專利名稱:改進的火焰清理噴嘴的制作方法
本發(fā)明涉及到有缺陷的金屬工件的熱化學(xué)表層清理，通常稱為火焰表面清理，具體地說，是指一種適合在整個工件上去除表面缺陷或適合于各種不同截面尺寸的無飛邊火焰表面清理的噴咀。
眾所周知，在鋼材生產(chǎn)時，通常在鋼材加工的中間階段都要清理鋼材的表面。這種清理的目的是為了去除諸如裂紋、接縫和夾渣等缺陷，不然就會在成品中留下缺陷。用熱化學(xué)方法用適當?shù)臋C器除去一塊，或多塊，或一部分表面的面層，能經(jīng)濟地從工件上去除這類缺陷，該機器最好安裝在軋輥架之間的傳送裝置上。這樣，鋼材工件可以在熱態(tài)和不中斷連續(xù)生產(chǎn)的條件下進行清理。
在很多情況下，軋鋼機不僅生產(chǎn)一種尺寸的工件，而是常常生產(chǎn)多種不同尺寸的工件，在某些軋機上改變工件尺寸是經(jīng)常的事。過去在去除坯料、鑄塊、鋼錠、鋼板等工件表面缺陷時，使用有單個噴咀的火焰表面清理機，這種噴咀噴出一股氧氣流，成銳角地射向整個鋼材表面，與表面金屬產(chǎn)生熱化學(xué)反應(yīng)，或者利用成排或成行的許多噴咀噴出的多股氧氣流。
最近，人們企圖采用一種節(jié)能、高產(chǎn)的方法，稱為熱坯法或直接軋制法，半成品鋼材從連續(xù)鑄造或板坯生產(chǎn)過程以熱態(tài)直接送到加工站。假如裂口、夾渣和其它缺陷在這個階段沒有去除則在成品上就可能發(fā)展成永久性的缺陷。
正如已指出的那樣，這類缺陷常常利用整個表面的火焰清理法去除，但這將導(dǎo)致大量金屬的損耗，因而常改用局部地去除缺陷的局部火焰表面清理法(通常稱為局部的，點狀的或帶狀的火焰表面清理)。為了克服上述缺點，在局部或點狀的金屬表面火焰清理方面，已開發(fā)了多種工藝方法和裝置。例如在局部火焰表面清理方面，通常用幾個單獨的火焰清理噴咀橫跨金屬工件移動路徑相鄰排列，有選擇地啟動，使其僅僅清理有表面缺陷的部分，而不清理整個工件表面。
傳統(tǒng)的火焰表面清理工藝采用的噴咀有許多種。最常用的氧氣噴射孔形狀有園形的(如Buckman等的2，309，096號美國專利所示)，或園端縫隙狀的(如Babcouk等的2，664，368號美國專利所示)，或連續(xù)縫隙狀的(Moe-singer的2，622，048號美國專利和AIImang等的2，838，431號和3，231，431號美國專利所示)。采用這樣的火焰表面清理工藝時沿著清理區(qū)域的邊緣或邊界，渣和殘料(包括熔化的金屬)，從清理處流出并堆積成薄層或薄膜。這些薄層或薄膜后部分粘在金屬表面上，通常粘在清理處邊緣，稱為“飛邊”。這種渣并不全是氧化鐵，還含有大量的金屬鐵，這些金屬鐵由于反應(yīng)生熱而熔化流出。這種飛邊是特別有害的，因為它能在隨后的軋制過程中進入工件而形成表面缺陷，所以希望將其減少到最低程度，最好是徹底消除，在以防止成品上產(chǎn)生缺陷。
通常減少飛邊形成的方法是，使用上述類型的噴咀，與空氣、水或類似物質(zhì)的射流結(jié)合，噴向開始形成的飛邊，使其在未固化以前從不需火焰清理的工件表面上除去。
最近，點式火焰清理噴咀已能夠逐一地清理金屬件上散亂分布的缺陷，而不會沿著清理部分邊界是上形成飛邊。例如Engel的4，013，486號和4，040，871號美國專利就涉及到改變火焰清理噴咀縫隙的幾何形狀，以減少從噴咀邊緣流出的氧氣流量。如在4，040，871號美國專利中指出了一種單個的火焰清理噴咀，然而，這樣產(chǎn)生的清理面寬度比噴咀的噴射孔要窄，所以，兩個這樣的噴咀并排裝置會形成兩個相鄰的清理面，而一個未被火焰表面清理的或火焰清理不足的區(qū)域?qū)⒘粼趦蓚€清理面之間。4，013，486號美國專利所公開的噴咀基本上消除了這種并排裝置的噴咀在清理區(qū)域之間的未被火焰清理或火焰清理不足的區(qū)域，但是它只是用改變噴咀縫隙的幾何形狀的方法達到這一目的，這就減少了在不同的火焰表面清理條件下和自動化時使用的柔性。
