Использование водородно-кислородного нагревающего пламени для газокислородной резки стали

Оценка возможности использования водородно-кислородного пламени в качестве нагревающего при газокислородной резке проводилось при резке пластин низкоуглеродистых сталей марок сталь СтЗ, сталь 06, сталь 10 толщиной 10, 16, 20, 25, 30, 35 и 40 мм.

Для газокислородной резки металлов с использованием водо-родно-кислородного подогревающего пламени можно использовать стандартные ацетилено-кислородные резаки. Учитывая, что относительная скорость распространения водородно-кислородного пламени составляет 1,2 по отношению к ацетилено-кислородному, обеспечить стабильность горения подогревающего пламени можно при расходах В КС не ниже рекомендуемых для ацетилено-кисло-родной смеси, через каналы подогревающего пламени тех же сечений, между наружным и внутренним мундштуками резака.

Рекомендуемые расходы ацетилено-кислородной смеси для подогревающего пламени при резке стальных деталей толщиной от 3 до 50 мм колеблется в пределах от 1,0 до 1,55 м3/ч. Такую производительность газовой смеси обеспечивают электролизно-водные генераторы.

Газокислородная резка металлов водородно-кислородным пламенем, полученным при сжигании газовой смеси, вырабатываемой ЭВГ, имеет ряд особенностей. Одной из них является то, что в резак подается готовая газовая смесь — гремучий газ, генерируемая ЭВГ с постоянным отношением в ней кислорода к водороду ß = V 02/Vн2 =0,5. Пламя при этом носит окислительный характер и не требует дополнительного добавления кислорода в газовую смесь из баллонов.

В процессе резки кислород из баллонов подается только в режущий канал резака. При этом отпадает необходимость регулирования подогревающего пламени, при открытом вентиле регулирования подачи кислорода для резки. Все это позволяет сократить расход баллонного кислорода от 30 до 10% при резке металла толщиной от 3 до 50 мм.

Газопитание кислородом резака зависит от количества штуцеров для подвода газа. Газопитание двухштуцерного резака не требует регулирования характера горения пламени (рис. 65) и предус-3-ЭВГ матривает подачу генерируемого ЭВГ гремучего газа в штуцер подвода горючего газа, а кислорода из баллона в штуцеры подвода кислорода. Количественное регулирование подачи газовой смеси в нагревающий канал резака осуществляется вентилем подачи горючего газа и силой тока электролизера в ЭВГ. Вентиль, регулирующий подачу подогревающего кислорода из баллона, в процессе всей работы резака остается закрытым и используется только для гашения нагревающего пламени.

Рис. 65. Схема газопитания двухштуцерного газокислородного резака.

1 — резак с вентилями;

2 — баллон с кислородом для резки;

Газопитание трехштуцерного резака, типа машинного РМ-3, имеющего раздельные штуцер подвода кислорода для резки, штуцера подвода подогревающего кислорода и штуцер горючего газа, возможно без регулирования характера горения подогревающего пламени (рис. 66), так и с регулированием характера горения (рис. 67).

При нерегулируемом характере горения подогревающего пламени в один штуцер подогревающего кислорода подается кислород из баллона, используемый только для гашения нагревающего пламени, а в штуцер подвода горючего газа — гремучий газ из ЭВГ.

Регулирование характера горения подогревающего пламени осуществляется устройством для регулирования состава газовой смеси, описанным в гл. 2, путем разделения потока гремучего газа, генерируемого ЭВГ, на два потока, один из которых остается чистым, а второй насыщается парами бензина. При этом к штуцеру подачи горючего газа для резака подается гремучий газ, обогащенный парами бензина, а к штуцеру подогревающего кислорода подается чистый гремучий газ из ЭВГ. С помощью вентилей, регулирующих подачу горючего газа и подогревающего кислорода, можно изменять характер горения подогревающего пламени от окислительного до нормального или науглераживающе-наводораживающего.

Рис. 66. Схема газопитания трехштуцерного резака без регулирования характера горения нагревающего пламени:

1 — резак с вентилями;

2 — баллон с кислородом для резки;

3-ЭВГ

Рис. 67. Схема питания трехштуцерного резака с устройством для регулирования характера горения нагревающего пламени: 1 — резак с вентилями; 2 — баллон с кислородом для резки; 3 — устройство для регулирования состава смеси; 4 — ЭВГ

Для снижения вероятности обратного удара при гашении подогревающего пламени сначала надо перекрыть вентиль канала, по которому подается не обогащенный парами углеводородных соединений гремучий газ (вентиль подачи кислорода), а затем вентиль, который регулирует подачу газовой смеси, обогащенной парами бензина (ацетиленовый вентиль).

Резку образцов выполняли на установке АСШ-70 резаком типа РМ-3. Для резки низкоуглеродистой стали толщиной до 40 мм применяли резак с соплом № 1 и гильзой № 1, в которых сечение канала подвода газовой подогревающей смеси было несколько больше стандартного — внутренний диаметр канала 4,4 мм, а наружный — 4,9 мм (у стандартного соответственно 4,5 и 4,8 мм). Расход водородно-кислородной газовой смеси составлял 1,1-1,Зм3/ч при давлении 0,1-0,14 МПа. Расстояние между соплом и металлом 3-5 мм. Рекомендуемые параметры режима резки для различных толщин разрезаемого металла приведены в табл. 38.

Анализируя результаты, полученные при резке малоуглеродистой стали с использованием водородно-кислородного подогревающего пламени, можно отметить, что скорость резки для стали толщиной до 40 мм не ниже, чем приведенные в литературе [28] данные скорости резака ацетилено-кислородным пламенем при таком же качестве поверхности реза (рис. 68).

При резке стали толщиной более 20 мм с использованием водородно-кислородного подогревающего пламени без добавления в горючую смесь паров бензина возрастает время нагрева металла до температуры воспламенения и для сокращения этого времени рекомендуется вводить в зону нагрева стальную проволоку диаметром 4-8 мм.

Резка с регулированием характера горения подогревающего пламени, даже при незначительном добавлении в гремучий газ паров бензина и сохранении окислительного характера горения пламени значительно сокращает время начального нагрева металла до температуры воспламенения. В этом случае при резке стали толщиной 30-35 мм время начального нагрева до воспламенения составляет 15-20 с, что соответствует тому же времени при ацетиленокислородной резке.

Проведенные исследования показали, что при использовании ЭВГ производительностью 1,5 м3/4 горючей смеси можно применять водородно-кислородное подогревающее пламя для резки стальных деталей толщиной до 50 мм стандартными машинными резаками типа РМ без снижения производительности процесса резки при сокращении потребления кислорода из баллонов.

Данный раздел создан на основании материалов Книги: "Обработка материалов водородно - кислородным пламенем" Корж В. Н., Попиль Ю.С. 2010г.