21世纪基础制造装备的水平主要体现在大型� ��、 高精度、 高效率、 低成本和高柔性等 几个方面。大型化是准备制造业高端产品的重 要特征之一。要制造大型设备和大型基础制造 装备，就需要大型甚至超大型的铸 /锻件作为毛坯来制造大型装备的零部件。而� �型铸 /锻件 进行加工的第一道工序就是要通过切割来去除 零件的冒口及多余体积和重量来达到要求的 尺寸、形状和重量，所以大型铸锻件的火焰切 割厚度和质量直接关系到后续加工的工作量的 大小以及能源消耗的多少， 因此超大型的铸 /锻件超大厚度氧气火焰切割装置和切割工艺� � 够为制造装备大型化提出的高质量、 高效率、 低能耗等要求创造了基础。

目前热切割方法中， 激光切割法最大切割厚度不超过 30 等离子切割法能达到 180 氧气切割法也只能达到 1500〜1800 为了能切割 2000〜3500 大厚度钢锭， 目 前的氧切割装置和切割工艺还应当进一步改进 和提高。 发明内容 为了解决背景技术中存在的氧气切割技术切割 低碳和低合金钢锭厚度达不到 2000〜 3500mm的问题， 本发明提出一种能够切割 2000〜3500 大厚度低碳和低合金钢锭氧 气切割割炬和该割炬的切割工艺。

本发明的技术方案如下：

1、 一种切割超大厚度 2000〜3500 超低碳和低合金钢锭的割炬， 采用氧气为切割气体， 以及采用 3 : 1比例的预热氧和丙烷燃气做为切割预热气体� �

其特征在于，

1 ) 采用预热氧和丙烷燃气在割炬外混合式结构， 即预热氧孔道 （5 ) 和燃气孔道 （6 ) 在割炬内部不交叉， 预热氧与燃气在割炬内部不预先混合， 而在喷出切割氧的割嘴

( 7 ) 后在大气中混合燃烧， 这种结构有利于切割超大厚度工件；

2 ) 燃气孔道 （6 ) 的轴线与割炬的轴线间夹角为 4 ° ， 预热氧孔道 （5 ) 的轴线与割炬 的轴线间的夹角为 12 ° ， 燃气孔道 （6 )和预热氧孔道（5 ) 均倾斜并指向割炬的轴 线， 这种燃气孔道 （6 ) 和预热氧孔道 （5 ) 的配置有利于提高预热混合气体对被切 割工件的加热效果；

3 ) 采用大尺寸切割氧的割嘴 （7)， 该割嘴 （7 ) 的喉部直径为 17〜22

4 ) 上述每个燃气孔道 （6 ) 设计成下部稍微扩散的结构， 即燃气孔道 （6 ) 的进口直径 为 4.5 扩散锥度为 1.146%， 扩散段长度为 8

2.上述割嘴 （7 ) 切割不同直径或厚度的低碳和低合金钢锭时， 采用不同的割嘴 （7 ) 的 喉部直径， 即

当低碳和低合金钢锭厚度或直径为 2000〜2500 时， 割嘴 （7 ) 的喉部直径为 17 当低碳和低合金钢锭厚度或直径为 2500〜3000 时， 割嘴 （7 ) 的喉部直径为 19 当低碳和低合金钢锭厚度或直径为 3000〜3500 割嘴 （7 ) 的喉部直径为 22

3.利用上述割炬切割超大厚度 2OOO〜3500 mm低碳和低合金钢锭的切割工艺， 该切割工 艺包括：

采用切割氧低压大流量切割工艺，

1 ) 上述预热氧和丙烷气体在割炬内部不预先混合 ， 而在喷出割炬后在大气中混合燃 烧， 这有利于切割超大厚度工件；

2 ) 预热氧孔道（5 )和燃气孔道（6 )均倾斜并倾斜指向割炬的轴向， 这种配置有利于 被切割工件加热；

3 ) 由切割氧输入管 （2 ) 输入的切割氧的进口压力应控制在 0. 7〜1. 0MPa;

4) 通过切割氧的割嘴 （7 ) 的大流量为 1500m ³ /h， 并且形成切割氧流速为 1. 8〜2. 2 马赫；

5 ) 通过燃气输入管 （4 )输入燃气的进口压力为 0. 2〜0. 35MPa， 燃气流量保持在 80〜

150Nm ³ /h;

6) 切割速度为 10〜60mm/min

4.上述切割工艺中， 切割氧或预热氧均采用纯度为 99. 5%的液氧或氧气； 燃气采用纯 度 95%的丙烷燃气。

5.上述切割工艺中， 采用被切割工件从边缘起切方法进行切割。

与氧气切割超大厚度低碳和低合金钢锭的背景 技术相比，本发明的割炬和切割工艺 能够高质量、 高效的切割 2000〜3500mm超大厚度的低碳和低合金钢锭。

附图说明

图 1.本发明的一种切割超大厚度 2000〜3500 低碳和低合金钢锭割炬的结构示意图； 图 2.图 1的侧视剖视图， 该图与图 1相配合， 表示该割炬的整体结构；

