在储存、运输及使用时安全性差等。为此，人 们开发了很多的代用燃料及与其相应的工艺方法，如丙烷、液化石油气、丙烯、霞普气等替 代燃气以及液体燃料-汽油火焰和乙醇火焰(专利号200510046882. 6)以及乙醇汽油火焰 切割技术(专利号200610046876. 5)等。虽然乙醇燃料具有很好的再生性能，但是，目前乙 醇的生产消耗了大量粮食，加剧了燃料与粮食资源的争夺危机。而在我国有大量的煤炭资 源，国内很多煤炭加工企业又在积极开发煤炭的转化利用，成功的煤炭典型转换资源就是 生产燃料甲醇。此外甲醇也可以通过冶金企业产生的煤气(CO)通过加压合成进行制取，因 此，甲醇的生产途径较多，价格便宜。国内部分省市也在积极探索利用甲醇代替乙醇实现醇 汽油的转换。根据甲醇汽油的使用情况，开发利用氧甲醇汽油燃烧火焰作为金属氧气切割 的预热火焰具有非常积极的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种用氧甲醇汽油火焰切割金属的工艺方法，用甲醇汽油代 替传统燃料气体(乙炔气、丙烷气、汽油、乙醇汽油等)以降低生产成本、节省能源、提高煤 炭的使用效率，减少环境污染等。本发明的技术方案是采用射吸式(或等压式)汽油切 割割炬，利用醇烃可燃气体与氧气混合燃烧高温火焰将待切割处金属加热到金属燃烧温度 点，利用高压纯氧氧化金属并吹开液态氧化渣，形成割缝。所用可燃气体为雾化后的甲醇汽 油。在甲醇汽油中甲醇的体积浓度为15% 50%。根据物理化学的焓变理论计算表明，甲醇体积浓度在15% 50%之间变化时，氧 甲醇汽油中性火焰理论温度在3518K 3502K之间，在考虑火焰燃烧时放出的光耗能后，计 算火焰温度在2109K 1975K之间。在切割过程中，预热火焰只是起着预热作用，且只是将 金属加热到燃点，而低碳钢以及低合金钢的燃点温度在1323K 1523K之间。在甲醇比例 为15% 50%的甲醇汽油火焰温度高出金属燃点最高温度450K以上，完全可以满足切割 预热需求。而实验表明，甲醇汽油火焰燃烧过程稳定，燃烧产物污染小，而且燃料来源广泛， 价格较乙醇稍低。在具体使用时，可以针对不同厚度的切割工件，可选用相适应甲醇含量比 例的甲醇汽油进行切割，以达到最佳的切割速度和切割质量。根据上述原因和试验研究表明，采用氧甲醇汽油(甲醇体积浓度15% 50% )火焰对金属进行切割，来代替传统燃料气体(乙炔气、丙烷气、纯汽油等)和新型燃料(乙醇、 乙醇汽油)进行金属切割，具有切口表面平整，垂直和斜角误差小，切割过程稳定及速度较 快，切割操作过程简单，使用安全等优点，完全可以满足生产要求。在使用过程中氧气消耗 量介于氧乙炔和氧汽油之间，稍低于氧乙醇汽油用氧量，总的生产成本低于氧乙炔和氧乙 醇汽油。随着甲醇用量的增加，该方法产生的社会资源和环境效益都将得到良好体现，生产 企业的经济效益将随着甲醇生产规模化和应用的扩大而得到提高。该方法可适用于低碳钢 和低合金结构钢的手工和自动切割过程。
四
附图为本发明的生产工艺图。
五具体实施例方式使用前，需将装有杂质过滤网22的燃料导流管25 —次性安装在甲醇汽油储存瓶 出口阀2上。使用时，先将甲醇汽油瓶连接件24通过出口阀2安装在甲醇汽油储存瓶1上， 甲醇汽油瓶连接件24上装有甲醇汽油流量检测表3。再用甲醇汽油输送管12将汽油切割割 炬14与甲醇汽油瓶连接件24上的油管接头6相连接。将事先按比例调配混合好的甲醇汽 油通过甲醇汽油注入口 5灌入甲醇汽油储存瓶1中，灌装3/4体积后通过甲醇汽油储存瓶1 的加压活塞4加压到要求压力(对于射吸式割枪，压力为0. IMPa ；等压式割枪为0. 20MPa)， 瓶内压力由安装在甲醇汽油储存瓶1上的甲醇汽油压力检测表26进行检测。根据汽油切 割机标准的要求，甲醇汽油储存瓶1中需填充一定数量的防爆填料23。此外，将氧气压力调 节器11安装于氧气瓶7的出口处，用氧气输送管13按工艺要求将氧气压力调节器11与汽 油切割割炬14连起来，组成一套完整的切割装置。随后按照顺序分别调节氧气瓶开关阀8 和氧气压力调节器11的开启度，观察氧气高压表9与氧气低压表10的压力，就可知道氧气 瓶7内的高压氧气压力以及送到汽油切割割炬14的低压氧气压力。打开甲醇汽油储存瓶 1上的出口阀2，开启汽油切割割炬14上的甲醇汽油开关阀15，调节甲醇汽油流量调节阀 16。