专利名称：拉瓦尔喷管连铸切割嘴的制作方法
技术领域：
本实用新型属机械技术领域，具体涉及一种拉瓦尔喷管连铸切割嘴。
背景技术：
通常使用在连铸板坯火焰切割机上的切割炬，其切割嘴的切割氧孔呈阶梯圆柱形。切割氧气流在流动的过程中，克服与管壁的摩擦力，损失了一部分能量。由于加工工艺的限制和管壁的粗糙度，切割氧气流的流速提高的余地很小，因此切割钢坯的速度也不能有效地提高。
对于现代钢铁企业，板坯连铸机的铸坯规格向大型化发展，铸坯宽度达2000-2300mm，铸坯厚度达250-300mm。随着冶炼技术及工艺的日益完善，提高铸坯的拉坯速度是一个趋势，板坯火焰切割机的切割作业是在线完成的，并且与铸坯的移动保持同步。由于受到场地及工艺的限制，切割的铸坯定尺尺寸尽可能短些，因此割嘴的切割速度成了提高连铸生产效率的瓶颈口，必须寻求一种有更高切割速度的割嘴，满足日益提高的拉坯速度的需求。此外，切割割缝的金属损耗越来越被重视。切割断面的质量也对切割嘴提出了更高的要求，切断面要平整、挂渣要少，以满足连铸坯编号打印的需求。
发明内容
本实用新型的目的是提出一种能十分有效地解决板坯连铸机高拉速、高质量断面、低割缝损耗的需求的拉瓦尔喷管连铸切割嘴。
本实用新型提出的拉瓦尔喷管连铸切割嘴，由割嘴基体1、拉瓦尔喷管15、混合气管道21、预热氧管道孔22、燃气管道孔23等组成。其中，割嘴基体1的外端面呈六角形，另一端呈圆柱形，割嘴基体1的中心镶嵌拉瓦尔喷管15，拉瓦尔喷管15由稳定段16、收缩段17、喉部18、扩散段19及稳流段20依次连接组成一体，稳定段16呈圆柱形，收缩段17呈圆台形，为收敛圆弧形，扩散段19呈圆台形，为扩张圆弧形，稳流段20呈圆柱形，收缩段17与扩散段19交界的截面为喉部18，稳定段16的直径大于稳流段20的直径；割嘴基体1的圆柱形端面上分布有二条环形密封凹槽，其中一条凹槽上开有预热氧管道孔22，另一条凹槽连接燃气管道孔23，每个凹槽内分别均匀分布有预热氧孔24、燃气孔25，预热氧孔24、燃气孔25分别与对应的混合气管道21相连。
本实用新型中，预热氧孔24、燃气孔25为18-24个。
本实用新型中，混合气管道21内外两层的管道出口之间呈品字形排列，使火焰的燃烧更充分。
本实用新型中，连铸坯火焰切割的实质是铁在氧流中的燃烧、氧化反应，起主导作用的是氧流的纯度和动能。必须向切割区域送入高纯度、高能量的氧气流，强化反应和提高冲刷熔渣的能力。普通割嘴的切割氧孔道呈阶梯圆柱形，型腔的几何形状及粗糙度限制了出口流速的提高，如果片面的提高割嘴入口处的氧气压力，只会使出口的气流横向膨胀而变粗，造成显著的乱流，因为吸入周围的空气而导致切割氧的纯度下降，恶化切割的效果，使割缝变大，切口的上部溶化，形成喇叭口，下部挂渣现象严重。
本实用新型中，割嘴基体的中心采用拉瓦尔喷管，应用空气动力学的原理设计割嘴切割氧的型腔，由稳定段、收缩段、喉部、扩散段及稳流段五部分组成。稳定段起到将气体导入并且使其均匀化的作用；收缩段起到加速气流，使经过收缩的气流密度减少，流速加快的作用；喉部是气流从亚音速到超音速的过渡截面，在喉部处达到一倍音速；扩散段将喉部达到的音速气流进一步膨胀加速，最终达到出口处的2-2.5倍音速；稳流段起到使出口气流获得方向性较强的平行气流的作用。
本实用新型的工作过程如下将割嘴基体与切割炬连接并紧在割嘴座上面，切割嘴的圆柱形端面的凹槽，一条凹槽上的预热氧孔连接预热氧管道，另一条凹槽上的燃气孔连接燃气管道，切割的过程是利用气体火焰，将金属预热到能在氧气流中燃烧的温度，然后射出高压氧气流使金属剧烈氧化成熔渣，并将氧化的熔渣从割缝中吹氧，从而达到将连铸坯分离的目的。
考虑到连铸火焰切割机提供的氧气压力一般为0.8-1.2Mpa，选择二倍音速作为连铸切割嘴型腔设计参数是合适的。
通常使用的切割嘴难以达到高切割速度、最小的割缝、高质量断面的需求，本实用新型在切割嘴中设置了拉瓦尔喷管，使连铸切割的切割速度可以提高20％～30％，切割缝可以降低20％～30％，切断面平整、挂渣少、完全能满足现代钢铁企业的需求。
图1为本实用新型的结构图示。其中，图1(a)为左视图，图1(b)为主视图，图1(c)为右视图。
图2为本实用新型应用于切割炬的结构图示，其中，图2(a)为左视图，图2(b)为主视图。