图 3.图 1的割炬的局部放大图 A， 表示该割炬头部的结构；

图 4.图 3的 B向端视图， 表示割炬中预热氧孔道 （5 ) 燃气孔道 （6) 和割嘴 （7 ) 的分 布；

图 5.图 3的局部放大图 C， 表示割炬中燃气孔道 （6) 的形状和尺寸；

图 6.表示用于切割不同厚度的低碳和低合金钢锭� ��割嘴 （7 ) 的形状和尺寸。

图 1和图 2相配合， 表示该割炬的整体结构， 该割炬主要包括预热氧输入管 1， 切割氧 输入管 2， 空气输入管 3， 丙烷燃气输入管 4。 正如图 3和图 4表示的， 由预热氧输入管 1 输入的预热氧通过分成两叉管路，最终进入割 炬端部环状分布的一些预热氧孔道 5而喷离割 炬； 类似的， 丙烷燃气由燃气输入管 4输入的燃气通过分成两叉管路后， 最终进入割炬端部 分布的一些环形的燃气孔道 6而喷离割炬， 空气输入管 3输入的空气用于冷却割炬。

图 3和图 5清楚的表明， 燃气孔道 6和预热氧孔道 5都是倾斜设置的， 即每个燃烧孔道 6 的轴线均与割炬的轴线夹角为 4° ， 每个预热氧孔道 5的轴线与割炬的轴线间夹角为 12° 并且燃气孔道 6和预热氧孔道 5均指向割炬的轴线。燃气孔道 6和预热氧孔道 5的这种配置 有利于提高预热混合气体对被切割工件的加热 效果。

上述图 3和图 4还表明，预热氧孔道 5和燃气孔道 6均以环状分布在割炬的端部，并且 还以一定的角度向割炬的轴线倾斜。割炬的这 种配置保证从割炬喷出的预热氧和燃气在割炬 内部不预先混合，而在喷出割炬后在大气中混 合燃烧，割炬的这种结构有利于超大厚度工件 的切割。应当说明， 上面指出的预热氧孔道 5和燃气孔道 6的倾斜设置， 有利于混合的预热 气体对被切割工件的加热效果。

图 5表示的是燃气孔道 6具体的结构和尺寸，该燃气孔道 6是一个下部为稍微扩散型结构， 其进口直径为 4.5 扩散锥度 1.146%， 扩散长度为 8 燃气孔道 6的这种结构也有利于 割炬对被切割工件的预热效果。 图 6表示割炬切割不同厚度低碳和低合金钢锭时� �用割嘴 7的具体形状和尺寸。当割嘴 7 的喉部直径改变时， 割嘴 7的其它部分的尺寸也有相应的改变。

割嘴 7可分成收缩段、 喉部和扩散段三部分， 各部分的尺寸如表 1所示，

表 1 不同尺寸的三种割嘴 7

从表 1可以看出， 当割嘴 7的喉部直径改变时， 仅其出口直径和扩散段长度有一定变化，其 它部位尺寸没有变化。

开始切割时，首先开启预热氧和丙烷燃气阀门 ，上述两种预热气体进入割炬后最终进入预热 孔道 5和燃气孔道 6， 切割氧通过割炬后进入割嘴 7

本发明主要采用切割氧低氧大流量的切割工艺 ， 主要包括：

1 ) 上述预热氧和丙烷燃气在割炬内部不预先混合 ， 而在喷出割炬后在大气中混合燃 烧， 这有利于切割超大厚度工件；

2 ) 预热氧孔道 5和燃气孔道 6均倾斜直向割炬的轴线，这种配置有利于被� �割工件加 热；

3 ) 由切割氧输入管 2输入的输入氧的进口压力应控制在 0.7 1. OMPa;

4 ) 切割氧通过割嘴 7的大流量为 1500m ³ /h，并且形成切割氧气流速为 1. 8 2. 2马赫；

5 ) 通过燃气输入口 4输入的燃气的进口压力为 0. 2 0. 35MPa， 燃气流量保持在 80

6 ) 切割速度为 10 60mm/min

本发明的切割工艺中， 切割氧和预热氧均采用纯度 99. 5%的液氧或氧气， 燃气采用纯度为 95%的丙烷燃气。

切割工艺应当采用从工件边缘起切的程序进行 切割。

关于本发明的切割工艺， 有以下几点应当强调说明：

1、 由于采用了特殊的割炬头部设计，从而保证了 预热孔道 5和燃气孔道 6在割炬内部不交叉， 这两种气体在割炬内部不预先混合， 而在他们喷出割炬后在大气中混合燃烧。

2、 预热氧孔道 5和燃气孔道 6均为倾斜孔道， 并且这两孔道都倾斜指向割炬轴线。

3、 燃气孔道 6也设计成其下部稍微扩散的结构。

以上三点设计都明显加强了两种气体的混合和 燃烧， 有利地提高了切割厚度和切割质量。 实施例 1:

采用本发明的如图 1~6所示的割炬和本发明的切割工艺， 切割材料为 25CrlMo合金钢， 该 合金钢的厚度为 3100

割炬中的割嘴 7周围设置着一些环状分布的预热孔道 5和燃气孔道 6

利用本发明的割炬切割的工艺规范如下：

通入切割氧输入管 2的切割氧进口压力为 l.OMPa ,

由割嘴 7流出的切割氧流量为 1400Nm ³ /h

由预热氧输入管 1输入的预热氧压力为 l.OPMPa ,

由预热孔道 5流出的预热氧流量为 420Nm ³ /h

由燃气输入管 4输入的燃气压力为 0.2MPa

由燃气孔道 6流出的燃气流量为 140Nm3/h 利用上述割炬和工艺规范的切割速度为 15 nim/min o 完成材料切割， 切割断面光滑， 属优质断面。