专利名称：一种切割超大厚度2000～3500㎜低碳和低合金钢锭的割炬的制作方法
一种切割超大厚度2000 3500 mm低碳和低合金钢锭的割 炬发明领域
本发明申请提出一种切割超大厚度2500 3500 mm低碳和低合金钢锭的割炬，属 于超大厚度低碳钢锭氧气切割装置的技术领域，尤其涉及到2500 3500 mm厚度或直径的 低碳和低合金钢锭的高质量、高效率的割炬。
背景技术：
21世纪基础制造装备的水平主要体现在大型化、高精度、高效率、低成本和高柔性 等几个方面。大型化是准备制造业高端产品的重要特征之一。要制造大型设备和大型基础 制造装备，就需要大型甚至超大型的铸/锻件作为毛坯来制造大型装备的零部件。而大型 铸/锻件进行加工的第一道工序就是要通过切割来去除零件的冒口及多余体积和重量来 达到要求的尺寸、形状和重量，所以大型铸锻件的火焰切割厚度和质量直接关系到后续加 工的工作量的大小以及能源消耗的多少，因此超大型的铸/锻件超大厚度火焰切割装置能 够为制造装备大型化提出的高质量、高效率、低能耗等要求创造了基础。
目前热切割方法中，激光切割法最大切割厚度不超过30mm，等离子切割法能达到 180 mm，氧气切割法也只能达到1500 1800 mm，为了能切割2000 3500 mm超大厚度钢锭， 目前的氧切割装置还应当进一步改进和提高。发明内容
为了解决背景技术中存在的氧气切割法切割低碳和低合金钢锭厚度达不到 2000 3500mm的问题，本发明提出一种能够切割2000 3500 mm的超大厚度低碳钢锭氧气 切割割炬。
本发明的技术方案如下
1、一种切割超大厚度2000 3500 mm超低碳和低合金钢锭的割炬，采用氧气为切 割气体，并且
3 1比例的予热氧气和丙烷燃气混合气体做为切割予热火焰，
其特征在于，
I)采用予热氧和丙烷燃气在割炬外混合式结构，即予热氧孔道(5)和燃气孔道(6)在割炬内部不交叉，予热氧与燃气在割炬内部不预先混合，而在喷出切割氧的割嘴(7) 后在大气中混合燃烧，这种结构有利于切割超大厚度工件；
2)燃气孔道(6)的轴线与割炬的轴线间夹角为4°，予热氧孔道(5)的轴线与割炬 的轴线间的夹角为12°，燃气孔道(6)和予热氧孔道(5)均倾斜并指向割炬的轴线，这种燃 气孔道(6)和予热氧孔道(5)的配置有利于提高予热混合气体对被切割工件的加热效果。
3)采用大尺寸切割氧的割嘴(7)，该割嘴(7)喉部直径为17 22 IM ；
4)上述每个燃气孔道(6)设计成下部稍微扩散的结构，即燃气孔道(6)的进口直 径为4. 5 mm，扩散锥度为1. 146%，扩散段长度为8 mm。
2、根据权利要求1所述的一种切割超大厚度2000 3500 mm低碳和低合金钢锭的 割炬，
其特征在于，
切割不同直径或厚度的低碳和低合金钢锭，选择不同，割嘴(7)的喉部直径，
当低碳和低合金钢锭厚度或直径为2000 2500 mm时，割嘴(7)的喉部直径为17 mm,
当低碳和低合金钢锭厚度或直径为2500 3000 mm时，割嘴(7)的喉部直径为19 mm,
当低碳和低合金钢锭厚度或直径为3000 3500 mm时，割嘴(7)的喉部直径为22 mm,
与已有技术相比，本发明的割炬能切割2000 3500 mm超大厚度的低碳和低合金 钢锭，并且具有切割面质量好、切缝窄、颗粒残渣少等优点。
本发明的割炬为超大厚度高效优质切割提供了理想最佳的火焰切割装备。
图1.本发明的一种切割超大厚度2000 3500 mm低碳和低合金钢锭割炬的结构 示意图2.图1的侧视剖视图，该图与图1相配合，表示该割炬的整体结构；
图3.图1的割炬的局部放大图A，表示该割炬头部的结构；
图4.图3的B向端面图，表示割炬中予热氧孔道(5)燃气孔道(6)和割嘴(7)的 分布；
图5.图3的局部放大图C，表示割炬中燃气孔道(6)的形状和尺寸。
图6.用于切割不同厚度的低碳和低合金钢锭的割嘴(7)的形状和尺寸图。
图1和图2相配合，表示该割炬的整体结构，该割炬主要包括予热氧输入管1，切割 氧输入管2，空气输入管3，丙烷燃气输入管4.正如图3和图4表示的，由予热氧输入管I 输入的予热氧通过分成两叉管路，最终进入割炬端部环状分布的一些环形分布的予热氧孔 道5而喷离割炬；类似的，丙烷燃气由燃气输入管4输入的燃气通过分成两叉管路后，最终 进入割炬端部分布的一些环形的燃气孔道6而喷离割炬，空气输入管3输入的空气用于冷 却割炬。
图3和图5清楚的表明，燃气孔道6予热氧孔道5都是倾斜设置的，即每个燃烧孔 道6的轴线均与割炬的轴线夹角为4°，每个予热氧孔道5的轴线与割炬的轴线间夹角为 12°，并且燃气孔道6和予热氧孔道5均指向割炬的轴线。燃气孔道6和予热氧孔道5的 这种配置有利于提高予热混合气体对被切割工件的加热效果。