图中标号1为割嘴基体，2为割嘴座，3为外套筒，4为切割氧管道，5为预热氧管道，6为燃气管道，7为进水管道，8为出水管道，9为割矩托架，10为燃气接头，11为预热氧接头，12为切割氧接头，13为进水接头，14为出水接头，15为拉瓦尔喷管，16为拉瓦尔喷管的稳定段，17为拉瓦尔喷管的收缩段，18为拉瓦尔喷管的喉部，19为拉瓦尔喷管的扩散段，20为拉瓦尔喷管的稳流段，21为混合气管道，22为预热氧管道孔，23为燃气管道孔，24为预热氧孔，25为燃气孔。
具体实施方式
下面通过附图进一步说明本实用新型。
实施例1，本实用新型拉瓦尔喷管连铸切割嘴见图1，割嘴基体采用紫铜材料，其外端面呈六角形，其另一端面呈圆柱形，其形状与割嘴座的内端面相匹配并用螺纹连接，固定于割嘴座上。割嘴基体的中心镶嵌拉瓦尔喷管，拉瓦尔喷管由稳定段、收缩段、喉部、扩散段及稳流段依次连接组成一体，稳定段呈圆柱形，直径为5mm，收缩段呈收敛圆台形，扩散段呈扩张圆弧形，为圆台形，稳流段呈圆柱形，其直径为3.4mm，收缩段与扩散段交界的截面为喉部，喉部直径为2.6mm，稳定段的直径大于稳流段的直径；割嘴基体的圆柱形端面上分布有二条环形密封凹槽，其中一条凹槽内的预热氧管道孔连接预热氧管道，另一条凹槽内的燃气管道孔连接燃气管道，每个凹槽内分别均匀分布有预热氧孔21个、燃气孔21个，孔的直径为1.2，燃气孔，预热氧孔、燃气孔分别与对应的混合气管道相连，混合气体流出口的割嘴基体六角形端面处呈品字形，割嘴基体六角形端面上开有14个2.2孔，次层中开有7个2.2孔，此两层孔成品字形排列，使火焰的燃烧更充分。割嘴基体的端面是经过研磨的，割嘴基体用M30X2外螺纹与切割炬连接并紧在割嘴座上面。镶嵌有拉瓦尔喷管的型腔已经作为割嘴基体的一个部分。
如图2所示，切割炬外套筒内设有进出水管道，起着冷却切割炬及割嘴的作用。在源源不断的冷却水作用下，切割嘴不会因为高温而回火。外套筒可以夹持在火焰切割机设备上进行升降调节，将割嘴基体旋入切割炬，并紧后形成了一套完整的拉瓦尔喷管切割炬。
权利要求1.一种拉瓦尔喷管连铸切割嘴，其特征在于由割嘴基体(1)、拉瓦尔喷管(15)、混合气管道(21)、预热氧管道孔(22)、燃气管道孔(23)组成，其中，割嘴基体(1)的外端面呈六角形，另一端呈圆柱形，割嘴基体(1)的中心镶嵌拉瓦尔喷管(15)，拉瓦尔喷管(15)由稳定段(16)、收缩段(17)、喉部(18)、扩散段(19)及稳流段(20)依次连接组成一体，稳定段(16)呈圆柱形，收缩段(17)呈圆台形，为收敛圆弧形，扩散段(19)呈圆台形，为扩张圆弧形，稳流段(20)呈圆柱形，收缩段(17)与扩散段(19)交界的截面为喉部(18)，稳定段(16)的直径大于稳流段(20)的直径；割嘴基体(1)的圆柱形端面上分布有二条环形密封凹槽，其中一条凹槽上开有预热氧管道孔(22)，另一条凹槽连接燃气管道孔(23)，每个凹槽内分别均匀分布有预热氧孔(24)、燃气孔(25)，预热氧孔(24)、燃气孔(25)分别与对应的混合气管道(21)相连。
2.根据权利要求1所述的拉瓦尔喷管切割嘴，其特征在于预热氧孔(24)、燃气孔(25)为18-24个
3.根据权利要求1所述的拉瓦尔喷管切割嘴，其特征在于混合气管道(21)内外两层的管道出口之间呈品字形排列。
专利摘要本实用新型属机械技术领域，具体涉及一种拉瓦尔喷管连铸切割嘴。割嘴基体由拉瓦尔喷管、混合气管道、燃气管道孔、预热氧管道孔等组成。切割嘴的中心镶嵌拉瓦尔喷管，拉瓦尔喷管由稳定段、收缩段、喉部、扩散段及稳流段依次连接组成一体，稳定段呈圆柱形，收缩段呈收敛圆弧形，扩散段呈扩张圆弧形，稳流段呈圆柱形，收缩段与扩散段交界的截面为喉部，稳定段的直径大于稳流段的直径；割嘴的圆柱形端面上分布有预热氧孔、燃气孔，混合气体流出割嘴外端面处呈品字形。通常使用的切割嘴难以达到高切割速度、最小的割缝、高质量断面的需求，本实用新型在切割嘴中设置了拉瓦尔喷管，使连铸切割的切割速度可以提高20％～30％，切割缝可以降低20％～30％，切断面平整、挂渣少、完全能满足现代钢铁企业的需求。
文档编号F23D14/48GK2793558SQ20052004185
公开日2006年7月5日 申请日期2005年5月25日 优先权日2005年5月25日
发明者钟振华, 姚刚, 王坚群, 王奔, 杨燕 申请人:上海振华焊割工具有限公司