一種點式火焰表面清理機已實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，能進行整個工件的表面剝層或者以火焰清理散亂分布的缺陷。這種機器由許多或一排兩個或多個相鄰的火焰清理噴咀組成，其中的每一個噴咀與另外的噴咀是并排緊靠著的。這樣的機器一般采用一種啟動方法，可使火焰表面清理反應(yīng)在沿鋼材工件長度上的任一點上啟動。在這樣的機器中，最希望的是當需清理的缺陷寬度等于或長于清理噴咀的寬度時，完全清除相鄰清理區(qū)之間的未被火焰或清理不足的區(qū)域，同時還能用可以自動化的，最好是遙控的火焰清理設(shè)備完成無飛邊火焰表面清理。
眾所周知，在對火焰表面清理反應(yīng)(去除金屬表面的熱化學(xué)放熱反應(yīng))有影響的必要的許多變量和條件之中，切割流體中氧的純度必須控制在一定水平。這樣火焰清理噴咀的氧氣流的氧純度就能夠控制火焰表面清理反應(yīng)可使去除的金屬量減少到零。至今已提出了多種解決途徑，通常是利用這一因素作為產(chǎn)生無飛邊的火焰表面清理層的許多因素中的一個，包括是利用各種輔助的火焰表面清理裝置和噴咀形狀，可用來在位于或靠近火焰清理噴咀邊緣處分配低純度氧氣或不含氧氣體其它的無飛邊火焰清理方法通常包括采用外部射流、噴咀等分配空氣或水等流體，使其把清理區(qū)邊緣的熔化的鋼吹掉。因此這種流體的速度、力和沖量就是去除飛邊的主要因素。
還有其它的產(chǎn)生無飛邊火焰表面清理區(qū)的方法，其原理是減少氧氣流量。一種典型的應(yīng)用如4，013，486號的美國專利所公開的那樣，即改變火焰清理噴咀的幾何形狀，以減小標準的噴咀出口，從而減少氧氣流量。其它方案包括采用標準幾何形狀的噴咀，但降低氧壓。不論在那一種情況下，氧氣流量都要降低到某一程度，使其不足以維持火焰表面清理反應(yīng)，因而在火焰表面清理區(qū)邊緣處不產(chǎn)生飛邊。
雖然有許多已知的工藝和設(shè)備投入商業(yè)應(yīng)用，但它們都有一定的缺點，例如特殊形狀的噴咀和噴射器太復(fù)雜;對處理鋼的成份，火焰表面清理速度、鋼的溫度、氧的流量和壓力等等變量缺乏柔性;工藝或設(shè)備對自動化的局限性等等，而最希望的是能開發(fā)出有較大柔性的，容易自動化或遙控選擇的系統(tǒng)，特別是如果這種改進能降低設(shè)備和系統(tǒng)的復(fù)雜性和價格。
本發(fā)明的一個目的是提供一種火焰表面清理噴咀，該噴咀能夠加工出無飛邊的清理區(qū)，清理區(qū)基本上像噴咀本身一樣寬，或能在金屬表面上局部地用火焰清理任意尺寸和位置的缺陷，并且不形成飛邊。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種局部火焰表面清理噴咀，該噴咀能加工出任意尺寸或位置的無飛邊清理區(qū)，并適合火焰表面清理的自動控制。
本發(fā)明的第三個目的是提供一種不變截面的局部火焰清理噴咀，該噴咀能夠加工出基本上與噴咀本身一樣寬的無飛邊清理區(qū)。
