Центральный металлический портал РФлучшие сервисы для Вашего бизнеса

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Полезные статьи -> Сварка, резка и пайка металлов -> Газовая резка -> Теория кислородной резки металлов -> Теория кислородной резки металлов

Теория кислородной резки металлов

Оглавление статьи Страницы статьи:  1  2  3  ...  10  11  12  ...  19  20  21 

Окисление металла происходит на фронтальной поверхности струи режущего кислорода с образованием тонкой прослойки жидкого металла на границе раздела между жидкой пленкой окислов (шлаков) и твердым металлом.

Образующийся шлак вместе с оплавившимся металлом в основном удаляется из разреза продвигающейся струей режущего кислорода. Часть же расплава оттесняется струей назад и застывает на поверхности реза с образованием характерных выступов и впадин (бороздок).

1. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

Процессы в газовой фазе. Процессы, протекающие в газовой фазе, оказывают решающее влияние на интенсивность окисления железа. Одной из причин снижения скорости окисления является наличие инертных примесей в кислороде. В условиях резки содержание их зависит от исходной чистоты кислорода и взаимодействия струи кислорода с газами подогревающего пламени.

На границе раздела между ними находится так называемая переходная зона, т. е. зона окисления кислородом режущей струи еще способных гореть газов, содержащихся в факеле пламени.

Переходная зона концентрически охватывает струю режущего кислорода. Ее передняя часть, прилегающая к лобовой поверхности реза, как бы срезается с режущей струи в месте ее соприкосновения с разрезаемым металлом и не втягивается в щель разреза.

Задняя часть переходной зоны окружает струю кислорода сзади и проникает вместе с ней в образующуюся полость реза.

Состав и свойства переходной зоны зависят от соотношения расходов газа (горючей смеси и режущего кислорода) и изменяются с увеличением расстояния от торца сопла резака. При нормальных соотношениях расходов газов и расстояния от торца сопла до поверхности реза не наблюдается активного физического перемешивания составляющих газовой фазы в полости реза. Однако, если расход режущего кислорода чрезмерен для данной мощности пламени, то переходная зона вблизи сопла сильно обогащается кислородом. С увеличением расстояния от торца сопла резака активность окисления переходной зоны возрастает настолько, что начинает участвовать в процессе сжигания железа, и щель начинает расширяться. Чрезмерное увеличение мощности подогревающего пламени по отношению к расходу режущего кислорода приводит к тому, что наружные слои струи кислорода на определенном расстоянии от торца сопла начинают обогащаться С02 и N2, проникающими в нее из переходной зоны. Это приводит к снижению чистоты кислорода и уменьшению его прорезающей способности.

В литературе нет количественных данных, характеризующих оптимальные соотношения мощности подогревающего пламени и расхода режущего кислорода для разных толщин разрезаемого металла. Известно, однако, что описанный механизм их взаимодействия имеет особенное значение при резке металла толщиной свыше 300—400 мм.

Взаимодействие струи кислорода с разрезаемым металлом происходит через ламинарный поверхностный слой, соприкасающийся со стекающими по лобовой поверхности реза жидкими окислами (шлаками). При интенсивном поглощении кислорода металлом слабое перемешивание газа в поверхностном ламинарном слое повышает в нем концентрацию инертных примесей (азота, аргона, окиси углерода и др.) и увеличивает сопротивление слоя переходу кислорода из струи газа в шлаки и металл. Ламинарная прослойка проявляет эффект «запирающего слоя», в котором тормозящее влияние примесей на скорость реакции окисления при изменении их содержания в кислороде многократно усиливается. Концентрация неактивных примесей в газовой прослойке непостоянна по сечению кислородной струи и увеличивается в нижней части реза в результате израсходования кислорода на окисление железа по мере «врезания» струи в глубь металла. Толщина этой прослойки зависит от исходного содержания примесей и аэродинамических условий, возникающих на границе соприкосновения кислородной струи с поверхностью реза.

