CN100561048C - 炼钢连铸割炬 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对割嘴冷却效果好、切割质量高、切割速度快而耗能小、使用寿命长、结构简单、体积小的炼钢连铸割炬。包括设有分气座的割枪体，设于分气座内的割嘴，分气座外壁设有水夹套，所述割嘴包括芯杆、分别与芯杆连接的芯座和其周壁设有若干凹槽的芯头，与芯头贴面配合的嘴芯套管。所述芯头由圆柱段和圆台段两部分构成，芯座上分别设有若干个燃气孔和预热氧孔，对应联通于相应的燃气孔和预热氧孔的若干个混气孔，割嘴上设有由圆台形收敛段、分别呈圆柱形的扩张段和加速段构成的高压氧孔。

Description

炼钢连铸割炬

技术领域

本发明涉及一种钢材切割装置，尤其涉及一种炼钢连铸割炬。

背景技术

随着冶炼技术及工艺的日益完善，提高铸坯的拉坯速度是一个趋势，钢坯火焰切割机的切割作业是在线完成的，并且与钢坯的移动保持同步。由于受到场地及工艺的限制，切割的钢坯定尺尺寸尽可能短些，因此割炬的切割速度和可靠性成了提高连铸生产效率的瓶颈口，因此要求更高的连铸切割速度，以满足日益提高的拉坯速度的需求。而切割燃气的消耗更是重点关注的问题，对于切割割缝的金属损耗也越来越被重视。同时对切割断面的质量也提出了更高的要求，切断面要求平整、挂渣要少，现有的炼钢连铸割炬因其结构原因其燃气火焰不集中，火焰束大，使切割缝隙大，上缘塌边，下缘挂渣，切割面呈喇叭口，而且切割速度不高、耗能大，切割成本高。同时由于割炬工作温度高，而现有的割炬散热条件差，对割嘴没有有效的冷却措施，使割炬工作不稳定。且熔渣易粘住割嘴而堵塞导致回火现象，割嘴易损坏，同时割嘴还可能会因为高温而回火。

发明内容

本发明的目的是提供一种炼钢连铸割炬。该炼钢连铸割矩切割火力集中，火焰束小，耗能低，切割质量高，切割速度快，割嘴与割枪体气路连接密封效果好，对割嘴的冷却效果好，且体积小，结构简单。

本发明的技术方案包括割嘴，割枪体，设于割枪体的气体管道，设有与相应的所述气体管道相联通的若干分气通道的分气座，所述分气座设有沉孔，分气座沉孔内设有密封装置，所述割嘴与该密封装置配合设于该沉孔内，所述分气座外周壁设有水夹套。

所述分气座沉孔内的密封装置为相间隔设于沉孔内周壁上的由分气座外侧一端往内其内径依次逐个缩小的三个台阶或内凸环台，所述若干分气通道为设于各台阶或内凸环台上的通孔；所述水夹套由该分气座外周壁与割枪体内周壁构成。

所述分气座外周壁呈上下两级台阶形状，所述分气座外侧一端设有与割嘴连接的内或外螺纹。

所述割嘴包括由芯杆和设于该芯杆一端的其外周壁上设有若干条凹槽的芯头组成的嘴芯，连接于该芯杆另一端并设有若干预热氧孔和燃气孔的圆台形芯座，套装于所述嘴芯上的嘴芯套管，每个所述燃气孔和对应的一预热氧孔经相应的一混气孔联通于混气室，设于所述圆台形芯座和嘴芯上的高压氧孔。

所述嘴芯套管管孔的形状与所述芯头外周表面形状相对应，并与该芯头贴面接触配合或松配合套罩于所述嘴芯上；所述混气室由芯杆外周壁、芯座和芯头的相向两端面、以及嘴芯套管内壁构成。

所述芯头由一长度为3mm-18mm的圆台段和一长度为2.5mm-14mm的圆柱段构成；所述混气室的长度为10mm-20mm；所述设于圆台形芯座上的燃气孔和预热氧孔分别为2-20个，其孔径为2mm-20mm；混气孔的孔径为0.6mm-6mm；所述芯头上所设的凹槽为6-30条，其宽度和深度分别为0.03mm-1.51mm和0.03mm-2.5mm。

所述芯头其圆柱段长度为7mm，圆台段长度为9mm；所述混气室的长度为15mm；所述圆台形芯座上的燃气孔和预热氧孔各为10个，其孔径分别为0.6mm和1.2mm；混气孔的孔径为1.2mm；所述芯头上的凹槽为19条，其宽度和深度分别为1.3mm和2.1mm。

所述高压氧孔由依次呈圆台形的收敛段、分别呈圆柱形的扩张段和加速段构成，该圆台形收敛段其两端孔径和长度分别为2mm-8mm、1.5mm-6mm和16mm--40mm，分别呈圆台形的扩张段和加速段的孔径和长度分别为2.5mm-10mm、1mm-4mm和16.5mm-62mm、4.5mm--18mm。

