Кислород режущей струи

только в текущем разделе

Реклама. ООО ГК "Велунд Сталь СЗ" ИНН 7813653802 Erid: 2SDnjeTme6H

Сжигание металла и удаление продуктов сгорания осуществляется струей режущего кислорода. Расход кислорода режущей струи в общей форме можно представить так:

V_к.p=V_к.oк + V_к.выд

где V_к.oк - расход кислорода на окисление (химическую реакцию горения) разрезаемого металла;

V _к.выд - расход кислорода на выдувание (удаление) окислов.

Количество кислорода, необходимого для окисления разрезаемого металла, определяется количеством сжигаемого металла и средним расходом кислорода на его сжигание. Это среднее количество кислорода в продуктах сгорания (в шлаке) может быть установлено на основании данных, приведенных в табл. 12.

По этим данным количество кислорода в шлаке составляет от 20,4 до 23,7%, в среднем 21,3%. Если бы шлак состоял из 100% FeO, то содержание О₂ в нем было бы 22,2%. Тогда с некоторым приближением (относительная погрешность всего около 5%) можно рассчитать расход кислорода на сжигание, предполагая, что продуктом сгорания является FeO. Тогда по формуле (Fe + 0,5О₂ = FeO + 64,3) расход кислорода на окисление по отношению к сжигаемому железу составит 16/56 = 28,5% вес. Такая замена фактического состава шлака условным (расчетным) является оправданной и с точки зрения теплового эффекта при расчете на единицу кислорода, вне зависимости, по какой из трех реакций см. статью тут идет окисление. Так, на 1 г-мол кислорода выделяется тепла: по реакции (FeO) Q = 128,6 ккал; по реакции (Fe₃О₄) Q = = 133,45 ккал; по реакции (Fe₂О₃) Q = 132,3 ккал.

Средний тепловой эффект на 1 г-мол кислорода составляет 131,45 ккал. Отклонения от этого среднего значения в зависимости от конечного состава продуктов окисления составляют не более 2-2,5%. Тогда количество кислорода на сжигание железа (низкоуглеродистой стали) с точки зрения получения шлака и теплового эффекта горения может быть определено следующим образом:

G_к.ок = 16/56alδY_fe г

где а - ширина реза в см;

l - длина реза в см;

δ - толщина разрезаемого металла в см;

Y_fe - удельный вес железа в г/см³.

Соответственно на единицу площади поверхности реза (S = lδ) удельный расход кислорода на окисление равен:

G_к.ок = 16/56·Y_fe·а г/см²

или в литрах О₂ на 1 см² поверхности реза:

V_к.ок = 16/56·Y_fe·а·1/а_к л/см²

где а_к = 1,43 г/л - вес 1 л О₂, отнесенный к 0° С.

Так как ширина реза а при резке средних толщин (6-50 мм) изменяется относительно мало (от 0,25 до 0,35 см, а в среднем 0,3 см), то удельный расход окисляющего кислорода на единицу площади поверхности реза равен 0,47 л/см² (при возможных изменениях ширины реза от 0,4 до 0,55 л/см²).

Для получения общего расхода режущего кислорода необходимо учесть либо удельный расход кислорода на выдувание, либо коэффициент использования кислорода режущей струи на окисление, который равен:

Качественная зависимость количества кислорода, идущего на сжигание металла и на выдувание, от ширины реза (при постоянной толщине разрезаемого металла) представлена на рис. 79.

Естественно, что зависимость удельного расхода кислорода на окисление от ширины реза имеет линейный характер (см. формулу G_к.ок).

Расход кислорода на выдувание окислов из очень узкого реза должен быть весьма большим (в связи с большим сопротивлением узкого канала выдуванию шлака из реза и большой сцепляемостью шлака с кромками). При увеличении ширины реза удаляемость шлака из него облегчается, и расход кислорода на выдувание приближается к весьма малым значениям.

При резке металла больших толщин (когда и ширина реза является большой) относительная часть кислорода, используемого на горение (т. е. n_к.р), возрастает. При этом меньшая часть, идущая на выдувание, позволяет уменьшать и давление кислорода, а следовательно, уменьшать и скорость кислородной струи, что, в свою очередь, приводит к более длительному контакту струи с разрезаемым металлом и более эффективному использованию кислорода на окисление.

Для других толщин (а следовательно, и для других значений ширины реза) соотношения количеств кислорода на окисление и выдувание могут быть другими. Так, при практически приме

няемых рациональных режимах разделительной резки стали средних толщин коэффициент использования кислорода на окисление металла составляет 40-55%. Отсюда суммарный удельный расход кислорода на единицу площади разрезаемого металла V_к.р/n_к.р составляет при резке средних толщин от 0,4/0,55 до 0,55/0,4 л/см%, т. е. от 0,73 до 1,37 л/см². Обычно для машинной резки толщин 10-60 мм этот удельный расход составляет 0,75-0,95 л/см², а при ручной резке 1,1 —1,3 л/см².

Интенсивность выдувания окислов в значительной мере зависит от кинетической энергии кислорода режущей струи, являющейся функцией перепада давлений, связанной и с конструкцией канала истечения струи. Основные типы каналов и формы струи показаны на рис. 80.

При истечении в атмосферу из простого цилиндрического канала (рис. 80, а) струя кислорода расширяется, принимая в сечении форму усеченного конуса. При увеличении давления кислорода в канале форма струи ухудшается.

Наиболее протяженный участок цилиндрической формы струи сохраняется при расширяющихся каналах (рис. 80, в), сечение и длина расширяющейся части которых подбирается так, чтобы обеспечить полное расширение газа к выходному сечению канала, т. е. полностью превратить потенциальную энергию газа в кинетическую. Однако эффективное использование сопел такого типа возможно только при определенном давлении кислорода и при точном их изготовлении. Поэтому сопла со сложной формой канала практически почти не применяются, кроме частных случаев для резки металла больших толщин.

Ступенчато-цилиндрические сопла (рис. 80, б) могут давать цилиндрическую часть струи большей протяженности чем простые цилиндрические и иногда применяются для резки стали средних толщин. Однако при давлениях кислорода до 6 кгс/см² их преимущества практически не ощущаются по сравнению с цилиндрическими, имеющими увеличенный размер l. Поэтому в настоящее время наиболее распространенными являются сопла, изображенные на рис. 80, а.

Большое значение имеет и чистота кислорода, определяющая производительность резки, удельный расход газов и качество поверхности разрезаемых кромок; влияние ее на время резки и расход кислорода показано на рис. 81. При снижении чистоты кислорода до 95-93% процесс резки становится практически неприменимым.

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

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

Марки металлов
Калькулятор веса металла

Новости