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还原铁粉如何切割不锈钢

来源:本站原创 2017-09-08 08:57:51 铁粉技术 932 ℃ 0 评论

还原铁粉

还原铁粉如何切割不锈钢

      火焰切割是利用氧化铁燃烧过程中产生的高温来切割碳钢,火焰割炬的设计为燃烧氧化铁提供了充分的氧气,以保证获得良好的切割效果。
      火焰切割设备的成本低并且是切割厚金属板唯一经济有效的手段,但是在薄板切割方面有其不足之处。与等离子比较起来,火焰切割的热影响区要大许多,热变形比较大。为了切割准确有效,操作人员需要拥有高超技术才能在切割过程中及时回避金属板的热变形。
      在切割不锈钢时,通常要使用火焰切割机,同时会使用到还原铁粉,在切割时还原铁粉喷在切割线上,起到助燃助熔作用,降低了被割工件的熔点。

氧气切割原理和过程

       钢材的氧气切割是利用气体火焰(称预热火焰)将钢材表层加热到燃点,并形成活化状态,然后送进高纯度、高流速的切割氧,使钢中的铁在氧氛围中燃烧生成氧化铁熔渣同时放出大量的热,借助这些燃烧热和熔渣不断加热钢材的下层和切口前缘使之也达到燃点,直至工件的底部。与此同时,切割氧流的动量把熔渣吹除,从而形成切口将钢材割开。因此,从宏观上来说,氧气切割是钢中的铁(广议上来说是金属)在高纯度氧中燃烧的化学过程和借切割氧流动量排除熔渣的物理过程相结合的一种加工方法。

整个氧气切割过程可分为互有关联的4个阶段:

1.起割点处的金属表面用预热火焰加热到其燃点,随之在切割氧中开始燃烧反应。 
2.燃烧反应向金属下层传播。 
3.排除燃烧反应生成的熔渣,沿厚度方向割开金属。 
4.利用熔渣和预热火焰的热量将切口前缘的金属上层加热到燃点,使之继续与氧产生燃烧反应。
上述过程不断重复,金属切割就连续地进行。

因为氧气切割是金属氧化过程,不是熔化过程。因此,切割过程要求被割金属具备下述条件: 

  1、金属的燃点必须低于熔点   这是气割过程能正常进行的最基本条件。如果金属的熔点低于其燃点,则在预热时金属将首先熔化,温度不再升高,以致在切割氧作用下不会发生燃烧过程。纯铁、低碳钢以及合金元素较少的低碳合金钢,可以满足这个条件,因而有很好的切割性能。而随着含碳量的增加,钢的熔点下降,燃点提高,如含碳量为0.70%的高碳钢,其熔点与燃点基本相等,因此含碳量大于等于0.70%的钢,用气割就比较困难。铝、铜、铸铁等材料的燃点高于熔点,故都不能用普通氧气切割方法进行切割。

  2、金属氧化物的熔点低于金属的熔点且流动性好  只有这样,液态易流动的氧化物渣才能被吹掉,使切割过程继续。否则,高熔点的氧化物将以固态覆盖于切口,阻碍后面材料的氧化,使切割过程难以进行。如高铬钢、铬镍不锈钢、铝及铝合金等材料的氧化物熔点均高于材料本身的熔点,因而不能用氧气切割的方法进行切割。

  3、金属燃烧时应是放热反应 只有燃烧时放出足够的热量,才能对下层金属起预热作用,放出的热量越多,预热作用越大,就越有利于气割过程的顺利进行。切割低碳钢时,金属燃烧放出的热量约占预热热量的70%,而预热火焰供给的热量仅占30%左右。 

  4、金属的导热性要低 如果被割金属的导热性很高,则预热火焰及金属燃烧所供给的热量会很快向金属内部流失,使切口处温度急剧下降而达不到燃点,切割过程难以开始或中途停止。如铝、铜等有色金属,因导热性太高,故不能用普通的气割方法进行切割。 根据上述条件,氧气切割主要用于切割低碳钢和低合金钢。切割淬火倾向性大的高碳钢和强度级别高的低合金钢时,为了防止切口形成淬硬层或产生裂纹,应适当加大预热火焰能率,放慢切割速度,必要时可进行适当预热。铸铁不锈钢等材料,必须采取特殊的工艺措施才能用氧气切割。至于铜和铝等有色金属具有较高的导热性,故不能用一般的切割方法。 

