НОВОСТИ    БИБЛИОТЕКА    ССЫЛКИ    О САЙТЕ





Ученые создали высокостойкий сплав титана и тантала

История первого чугуна

Броня Победы

Древние плавильные печи найдены в Монголии



предыдущая главасодержаниеследующая глава

Кислородная резка

Кислородная резка основана на использовании для выплавления металла по линии реза тепла сгорания части металла в струе кислорода, которое может происходить с образованием трех различных окислов: закиси FeO, закиси-окиси Fe3O4 и окиси железа Fe2O3. Реакции протекают согласно следующим уравнениям:

Fe + 0,5O2 = FeO + 65,7 кал/моль;

3Fe + 2O2 = Fe3O4 + 265,7 кал/моль;
2Fe + 1,502 = Fe2O3 + 197,6 кал/моль.

Преобладание той или иной из них зависит от соотношения кислорода, железа и продуктов реакции в реагирующем объеме и определяется главным образом давлением кислорода и абсолютной температурой в зоне реакции. Чем выше температура реагирующих веществ, тем меньше вероятность образования высших окислов.

Сопоставление данных химических анализов продуктов кислородной резки стали, полученных разными исследователями (табл. 1), показывает, что соотношение различных составляющих в них может колебаться в очень широких пределах.

Таблица 1

Химический состав продуктов кислородной резки
Исследователи Год исследования Содержание в % Толщина разрезаемой стали в мм
Fe FeO Fe3O4 Fe2O3
Клебанов Н. Н. 1947 15 50 35* -
Петров Г. Л. 1949 14 66 - 20 26
Spraragen W., Claussen G. 1933 4?6 - 23 47,1 - 57,8 - 21 - 46,1 -
1936 40 - 60 - -
1937 30 - 40 - 60 - 70 - -
Wolf H. 1941 20 - 80 - -
Нинбург А. К. 1952 9,4 27,2 63,4 - 30
Польский институт сварки [59] 1956 19,4 77,4 - 3,2 10

*(Сумма Fe3O4 и Fe2O3.)

Наличие неокисленного железа в составе продуктов кислородной резки указывает на тепловой характер этого процесса. Очевидно, что реакция окисления железа не непосредственно используется для ослабления молекулярных связей в металле, а главным образом служит энергетическим источником для выплавления металла по заданной линии. При сгорании g (г/сек) металла выделяется определенное количество тепла, подсчитываемое по формуле

q = g/100 (αqFeO + βqFe3O4) кал/сек, (7)

где α и β - количество железа в %, окисленного соответственно до FeO и Fe3O4 в продуктах резки;

qFeO и qFe3O4-соответственно теплота образования окислов металла в кал/г.

При резке горение металла происходит на поверхности соприкосновения его с кислородной струей. При этом часть тепла реакции идет на расплавление и повышение теплосодержания удаляемого металла, другая часть отводится в массу металла [см. уравнение (6)]. Стекая по стенкам реза, горячие продукты резки передают им свое тепло и подогревают их до температуры воспламенения, что необходимо для непрерывного течения процесса резки.

Для возбуждения процесса кислородной резки нужно подогреть поверхность металла в точке начала реза до температуры его воспламенения. В качестве источника подогрева, как правило, используют пламя кислородных смесей газо- или парообразных горючих.

Наряду с газовым пламенем для начального и сопутствующего подогрева при кислородной резке можно использовать электрические источники тепла. На одном из заводов Донбасса и на других предприятиях для этой цели был использован индукционный подогрев поверхности металла током высокой частоты c. помощью охватывающего режущую струю индуктора [4]. Подогрев можно производить также сильным током, используя расположенный перед кислородным соплом контактный электрод, скользящий по поверхности металла вдоль линии реза [5]. Оба описанных способа относятся к методу электрокислородной резки. В последнее время разработаны способы беспламенно-кислородной резки. При этом внешний источник тепла применяется только для предварительного подогрева. Взамен сопутствующего подогрева используют специальные приемы, подавая режущую струю сквозь канал медленно сгорающей угольной трубки [6] или используя две параллельные режущие струи [7].

Способы беспламеyно-кислородной и электрокислородной резки не получили большого распространения. В результате отсутствия подогревательного пламени, проникающего в щель разреза, эти методы пригодны лишь для резки металла ограниченной толщины. Внедрение электрокислородной резки затрудняется также сложностью передачи на значительные расстояния токов большой силы и токов высокой частоты; последнее не дает возможности разработать аппаратуру, необходимую для производственного применения этого метода.

Высоколегированные стали, чугун, а также цветные металлы и их сплавы не поддаются резке кислородом. Для этой цели применяют кислородно-флюсовую резку, которая отличается от пламенно-кислородной тем, что в струю режущего кислорода вводят порошкообразный флюс. В зависимости от применяемого порошка действие флюса может быть чисто механическим или термохимическим.

Кислородно-флюсовая резка может быть применена для разделения металлов и для их поверхностной обработки. Этим методом можно производить резку материалов различной толщины (табл. 2).

Таблица 2

Наибольшая толщина материала, подвергаемого кислородно-флюсовой резке [8]
Материал Наибольшая толщина в мм Скорость резки в мм/мин Расход флюса в г/мин
Чугун 300 40 300
Медь 100 40 450
Латунь 150 45 450
Бронза 150 45 450
Никель 100 60 450
Алюминий 150 100 200
Шамотный кирпич 100 60 300
Бетон 100 25 300

предыдущая главасодержаниеследующая глава




© Злыгостев Алексей Сергеевич, подборка материалов, оцифровка, статьи, оформление, разработка ПО 2010-2017
При копировании материалов проекта обязательно ставить активную ссылку на страницу источник:
http://metallurgu.ru/ "Metallurgu.ru: Библиотека по металлургии"