[发明专利]在穿孔开始后增加气态氧的压力和/或流量来火焰切割钢零件的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种避免在金属板的预热与穿刺之间出现熔融金属的喷溅或使该喷溅最小化的氧气切割工艺，该工艺尤其适用于缺少用于改变切割氧的供给压力的装置的设备。

背景技术

氧气切割是广泛用于切割钢或更一般地铁质材料-即含铁材料的切割工艺。

从工业的角度，使用这样的设备或机器来执行该工艺，该设备在最简单的形式中包括1或2个并行运行的火炬，而在最复杂的形式中包括高达6至12个并行运行的火炬。通常地，氧气切割机包括1至8个火炬。

实际上，氧气切割是通过金属与纯氧射流的连续局部燃烧进行切割的切割工艺。此工艺在工业中是众所周知的。所述工艺首先在被称为起动或预热阶段的阶段期间通过高温氧气燃料火焰进行起动，该高温氧气燃料火焰使待切割的工件局部地达到其燃烧温度-即约1150℃，然后在穿孔阶段开始并维持燃烧反应，接着通过沿所期望的切割路径提供氧气射流来进行实际切割。

能够被氧切割的材料主要是那些含铁的材料，尤其是低合金钢或非合金钢，特别是碳素钢。

影响切割性能的主要因素是切割设备，尤其是切割喷嘴的选择、气体(燃料和氧气)的纯度、待切割的材料以及操作者的技能。

氧气切割主要用于切割厚度大于10mm的钢工件，因为对于更小的厚度，所述工艺将达到其极限，即从工业角度不可接受的切割质量和性能。

对于厚度大于30mm的情况，当远离板-即待切割工件-的边缘并且在工件刚预热之后对该板穿孔时，已注意到，某些经常出现的问题仍存在，例如熔融金属回溅到喷嘴上和无意的回火，这些问题造成切割设备的退化、由于污染喷嘴产生切割缺陷、非垂直的切割面缺陷以及起动切割困难。

实际上，这些问题大部分是由在板刚预热之后即对该板穿孔期间产生的粘附性的熔融金属喷溅造成的。

当在高压-通常高于8bar-下以及利用高的氧气流量-至少3900l/h的流量-使用喷嘴时此现象更严重，这是由于与所到达的大量氧气发生了即时反应。

另外，当若干氧气切割火炬并行运行以及当使用具有7-12bar的瞬时切割氧气流量的高压喷嘴时，此现象被放大。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种改进的氧气切割(气割)工艺，该工艺在开始切割时通过使板的穿孔期间熔融金属的喷溅最小化或避免熔融金属的喷溅来避免上面提到的所有或一些问题或将上面提到的所有或一些问题减至最少。

本发明的解决方案为一种用于氧气切割含铁的金属工件的工艺，所述工艺采用至少一个配设有切割喷嘴的火炬，该工艺根据下列步骤进行：

a)通过火焰预热工件的局部区域，该火焰通过可燃气体与氧气的燃烧产生；和

b)沿在步骤a)中被预热的局部区域的方向供应处于第一压力和/或第一流量的气态氧以便开始穿孔，同时沿切割方向移动火炬，

此工艺的特征在于，它还包括如下步骤c)：

c)当步骤b)中工件的穿孔已经开始之后，将沿穿孔开始的区域的方向供应的气态氧的压力和/或流量增大至第二压力和/或第二流量以便使工件穿孔，所述第二压力和/或第二流量高于所述第一压力和/或第一流量。

如果需要，本发明的工艺可包括下列一个或多个特征：

-通过面向工件的上表面定位的喷嘴供应步骤a)的可燃气体和步骤a)、b)和c)的氧气；

-在步骤a)中，将工件预热到直至在工件的所述局部区域中至少达到工件的金属的着火温度，优选地达到大于或等于1150℃的温度；

-在步骤b)中，将喷嘴进一步移离工件的上表面，以便将喷嘴定位在距离工件的上表面1cm-5cm、通常约2cm-3cm的穿孔距离(d)处；

-在喷嘴已移离工件的上表面之后但在工件穿孔之前，相对于工件移动喷嘴，以便至少形成切口；

-在步骤c)中，将喷嘴朝向工件的上表面移动至0.5cm-1.5cm的切割距离(d’)处，其中d’＜d，与之相伴地，增大沿穿孔区域的方向供应的气态氧的压力和/或流量；

-所述第一氧气压力低于约2bar，所述第二氧气压力高于2bar，优选地高于5bar；

-工件的厚度大于25mm，优选地在30mm和100mm之间；

-工件由钢制成；

-在步骤a)中使用的可燃气体包含乙炔、乙烯、天然气或LPG(液化石油气)；和

-该工艺采用布置在多个火炬上的多个切割喷嘴，这些火炬同时运行以便在所述工件内同时产生多个切口。