本發(fā)明的第四個目的是提供一種能加工無飛邊清理區(qū)的火焰表面清理噴咀，通過改變從噴咀縫隙的對應(yīng)邊緣噴射出的氧氣流的純度可以改變火焰清理工況，從而很容易地產(chǎn)生無飛邊的火焰表面清理區(qū)。
本發(fā)明的第五個目的，是提供一種能加工無飛邊清理區(qū)的火焰清理噴咀，通過在噴咀一邊或兩邊將一種氣體與氧氣混合，以降低在這一邊或兩邊的氧的純度。
本發(fā)明的第六個目的是提供一種局部火焰表面清理噴咀，該噴咀能夠與其它相同的噴咀并排的，以排或列的形式工作，以產(chǎn)生比單個噴咀寬的火焰表面清理區(qū)，并且在噴咀之間不會形成不合格的脊或溝。
本發(fā)明的第七個目的是提供一種由金屬體表面用火焰清理缺陷的方法，該方法能通過控制從火焰清理噴咀射出的片狀氧氣流產(chǎn)生無邊的火焰表面清理區(qū)，該氧氣流邊緣處的氧的純度可局部控制，從而將火焰表面清理區(qū)控制在要求的寬度。
本發(fā)明的其它目的可由下面的詳細說明并聯(lián)系相應(yīng)的附圖得到了解。
按照本發(fā)明，本發(fā)明的目的一般地能夠通過提供一種以火焰清理金屬體表面缺陷的氧氣噴咀來達到，沿著火焰表面清理區(qū)的邊界避免形成飛邊。這種噴咀建于產(chǎn)生尺寸小于或等于噴咀寬度的火焰表面清理區(qū)。這種噴咀包括一條通往噴咀噴射孔的氧氣通道，該噴咀孔適于噴射一種用于火焰表面清理的在橫跨金屬體待清理表面的方向上強度均勻的片狀氧氣流，以及，一種使某一氣體與該氧氣混合的裝置，混合后的氧氣經(jīng)過該噴咀的噴射孔至少從氧氣流的一個邊緣噴出，以便減少純度，使之不足以用火焰進行工件表面清理，而片狀的氧氣流的其余部分則足以從工件表面以火焰清理缺陷。
通過稀釋，使經(jīng)過噴咀噴射孔噴射的片狀氣流的至少一個邊緣區(qū)域的氧的純度低于某一火焰表面清理工藝(熱化學(xué)法去除金屬)要求的純度，使沿著火焰表面清理區(qū)邊界處的火焰表面清理過程終止或不能開始，這樣就能得到一種無飛邊的火焰表面清理區(qū)。使人驚奇和意外的是可以在不妨礙片狀氧氣流的剩余部分去除表面缺陷的條件下達到這一目的。而且，在氧氣流的過渡點或附近可保持近似的氣流速度，這對于形成無飛邊的火焰表面清理區(qū)有很大作用?；鹧姹砻媲謇磉^程的控制是通過一個很容易安裝在火焰表面清理噴咀內(nèi)的裝置實現(xiàn)的，并不需要在其外部安裝的裝置或附加的裝置。這種噴咀適合于成排安裝。補充的流體數(shù)量大大小于現(xiàn)有方法需要的數(shù)量。這些噴咀是不變截面的，不需要在內(nèi)部增設(shè)障礙物或改變形狀，同時具有柔性、通用性和自動化的可能性，并容易實現(xiàn)遠距離操作控制。
本發(fā)明的另一方面是從金屬體表面用火焰清理缺陷的工藝，它包括將從噴咀噴射縫隙噴出的一股片狀氧氣流射向熔化金屬，從而產(chǎn)生熱化學(xué)反應(yīng)，從而產(chǎn)生要求寬度的火焰表面清理區(qū)，以及把一種氣體混合到通過該噴咀噴射縫隙的氧氣中，這種氣體的數(shù)量足以將沿著由該噴咀噴射縫隙噴出的氧氣流的至少一個邊緣的熱化學(xué)反應(yīng)不能維持的程度，而這種降低純度的氧氣流強度足以在火焰表面清理區(qū)的邊界產(chǎn)生無飛邊區(qū)域，而剩余部分的氧氣流足以從金屬工件表面的火焰清理缺陷，從而得到具有要求寬度的無飛邊的火焰表面清理區(qū)。
本發(fā)明的裝置和方法在以下參考附圖的說明中將十分清晰，這些附圖是對本發(fā)明實施例的說明，但并不是對本發(fā)明的任何限制。
圖1，按照本發(fā)明的裝有一個火焰清理噴咀的單個火焰表面清理裝置的側(cè)視圖;