所述圆台形收敛段的两端孔径和长度分别为4mm、2.9mm和20mm，分别呈圆台形的扩张段和加速段的孔径和长度分别为5mm、1.9mm和31mm、9mm。

所述割嘴芯头和嘴芯套管用不锈钢或铜材镀铬材料制成；所述芯杆可通过螺纹方式与所述圆台形芯座连接；所述圆台形芯座外周壁相间隔设有两个凹环槽，所述若干个燃气孔和预热氧孔分别设于相应凹环槽的侧壁上；所述嘴芯套管的靠外侧一端管壁端面向外长出所述芯头端面15mm-2.2mm。

本发明由于割嘴套装于割枪体内，割嘴整体包裹于水夹套内，冷却效果好，可以避免处于高温工作状态的割嘴不产生变形，使其工作稳定可靠，提高切割精度，并延长割嘴的使用寿命；同时，这种结构还可以很大程度缩小割炬的体积，节约制造成本；而且由于割嘴与割枪体采用线、面密封方式，可以改善密封性能，减少故障率。水夹套设置呈台阶形，其位于割嘴气体喷出口一端内腔横截面大、体积大可以进一步提高对割嘴的冷却效果。割嘴与割枪体的安装简单方便。

本发明还由于其割嘴的高压氧孔由多段构成，可使切割火焰集中、火焰束细而长，切割速度快，

通过割嘴上设置混气孔，使燃气和预热氧在进入混气室之前先进行预混合，使得两者的混合更为充分，在同样的耗气量情况下其燃烧更充分，形成的火焰束温度更高，可进一步提高切割速度和质量，从而达到进一步节约燃料气的目的。

再者割嘴分成嘴芯、芯座和嘴芯套管三个可拆卸式的独立部件，易于加工制造便于维护和检修，同样可以节约成本。芯座外周壁设置凹环槽，燃气孔口和预热氧孔口设于凹环槽侧壁上可以使割嘴体积缩小。割嘴采用不锈钢或铜材镀铬材料制成，切割时割嘴不粘钢渣，也可进一步延长割嘴使用寿命。

本发明其圆柱加圆台形的芯头其尺寸比例和相应的凹槽数量和形状尺寸的设置可以获得一个好的流线型气体流束，这些都可以使火焰束更加细而长、更加集中，使切割质量得到进一步提高，其节约燃气效果更为突出。割嘴嘴芯与嘴芯套管的贴面配合可避免燃气分散，使火焰束更为集中。本发明钢材割损小，割缝只有1-1.5mm，钢坯切割上缘不塌边、下缘不挂渣，切割面平整，可降低燃气压力50％-70％，预热氧降低55％，高压氧降低48％-56％；燃气和氧气流量可分别降低至1.15千克/小时和19.5立方米/小时，降低切割成本70％以上。当被切割钢材越厚时，其节能效果越明显。

附图说明

图1为本发明割炬结构剖视示图。图2为图1另一角度的剖视结构示意图。图3为本发明的割嘴部件结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，气体管道包括高压氧管12、燃气管13、预热氧管14，分气座1位于割枪体15一端；分气座1沉孔内周壁上所设的三个密封装置，其中位于沉孔底壁一端和相对另一端的密封装置分别为密封台阶2和密封内凸环台4，位于中间的一个密封装置为密封内凸环台3。

如图1、图2所示，水夹套11由分气座1环形阶梯状外周壁和割枪体15内壁构成，水夹套11的进、出水口分别为设于分气座1靠割枪体15内腔一端的外周壁台阶上的若干个凹槽17和位于分气座1相对另一端的外周壁台阶上的通孔18。通孔18与穿过割枪体15内腔的出水管19联通，凹槽17与割枪体15的内腔联通，割枪体15内腔由进水管21注水。工作时，冷却水由进水管21、割枪体15内腔、分气座1上的凹槽17、水夹套11和出水管19构成循环通道对割嘴进行冷却。

如图3所示，芯头29其圆柱段一端与芯杆30的一端连接构成嘴芯，芯杆30另一端通过螺纹与圆台形芯座31的圆台底面一端连接，嘴芯套管32通过圆台形芯座31的圆台底面的支承套装于嘴芯上；芯头29其圆柱段的长度为7mm，圆台段的长度为9mm，芯头29的最大外径大于芯杆30的最大外径；芯头29上绕其周壁均匀布设的凹槽34为19条，其宽度和深度分别为1.3mm和2.1mm。

嘴芯套管32的管孔内周壁形状与芯头29外周壁表面形状相对应，并通过设于圆台形芯座31圆台底面一端上的台阶与芯头29外周壁表面贴面接触配合而套罩于嘴芯上。嘴芯套管32的靠外侧一端的管壁端面向外长出芯头29相应一端端面1.9mm；嘴芯的长度为31mm。

混气室33由芯杆30外壁、芯头29和圆台形芯座31的相向二环形端面、以及嘴芯套管32内壁构成，混气室33的长度为15mm。

10个燃气孔26绕高压氧孔25、10个预热氧孔27绕燃气孔26其气体入口分别位于两个凹环槽侧壁上均布于圆台形芯座31上；各预热氧孔27向割嘴轴线方向倾斜至分别与相应的燃气孔26一一对应联通后再经混气孔28延伸至与混气室33连接；燃气孔26和预热氧孔27的孔径分别为0.6mm和1.2mm，混气孔28孔径为1.2mm。

