连铸坯火焰切割原理

1、.连铸坯火焰切割原理连铸坯火焰切割机是利用燃气和氧气将铸坯快速燃烧，达到切断铸坯的目的的。燃气在燃烧的时候，需要一定的氧气，这些氧气主要是起到助燃作用，同时氧气供给量的多少还直接影响火焰的性质。燃气燃烧就是其中的可燃成份碳，氢，硫以及其他碳氢化合物与氧气化合生成CO2，H2O，SO2等的反应。按照这些完全燃烧的反应方程式计算出来所需氧气量称为理论氧气量。在实际燃气中，为了保证燃气的完全燃烧，供给的氧气量应该比理论氧气量多一些，多出的这部分氧气称为过剩氧气。实际氧气供给量与理论氧气需要量之比，称为氧气过剩系数，用式子表示为： a=实际氧气供给量/理论氧气需要量。根据a值的大小可以判断火焰的性质a

2、1，氧化焰；是指燃气中全部可燃成分在氧气充足的情况下达到完全燃烧，燃气产物中没有游离C及CO ，H2，CH4等可燃成份的一种无烟火焰；氧化焰的温度可达31003400，此时的火焰呈清彻的蓝色，没有黑烟。a=1，中性焰；是指燃气中全部可燃成分与氧气化合量几乎相等，处于平衡状态，最后使燃气达到完全燃烧的一种无烟火焰；但控制中性焰非常困难，实际生产实践中是难以做到，通常用弱碳化焰代替它，此时的火焰基本呈蓝色，没有黑烟；“中性焰”的温度可达15003000。a1，碳化焰；碳化焰是指在燃烧过程中，氧气供应不足，燃烧不充分，在燃烧产物中有一氧化碳等还原性气体，没有或者极少游离氧的存在的火焰；火焰呈黄色，温

3、度低，有黑烟，此时的燃烧为不完全的燃烧，会造成燃气的浪费。 连铸坯需要中性焰进行预热，在切割时只需要氧化焰，被喷的地方剧烈氧化成为熔渣并被吹走，断面平整，切割速度快而且不会像水力切割那样产生激冷导致裂纹，只是对钢坯的合金成分有一定要求，钨钼铬等不能太多，下面是原理与应用条件： 燃气是产生火焰的必需品，它可以决定火焰的最高温度，同时也决定了氧气的消耗量。所以，氧气切割简称气割，也称氧火焰切割。 氧气切割原理和过程：钢材的氧气切割是利用气体火焰（称预热火焰）将钢材表层加热到燃点，并形成活化状态，然后送进高纯度、高流速的切割氧，使钢中的铁在氧氛围中燃烧生成氧化铁熔渣同时放出大量的热，借助这些燃烧热和

4、熔渣不断加热钢材的下层和切口前缘使之也达到燃点，直至工件的底部。与此同时，切割氧流的动量把熔渣吹除，从而形成切口将钢材割开。因此，从宏观上来说，氧气切割是钢中的铁（广议上来说是金属）在高纯度氧中燃烧的化学过程和借切割氧流动量排除熔渣的物理过程相结合的一种加工方法。整个氧气切割过程可分为互有关联的4个阶段：（1）起割点处的金属表面用预热火焰加热到其燃点，随之在切割氧中开始燃烧反应。（2）燃烧反应向金属下层传播。（3）排除燃烧反应生成的熔渣，沿厚度方向割开金属。（4）利用熔渣和预热火焰的热量将切口前缘的金属上层加热到燃点，使之继续与氧产生燃烧反应。 上述过程不断重复，金属切割就连续地进行。 注：普

5、碳钢的燃点，据水津宽一等实验测定为970，但文献也指出另一些文献的实验值为870。据称，可能是实验方法不同所造成的。因为氧气切割是金属氧化过程，不是熔化过程。因此，切割过程要求被割金属具备下述条件： 1、金属的燃点必须低于熔点 这是气割过程能正常进行的最基本条件。如果金属的熔点低于其燃点，则在预热时金属将首先熔化，温度不再升高，以致在切割氧作用下不会发生燃烧过程。纯铁、低碳钢以及合金元素较少的低碳合金钢，可以满足这个条件，因而有很好的切割性能。而随着含碳量的增加，钢的熔点下降，燃点提高，如含碳量为0.70%的高碳钢，其熔点与燃点基本相等，因此含碳量大于等于0.70%的钢，用气割就比较困难。铝、

6、铜、铸铁等材料的燃点高于熔点，故都不能用普通氧气切割方法进行切割。 2、金属氧化物的熔点低于金属的熔点且流动性好只有这样，液态易流动的氧化物渣才能被吹掉，使切割过程继续。否则，高熔点的氧化物将以固态覆盖于切口，阻碍后面材料的氧化，使切割过程难以进行。如高铬钢、铬镍不锈钢、铝及铝合金等材料的氧化物熔点均高于材料本身的熔点，因而不能用氧气切割的方法进行切割。常用金属及其它氧化物的熔点金属名称 熔点 金属氧化物纯铁 1538 13001500 低碳钢 15001300 500 高碳钢 13001400 13001500灰口铸铁11301250 15002050 铜 10831084 12301336

7、 铝 658660 2050 铬 15501990 镍 14501452 1990锌 41918100 锰 1250560 1785 3、金属燃烧时应是放热反应 只有燃烧时放出足够的热量，才能对下层金属起预热作用，放出的热量越多，预热作用越大，就越有利于气割过程的顺利进行。切割低碳钢时，金属燃烧放出的热量约占预热热量的70%，而预热火焰供给的热量仅占30%左右。4、金属的导热性要低 如果被割金属的导热性很高，则预热火焰及金属燃烧所供给的热量会很快向金属内部流失，使切口处温度急剧下降而达不到燃点，切割过程难以开始或中途停止。如铝、铜等有色金属，因导热性太高，故不能用普通的气割方法进行切割。根据上

8、述条件，氧气切割主要用于切割低碳钢和低合金钢。切割淬火倾向性大的高碳钢和强度级别高的低合金钢时，为了防止切口形成淬硬层或产生裂纹，应适当加大预热火焰能量，放慢切割速度，必要时可进行适当预热。铸铁不锈钢等材料，必须采取特殊的工艺措施才能用氧气切割。至于铜和铝等有色金属具有较高的导热性，故不能用一般的切割方法。 5、金属中阻碍气割过程和提高钢的可淬性的杂质要少阻碍气割过程的杂质如碳、铬以及硅等元素要少，同时提高钢的可淬性的杂质如钨、钼等元素要少，这样才能保证气割正常进行。当碳含量大于11.2%时割件就不能正常切割。综上所述，对于连铸坯火焰切割机来说，保证切割正常顺利的充分必要条件就是：切割时保持连铸坯切口处的温度在熔点（约1200）以下，燃点（约1000）以上，既保证氧化铁熔渣顺利吹出，又保证金属燃烧化学反应继续顺利进行！因此切割氧并不是越大越好，也不是越小越好，而是够用就好！按照青岛上联专利割枪的设计和使用经验，通常切割氧在管路不漏气的情况下保持在0.71MPa之间为好，有管路漏气、小车和辊道