圖2，在圖1中示出的單個火焰表面清理裝置的透視圖;
圖3，圖1的火焰表面清理裝置的一個火焰清理噴咀的局部側(cè)視圖;
圖4，圖1的噴咀的上部分透視圖;
圖5A、5B和5C，按照本發(fā)明的火焰清理噴咀的其它實施例的側(cè)視圖;
圖6，按照本發(fā)明的成排布置的帶有成列噴咀的三個火焰表面清理裝置的透視圖;
圖7A，實施例中的顯示流體速率和氧氣純度圖;
圖7B，實施例中從金屬工件表面去除金屬的典型橫斷面圖。
參改附圖，相同的號碼代表同一零件，在圖1，2，3中火焰表面清理裝置通常用10表示，該裝置內(nèi)安裝著本發(fā)明的火焰表面清理噴咀。該火焰表面清理裝置10包括一個上予熱件12，它有一個普通的上予熱口12A;一個下予熱件14，它有一個普通的下予熱口14A;一個普通的頭部16，一個普通的集流腔型裝置17和一個普通的導(dǎo)向板18。該上予熱件12的下表面11和下予熱件14的上表面13限定了一個連續(xù)的狹縫型的火焰表面清理噴咀15，該噴咀有一個噴射孔20，由該孔噴出一個火焰表面清理用的片狀氧氣流“V”。氧或氧與燃氣經(jīng)過管子(未示出)而供應(yīng)到集流腔17，然后利用已為人知的方式通向火焰表面清理噴咀15和通向予熱噴口12A和14A。
在全部說明書中和權(quán)利要求
中談到的噴射孔一詞代表一個矩形平面，它的寬度由火焰表面清理裝置的邊界“u”(圖4)確定，高度是由上予熱件12的邊20A與下予熱件14的邊20B確定。噴咀15和孔20的側(cè)面可以封閉或者(最好)開放，如圖1至3所示。
為了在火焰表面清理時在火焰表面清理噴咀與工件表面之間保持固定的距離，普通的火焰表面清理裝置的導(dǎo)向板18支承在工件“W”的表面上。當在工件“W”，例如一塊鋼板坯與火焰表面清理裝置10之間發(fā)生相對運動時，這種火焰表面清理反應(yīng)是通過由噴咀噴射孔20噴出的片狀火焰清理氧氣流“V”以銳角撞擊到工件表面的熔池中而進行的。
按照本發(fā)明，集流腔型裝置17連接著帶有控制閥24和24A的氣體供應(yīng)管22和22A。這樣的供應(yīng)管22和22A分別與通路26和26A連接，通過集流腔17，頭16和上予熱件12以及在上予熱件12中的出口28和28A，把一種稀釋氣體與氧氣混合，然后通過連續(xù)的縫隙型火焰清理噴咀15。通常在噴射孔20噴射氣流以前，在予先選定的位置，稀釋氧氣流沿著氧氣流的一個邊緣或者兩個相對的邊緣噴出。
當一般小于噴咀縫隙型孔15(圖4中的噴咀邊界“u”)寬度的氧氣流要用于這種火焰表面清理反應(yīng)時，在兩根供應(yīng)管22之間的氣體供應(yīng)管22A與通道26A和出口28A連通，用于按照本發(fā)明供應(yīng)稀釋氣體與沿著縮減寬度的氧氣流邊緣的氧氣混合。
圖4示出了在圖1，2和3中的火焰表面清理裝置的上予熱件12的底面透視圖和其出口28和28A的位置。該上予熱件12的寬度通常用“u”表示，出口28和28A橫跨通過噴咀孔15的氧氣流方向排列。出口28至上予熱12的前緣20A的距離為“S”，至上予熱件12側(cè)面邊緣的距離為“T”。出口28A位于這兩個出口28之間，通常沿著上予熱件12的中心線，至前緣20A距離為“S”。然而按照本發(fā)明，在上予熱件20的下表面11上的出口28和28A的位置是可以改變的，即28和28A中的每一個的距離“S”可以是不同的或者是相同的，出口28的每一個的距離“T”也可以相同或者不同;通常出口28A位于兩個出口28的中間。