Практикой установлено, что использование кислорода чистотой ниже 97% неприемлемо, ибо нарушается нормальное протекание процесса окисления и образование разреза происходит за счет расплавления металла и выдувания неокисленного железа струей кислорода. При разделительной резке чистота кислорода существенно влияет на скорость и качество поверхности реза и, в частности, на величину отставания линий реза. Количественные характеристики влияния чистоты кислорода, приведенные различными исследователями, весьма разноречивы. На основе обобщения этих данных и собственных опытов показано, что если при номинальной чистоте кислорода (е = 99%) назначен оптимальный по расходу кислорода режим резки (т. е. такой режим, при котором дальнейшее повышение расхода не приводит к улучшению качества поверхности реза), то при резке кислородом пониженной чистоты нужно уменьшить скорость резки, так как увеличение расхода кислорода не может скомпенсировать замедление скорости реакции окисления. Установлено, что уменьшение чистоты кислорода на 0,5% в пределах 97,0—99,8% может быть скомпенсировано снижением скорости резки на 5—12%. Причем чем выше чистота кислорода, тем больше и необходимое изменение скорости.

Наиболее целесообразно и экономически оправдано применение при машинной кислородной резке кислорода чистотой 99,5% и более. В этом случае принято считать, что уменьшение

чистоты кислорода на 1,0% снижает скорость резки в среднем на 20%.

Повышенная чистота кислорода является также необходимым условием получения наибольшей чистоты поверхности реза (с минимальным количеством грата на нижних кромках). Влияние чистоты кислорода на качество поверхности реза менее выражено при резке стали небольших толщин (до 10—15 мм). Это объясняется значительным влиянием теплоты подогревающего пламени на состояние поверхности газа.

Существуют эмпирические зависимости, связывающие между собой чистоту кислорода, скорость резки, толщину разрезаемой стали и отставание линий реза.

Окисление металла. Кинетика процесса окисления стали при резке исключает возможность прямого горения железа в кислороде. Известно, что при температурах выше 680° С реакция окисления идет с образованием преимущественно (90—95%) закиси железа (вьюстита), имеющей температуру плавления в интервале 1300—1350° С. Эта реакция (Fe + 1/202 = FeO + 64 ккал) сильно экзотермична и приводит к образованию жидкой окисной пленки, через которую возможна диффузия ионов металла и невозможна атомарная или молекулярная диффузия таких элементов, как С, СО, С02. В твердой фазе окисная пленка также непроницаема для диффузии элементов. Следовательно, воспламенение и интенсивное окисление железа при резке начинается в интервале температур 1300—1350° С и поддерживается после перехода пленки окислов в жидкое состояние.

Переход кислорода из газовой фазы в металл происходит через ламинарный поверхностный слой газовой струи и слой окисного шлака, стекающего по поверхности фронта резания. Поскольку по диаграмме состояния Fe—02 при окислении железа возможно образование окислов FeO, Fe203 и Fe304, обменные реакции в окисной пленке расплавленного вьюстита имеют вид (рис. 3)

n02 + (Fe, FeO) — (Fe203, Fe304);

(Fe203, Fe304) + mFe - 2nFeO + (m — 2n) Fe.

Экзотермический характер реакции окисления железа обусловливает появления на границе раздела твердой фазы (металл основы) и окисной пленки тонкого слоя жидкого железоуглеродистого расплава, что подтверждается характером распределения температурного градиента на поверхности реза.

Из рассмотрения механизма окисления железа как двухстадийного процесса перехода кислорода через газовую и шлаковую пленку следует, что важное значение имеют как повышение чистоты кислорода, снижающее концентрацию инертных примесей в слое, так и увеличение давления и скорости истечения, уменьшающих толщину пленки.

Повышение скорости окисления возможно при увеличении градиента концентрации кислорода, т. е. уменьшении толщины ламинарной поверхности газовой и шлаковой пленок.

Эта гипотеза была подтверждена также работами А. Вэлса, Т.Миллера и др.

Диффузионный характер процесса окисления железа предопределяет неравномерность скорости реакции. Известно, что изменение количества диффундирующего вещества dN во времени dt зависит от градиента концентрации dc в слое dx.