右手握住汽油切割割炬14之手柄19，使汽油切割割炬14保持水平位置，左手少量开启 氧气调节阀17和甲醇汽油流量调节阀16，看到汽油切割割炬14的割咀20有甲醇汽油和氧 气的混合气体喷出或流淌甲醇汽油混合液体，此时将点着的点火器置于割咀20的出口处， 混合气体即刻燃烧，再适当调节甲醇汽油流量调节阀16和氧气调节阀17的开启度，使燃烧 的火焰达到切割板厚所要求的火焰能率并使火焰呈中性火焰时，即可进行切割作业。甲醇汽油通过瓶内压力由导流管25、出口阀2、甲醇汽油瓶连接件24、甲醇汽油输 送管12流入汽油切割割炬14，在割嘴20内通过与氧气充分混合并雾化后喷出。通过切割 氧调节阀18进行调整切割氧流量，以满足不同厚度金属的切割。在用火焰预热金属时，尽可能使用火焰外焰进行预热，可提高预热效果，减少预热 时间。长时间使用后，要对甲醇汽油储存瓶1内残留的杂质进行清理，可通过甲醇汽油储存 瓶排污阀门21将其排出。使用该切割技术，可代替目前使用的氧乙炔切割技术和氧汽油等传统火焰切割技 术，适用于低碳钢和低合金钢的切割。下面为切割示例
示例一钢板材料Q235，厚度12mm，燃料类型15%甲醇+85%汽油(90#)，切割 工艺参数燃料流量0. 6g/s，氧气压力6个大气压，切割速度750mm/min。示例二 钢板材料Q235，厚度12mm，燃料类型30%甲醇+70%汽油(90#)，切割 工艺参数燃料流量0. 5g/s，氧气压力6个大气压，切割速度600mm/min。示例三钢板材料Q235，厚度12mm，燃料类型50%甲醇+50%汽油(90#)，切割 工艺参数燃料流量0. 6g/s，氧气压力6个大气压，切割速度720mm/min。
权利要求
一种用氧甲醇汽油火焰切割金属的工艺方法，采用汽油切割割炬，利用醇烃可燃气体与氧气混合燃烧高温火焰将待切割处金属加热到金属燃烧温度点，再利用高压纯氧氧化金属并吹开液态氧化渣，形成割缝，其特征是所用醇烃可燃气体为雾化后的甲醇汽油。
2.根据权利要求1所述的用氧甲醇汽油火焰切割金属的工艺方法，其特征是在甲醇 汽油中甲醇的体积浓度为15% 50%。
3.根据权利要求1所述的用氧甲醇汽油火焰切割金属的工艺方法，其特征是工艺过 程为使用时，先将甲醇汽油瓶连接件(24)通过出口阀(2)安装在甲醇汽油储存瓶(1)上， 甲醇汽油瓶连接件(24)上有甲醇汽油流量检测表(3)；再用甲醇汽油输送管(12)将汽油 切割割炬(14)与甲醇汽油瓶连接件(24)上的油管接头(6)相连接；将事先按比例调配混 合好的甲醇汽油通过甲醇汽油注入口(5)灌入甲醇汽油储存瓶(1)中，灌装3/4体积后通 过甲醇汽油储存瓶(1)的加压活塞(4)加压；将氧气压力调节器(11)装于氧气瓶(7)的 出口处，用氧气输送管(13)按工艺要求将氧气压力调节器(11)与汽油切割割炬(14)连 起来，组成一套完整的切割装置；随后按照顺序分别调节氧气瓶开关阀(8)和氧气压力调 节器(11)的开启度，观察氧气高压表(9)与氧气低压表(10)的压力，就可知道氧气瓶(7) 内的高压氧气压力以及送到汽油切割割炬(14)的低压氧气压力；打开甲醇汽油储存瓶(1) 上的出口阀(2)，开启汽油切割割矩(14)的甲醇汽油开关阀(15)，调节甲醇汽油流量调节 阀(16)；右手握住汽油切割割炬(14)之手柄(19)，使汽油切割割炬(14)保持水平位置，左 手少量开启氧气调节阀(17)和甲醇汽油流量调节阀(16)，看到汽油切割割炬(14)的割咀 (20)有甲醇汽油和氧气的混合气体喷出或流淌甲醇汽油混合液体，此时将点着的点火器置 于割咀(20)的出口处，混合气体即刻燃烧，再适当调节甲醇汽油流量调节阀(16)和氧气调 节阀(17)的开启度，使燃烧的火焰达到切割板厚所要求的火焰能率并使火焰呈中性火焰 时，即可进行切割作业。
全文摘要
本发明公开了一种用氧甲醇汽油火焰切割金属的工艺方法，是采用汽油切割割炬，利用醇烃可燃气体与氧气混合燃烧高温火焰将待切割处金属加热到金属燃烧温度点，再利用高压纯氧氧化金属并吹开液态氧化渣，形成割缝。所用醇烃可燃气体为雾化后的甲醇汽油。在甲醇汽油中甲醇的体积浓度为15％～50％。本发明用甲醇汽油代替传统燃料气体(乙炔气、丙烷气、汽油、乙醇汽油等)以降低生产成本、节省能源、提高煤炭的使用效率，减少环境污染等。该方法可适用于低碳钢和低合金结构钢的手工和自动切割过程。
文档编号B23K7/00GK101890552SQ20101021439
公开日2010年11月24日 申请日期2010年7月1日 优先权日2010年7月1日
发明者孙巍, 孙正卓, 崔勇, 朱健, 李宪臣, 林洋, 秦华, 胡传顺, 蒋应田, 郭魁文, 陈利军 申请人:辽宁石油化工大学