高压氧孔25由沿割嘴芯头29方向依次呈圆台形的收敛段25a、分别呈圆柱形的扩张段25b和加速段25c构成；收敛段25a的气体入口处(圆台底面)和与扩张段25b连接的一端(圆台台面)的孔径分别为4mm和2.9mm，其长度为20mm；扩张段25b的孔径和长度分别为5mm和31mm；加速段25c的孔径和长度分别为1.9mm和9mm。

本实施例中割嘴工作时的高压氧和燃气压力分别在0.5-0.7Mpa和0.01-0.02Mpa范围。

如图1、图3所示，割嘴24进气口一端向内通过分气座1沉孔内所设的内螺纹由安装管件20配合嘴芯套管32上的安装环固定于割枪体15上。分气座1上的密封台阶2和两个密封内凸环台3、4分别与割嘴24的圆台形芯座31的外周壁面的相应部位16、22、23形成线、面型密封，将分气座1沉孔分隔形成高压氧室5、燃气室6、预热氧室7。高压氧管12、燃气管13、预热氧管14分别依次经设于密封台阶2、密封内凸环台3、4上的通孔8、9、10，以及高压氧室5、燃气氧室6、预热氧室7与割嘴24上的高压氧孔25、燃气孔26、预热氧孔27对应联通，形成气体通道。

圆台形芯座31的圆台锥度为30-45度。割嘴采用不锈钢或钢材镀铬材料制成。

Claims (8)

1、一种炼钢连铸割炬，包括割嘴，割枪体，设于割枪体的气体管道，设有与相应的所述气体管道相联通的若干分气通道的分气座，所述分气座设有沉孔，分气座沉孔内设有密封装置，所述割嘴与该密封装置配合设于该沉孔内，所述分气座外周壁设有水夹套，其特征是所述分气座沉孔内的密封装置为相间隔设于沉孔内周壁上的由分气座外侧一端往内其内径依次逐个缩小的三个台阶或内凸环台，所述若干分气通道为设于各台阶或内凸环台上的通孔。

2、根据权利要求1所述炼钢连铸割炬，其特征是所述割嘴包括由芯杆和设于该芯杆一端的其外周壁上设有若干条凹槽的芯头组成的嘴芯，连接于该芯杆另一端并设有若干预热氧孔和燃气孔的圆台形芯座，套装于所述嘴芯上的嘴芯套管，每个所述燃气孔和对应的一预热氧孔经相应的一混气孔联通于混气室，设于所述圆台形芯座和嘴芯上的高压氧孔。

3、根据权利要求2所述炼钢连铸割炬，其特征是所述嘴芯套管管孔的形状与所述芯头外周表面形状相对应，并与该芯头贴面接触配合或松配合套罩于所述嘴芯上；所述混气室由芯杆外周壁、芯座和芯头的相向两端面、以及嘴芯套管内壁构成。

4、根据权利要求2所述炼钢连铸割炬，其特征是所述芯头由一长度为3mm-18mm的圆台段和一长度为2.5mm-14mm的圆柱段构成；所述混气室的长度为10mm--20mm；所述设于圆台形芯座上的燃气孔和预热氧孔分别为2-20个，其孔径为2mm-20mm；混气孔的孔径为0.6mm-6mm；所述芯头上所设的凹槽为6-30条，其宽度和深度分别为0.03mm-1.51mm和0.03mm-2.5mm。

5、根据权利要求4所述炼钢连铸割炬，其特征是所述芯头其圆柱段长度为7mm，圆台段长度为9mm；所述混气室的长度为15mm；所述圆台形芯座上的燃气孔和预热氧孔各为10个，其孔径分别为0.6mm和1.2mm；混气孔的孔径为1.2mm；所述芯头上的凹槽为19条，其宽度和深度分别为1.3mm和2.1mm。

6、根据权利要求2所述炼钢连铸割炬，其特征是所述高压氧孔由依次呈圆台形的收敛段、分别呈圆柱形的扩张段和加速段构成，该圆台形收敛段其两端孔径和长度分别为2mm-8mm、1.5mm-6mm和16mm--40mm，分别呈圆台形的扩张段和加速段的孔径和长度分别为2.5mm-10mm、1mm-4mm和16.5mm-62mm、4.5mm--18mm。

7、根据权利要求6所述炼钢连铸割炬，其特征是所述圆台形收敛段的两端孔径和长度分别为4mm、2.9mm和20mm，分别呈圆台形的扩张段和加速段的孔径和长度分别为5mm、1.9mm和31mm、9mm。

8、根据权利要求2所述炼钢连铸割炬，其特征是所述割嘴芯头和嘴芯套管用不锈钢或铜材镀铬材料制成；所述芯杆可通过螺纹方式与所述圆台形芯座连接；所述圆台形芯座外周壁相间隔设有两个凹环槽，所述若干个燃气孔和预热氧孔分别设于相应凹环槽的侧壁上；所述嘴芯套管的靠外侧一端管壁端面向外长出所述芯头端面15mm-2.2mm。

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