  5、金属中阻碍气割过程和提高钢的可淬性的杂质要少 阻碍气割过程的杂质如碳、铬以及硅等元素要少,同时提高钢的可淬性的杂质如钨、钼等元素要少,这样才能保证气割正常进行。当碳含量大于1—1.2%时割件就不能正常切割。 

不锈钢氧气切割过程

  1)、预热   氧乙炔混合气火焰从割嘴外圈喷出将切割部位的金属表层预热至燃点以上。 
  2)、氧化   切割氧从割嘴中心喷出,已达到燃点的金属急剧氧化(燃烧),并形成氧化物渣。 
  3)、吹渣   液态的氧化物渣被高速切割氧流吹走,将未被氧化的金属暴露在氧气流中。 
  4)、前进   暴露在氧气流中的金属,在上面金属氧化时放出的热量作用下温度升高到燃点,继续被氧流氧化燃烧成渣被吹走,最后金属在整个厚度方向被氧化吹通。随着氧气流按切割方向前进,则新接触的金属将重复预热、氧化、吹渣的过程,最后形成切口。

火焰切割时气体的使用和还原铁粉的作用

1. 燃气 

      目前生产中所用的燃气品种如下表,以前用量最多的是乙炔,近年来,由于丙烷价格便宜,使用安全,气源充足,综合效果优于乙炔及其他燃气,故用量大大增加。

燃气种类

相对分子质量

密度/(kg/m3)(标态下)

高热值/(kg/m3)(标态下)

低热值/(kg/m3)(标态下)

爆炸极限(%)

氧气/燃气(体积比)

气化潜热/(kJ/kg)(101325Pa,沸点温度)

最低着火温度/℃

燃烧热量计温度/℃

乙炔

26.036

1.091

58.502

56.488

2.2>~81

2.5

-

335

2620

丙烷

44.097

2.0102

101.266

93.240

2.1~9.5

5

422.9

450

2155

丙烯

42.081

1.9136

93.667

87.667

2.0~11.7

4.5

439.6

460

2224

天然气(甲烷)

16.043

0.7174

39.842

35.906

5.0~15

2

510.8

540

2043

焦炉煤气①

-

0.4~0.5

18.65

16.49

6.3>~38

0.85

-

406

1931.41

氢气

2.0160

0.0898

12.745

10.786

4.0~75.9

0.5

-

400

2210

乙烯

28.054

1.2065

63.438

59.477

2.7~34

3

481.5

425

2343

液化石油气(丙、丁烷各占50%)

-

2.0416

117.6

108.4

1.75~8.98

5.75

403.2

408

2143

丙烷、丙烯混合气(各占50%)

-

1.9619

97.467

90.45

2.08~10.46

4.75

431.25

455

2190

乙炔、丙烯混合气(80%:20%)

-

1.2555

65.535

62.724

2.38~37.04

2.9

-

360

2541

乙炔、丙烷混合气(80%:20%)

-

1.2748

67.055

63.838

2.432.3

3

-

358

2527


2. 氧气 

      氧气在火焰切割中用量较大。我国绝大部分用的是瓶装气态氧,其缺点是质量不稳定,影响切割质量和效率且增加耗量,造成大量的钢瓶和运输时间的浪费。使用液氧其优越性相当大。由于氧在液体对储量大、运输效率高、气体质量好、辅助时间少的优点,用于火焰切割可大大提高工作效率和切割质量,值得大力推广。

3. 还原铁粉

       还原铁粉同氧燃烧时产生的温度一般在2000°C左右,切割粉喷到切割线上,起到助燃助熔作用,增加切割燃烧时的氧化反应。切割时加入氧流铁粉,对被割工件进行预热,铁粉在火焰中起着强烈的氧化反应,放出大量的热能,不断切割不断输送铁粉,使割口上部产生熔化并同时生产熔渣,把割件上部温度传到割口下部,顺利完成切割。

用于火焰切割和不锈钢切割还原铁粉的要求:

粒度要求

总铁含量

松装密度

硫含量

酸不深物含量

-100目,-150目

98%

2.7g/cm3

小于0.02%

小于0.40

-100~200目

98.5%

2.7g/cm3

小于0.02%

小于0.40





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