В начальной точке окисления у верхней кромки реза толщина ламинарного газового слоя и пленки жидких окислов наименьшая, что дает наибольший градиент концентрации d c/dx и наибольшие скорости диффузии кислорода через газовый слой и химического обмена кислородом через жидкую окисную пленку. По мере продвижения кислородной струи по сечению металла благодаря процессам, происходящим в газовой фазе, происходит уменьшение концентрации кислорода в струе и соответственно снижение градиента концентрации кислорода в слое окислов. В результате уменьшается скорость окисления железа, что приводит к отставанию нижней области резания относительно верхней. В нижней части реза уменьшение химической активности кислорода компенсируется накоплением значительного запаса теплоты, содержащегося в жидком шлаке, стекающем вдоль реза под воздействием кислородной струи. В конечной зоне реза расплавление и размывание металла перегретыми окисляющимися шлаками становится преобладающим.

Скорость реакции окисления зависит также от технологических условий и режимов резки (чистоты и давления кислорода и т. д.). Так, например, с повышением давления чистого кислорода определяющей становится скорость диффузии структурных составляющих основного металла через окисную пленку. Выдвинуто также предположение, что скорость реакции окисления в конечном итоге определяется скоростью удаления окислов из разрезов. Поскольку толщина окисной пленки растет по параболическому закону с соответствующим уменьшением градиента концентрации и скорости диффузии, такое предположение правомерно. Косвенно это подтверждается высокой скоростью поверхностной резки, при которой удаление окисной пленки облегчается

Оглавление статьи Страницы статьи:  1  2  3  ...  10  11  12  ...  19  20  21 

Автор: Администрация   Общая оценка статьи:    Опубликовано: 2012.01.31   

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ:



запомнить  Регистрация

Металлоторговля:
Объявления
Прайсы (по торг. позициям)
Прайсы (в файлах)

Марки металлов
Калькулятор веса металла

Новости

НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ

04:02 Круг сталь 4Х5МФС (Поковка)

03:58 Поковка 4Х5МФС

03:49 Круг сталь 9Х2МФ (поковка)

03:48 Поковка сталь 9Х2МФ

11:37 Сетка для клеток, сварная оцинкованная

11:33 Сетка сварная кладочная с доставкой по Москве и области

04:29 Круг стальной Ст45 кованый

04:28 Круг стальной Ст20 кованый

17:45 Каталитический нейтрализатор для ДГУ

17:42 Глушители для генераторных установок

НОВОСТИ

17 Ноября 2017 18:46
Роботизированная ковка металла

19 Ноября 2017 14:40
В Забайкалье за 10 месяцев выпустили 1450 тонн вольфрамового концентрата

19 Ноября 2017 13:41
ГОК на Самолазовском месторождении золота в Якутии обойдется ”Селигдару” в 400 млн. рублей

19 Ноября 2017 12:19
”ЧТЗ” отгрузил военному ведомству партию тракторов-броненосцев

19 Ноября 2017 11:44
”СТАНЭКСИМ” завершила модернизацию станка для обработки труб на АО ”СОТ”

19 Ноября 2017 10:42
На мощностях ”Прокатного комплекса” ОАО ”КУМЗ” получена первая партия горячекатаных плит

НОВЫЕ СТАТЬИ

Особенности и виды современных лотерей

Дорожная сетка: классификация и применение в строительстве

Инструментальные стали и сплавы

Основные типы экранов под ванны

Виды облицовочного кирпича и их применение

Покрытия для транспорта Автолюкс

Особенности отвердения однокомпонентных силиконовых герметиков

Печать этикеток для промышленной продукции

Перила из нержавеющей стали

Распространенные виды запчастей для погрузчиков

Контейнерные площадки в современном мегаполисе

Какие бывают онлайн-сервисы

Остекление при помощи алюминиевых витражей

Круг стальной - характеристики и применение

Профессиональные дноуглубительные работы: цели, этапы, разновидности

Лист нержавеющий AISI 409 - особенности марки и применение

Характеристики и общие особенности марки стали 40Х13

Свойства и особенности применения проката из нержавейки марки 20Х13

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Компания "Русский металл" предлагает изготовление металлоконструкций.

Рейтинг@Mail.ru

О портале : Информация и правила : Реклама : Тарифы для компаний : Наши контакты : Связаться : Личный кабинет : Регистрация

2009-2017 © Любое копирование материалов без активной ссылки на metallicheckiy-portal.ru запрещено!
Использование материалов в печатных изданиях только с разрешения администрации портала.