上述图3和图4还表明，予热氧孔道(5 )和燃气孔道(6 )均以环状分布在割炬的端 部，并且还以一定的角度向割炬的轴线倾斜。割炬的这种配置保证从割炬喷出的予热氧和 燃气在割炬内部不预先混合，而在喷出割炬后在大气中混合燃烧，割炬的这种结构有利超 大厚度工件的切割。应当说明，上面指出的予热氧孔道5和燃气孔道6的倾斜设置，有利于 混合的予热气体对被切割工件的加热效果。
图5表示的是燃气孔道6具体的结构和尺寸，该燃气孔道6是一个下部为稍微扩散型结构，其进口直径为4. 5 mm，扩散锥度1. 146%，扩散长度为8 mm。燃气孔道6的这种结构也有利于割炬对被切割工件的予热效果。
图6表示割炬切割不同厚度低碳和低合金钢锭时采用割嘴7的具体形状和尺寸。 当割嘴7的喉部直径改变时，割嘴7的其它部分的尺寸也有相应的改变。
割嘴7可分成收缩段、喉部和扩散段三部分，各部分的尺寸如表I所示，
表I不同尺寸的三种割嘴7
序喉部直径出^直扩散锥收缩锥收，长喉，—扩散段长度号 Φ (麵)ΦΡ (^)角__角(LOU,,) (^) (L1)(臟)I 1724. 2664。__6CT__60__H)__12919—2 . 124°60°60101413 I 2231. 1034°60° | 60 丨 10 | 160
从表I可以看出，当割嘴7的喉部直径改变时，仅其出口直径和扩散段长度有一定变化，其它部位尺寸没有变化。
实施例1:
条用本发明的如图1 3所示的割炬切割材料为25CrlMo合金钢，该合金钢的厚度为 3100 mm。
割炬中的割嘴7周围设置着一些环状分布的预热氧孔道5和燃气孔道6。利用本发明的割炬切割的工艺规范如下
通入切割氧输入管2的切割氧进口压力为1. OMPa,
由割嘴7流出的切割氧流量为1400Nm3/h，
由预热氧输入管I输入的预热氧压力为1. OPMPa,
由预热孔道5流出的预热氧流量为420Nm3/h，
由燃气输入管4输入的燃气压力为O. 2MPa,
由燃气孔道6流出的燃气流量为140Nm3/h ；
利用上述割炬和工艺规范的切割 速度为15 mm /min。
完成材料切割，切割断面光滑，属优质断面。
权利要求
1.一种切割超大厚度2000 3500 mm低碳和低合金钢锭的割炬，采用氧气为切割气体，以及采用3:1比例的予热氧气和丙烷燃气混合气体做为切割予热气体，其特征在于， 1)采用予热氧和丙烷燃气在割炬外混合式割炬结构，即予热孔道(5)和燃气孔道(6)在割炬内部不交叉，予热氧和丙烷燃气在割炬内部不予先混合，而在喷出割炬后在大气中混合燃烧，这种结构有利于切割超大厚度工件； 2)燃气孔道(6)的轴线与割炬的轴线间夹角为4°，予热氧孔道(5)的轴线与割炬的轴线间的夹角为12°，燃气孔道(6)和予热氧孔道(5)均倾斜并指向割炬的轴线，这种燃气孔道(6)和予热氧孔道(5)的配置有利于提高予热混合气体对被切割工件的加热效果。
3)采用大流量切割氧气割嘴(7)，该割嘴(7)的喉部直径为17 22mm; 4)上述每个燃气孔道(6)设计成下部稍微扩散的结构，即燃气孔道(6)的进口直径为4.5mm,扩散锥角为1. 146° ,扩散段长度为8mm。
2.根据权利要求1所述一种切割超大厚度2000 3500mm低碳和低合金钢锭的割炬，其特征在于 选择不同尺寸割嘴(7)的喉部直径切割不同厚度的低碳钢锭，即 当低碳和低合金钢锭厚度或直径为2000 2500 mm时，割嘴(7)的喉部直径为17 mm, 当低碳和低合金钢锭厚度或直径为2000 3000 mm时，割嘴(7)的喉部直径为19 mm, 当低碳和低合金钢锭厚度或直径为3000 3500 mm时，割嘴(7)的喉部直径为22 mm。
全文摘要
本发明提出的一种切割超大厚度2000～3500㎜低碳和低合金钢锭的割炬，属于超大厚度低碳钢锭氧气切割装置技术领域。本发明为了解决背景技术中还不能高效优质切割2000～3500㎜超大厚度低碳和低合金钢锭钢锭的技术问题。本发明主要包括采用予热氧和丙烷燃气在割炬割嘴内部不予先混合，而在喷出割炬后在大气中混合燃烧；予热氧孔道(5)和燃气孔道(6)均倾斜并指向割炬的轴线；采用大流量切割氧割嘴(7)的喉部直径为17～22㎜；上述每个燃气孔道(6)设成下部稍微扩散的结构，其进口直径为4.5㎜，扩散锥角为1.146%，扩散段长度为8㎜。本发明的割炬适用于超大厚度2000～3500㎜低碳和低合金钢的优质、高效切割。
文档编号F23D14/46GK102997243SQ20121047177
公开日2013年3月27日 申请日期2012年11月20日 优先权日2012年11月20日
发明者韩永馗, 于浩楠, 周坤, 林潮涌, 赵松柏, 王智新, 黄为军 申请人:机械科学研究院哈尔滨焊接研究所