附圖示出了氣體供應(yīng)管22和22A在三處連接到通道26和26A上，以便將稀釋氣體供應(yīng)到上予熱件12內(nèi)，其它在氣體由噴射孔20噴出以前向在火焰清理噴咀縫隙15邊緣處的氧氣提供混合氣體的裝置也適用。例如，僅僅使用兩個供應(yīng)管22;或者如在圖5A中示出的那樣，通道26和26A可以通過下予熱件14;或者如圖5B示出的那樣，通道26和26A可以通過上予熱件12然后通向許多排列成行的出口28和28A;或者如在圖5C中示出的那樣，供應(yīng)管22和22A可以直接連通上予熱件12中的通道26和26A。更常見的是，供給稀釋氣體的裝置可以這樣設(shè)置，使選定的或可變的數(shù)量的氣體在火焰清理噴咀狹縫15的邊界內(nèi)與位于片狀氧氣流的邊緣的氧氣混合，在噴咀狹縫15中混合的位置可因要求的無飛邊火焰表面清理區(qū)的寬度而改變。如在圖1，3和5A至5C示出的那樣，噴射到位于噴咀狹縫15的邊界內(nèi)的片狀氧氣流中的稀釋氣體噴射角度用“G”表示(圖3)。角度“G”為60°(圖3)，雖然該角度可以在大約5°至大約170°的范圍內(nèi)變化，通常用角度“G”的最佳范圍是大約30°至大約80°。
這種噴咀通道15為不變橫斷面的狹縫形狀，能在橫跨相當于噴咀15寬度“u”的(圖4)的工件表面上噴射均勻強度的片狀氧氣流。按照本發(fā)明，噴射的氧氣流在噴咀孔20的相對邊緣處與一種氣體混合，氣體的量能降低氧氣純度，使其不足以在火焰表面清理區(qū)邊界以外維持火焰表面清理反應(yīng)。這種火焰表面清理區(qū)的邊界寬度通常相當于孔20的寬度，或者小于孔20的寬度。在噴咀孔20的側(cè)面邊緣處噴射的混合氣強度或速率最好與從噴咀孔20噴出的純氧(或稱切割氧)的片狀氣流的速率相同，盡管在氣流邊緣處強度可能略有增加。無論如何，混合氧氣的速率通過提供去除渣和未氧化鐵的沖量而為獲得無飛邊的結(jié)果做出了重要的貢獻。
在圖6中是一種將火焰表面清理裝置10并排安裝的方案。在火焰表面清理裝置的邊緣之間流量不受限制，這樣，在橫過整排火焰表面清理裝置的許多噴咀噴射孔20的寬度上，噴射氧氣流的強度基本上是相同的。當與不稀釋氣體混合的氧氣通過該火焰表面清理裝置時，可產(chǎn)生一個與多噴咀裝置寬度相同的基本上全深度剝除的火焰表面清理區(qū)，同時增大了一次行程可能清理的金屬表面寬度，包括對整個工件剝層。然而，當采用一排裝置進行點狀火焰表面清理時，為了保證最大的柔性，即為了能在一次行程在整個工件表面上對寬度變化的缺陷進行局部的點狀火焰表面清理，每一個單個的噴咀比應(yīng)配備本發(fā)明的稀釋氣體供給裝置。這樣，這些噴咀就可以按照待清理的缺陷的寬度作為單個的火焰表面清理噴咀，或成排的裝置使用。按照本發(fā)明，依據(jù)工件的最大寬度和單個火焰表面清理裝置的名義寬度，可將兩個或多個，甚至多達11個火焰表面清理裝置并排安裝。
圖1-3的一種結(jié)構(gòu)，可使火焰表面清理裝置10產(chǎn)生基本上與噴咀一樣寬的無飛邊火焰表面清理區(qū)，或者產(chǎn)生局部點狀無飛邊火焰表面清理區(qū)，當火焰表面清理裝置與工件“W”接觸，并達到包含待去除缺陷的區(qū)域的前緣時，該裝置啟動，最好用快速啟動方法，如在3，985和3，966，503號美國專利所公開的那樣，并將通過噴咀孔20的氧氣流量調(diào)節(jié)到火焰表面清理所需的強度。通過上予熱件12的稀釋氣體流量應(yīng)調(diào)節(jié)到足以將片狀氣流至少一邊的氧氣純度降低到可以得到無飛邊的火焰表面清理區(qū)的程度。
按照本發(fā)明，適用于與氧氣混合以降低從噴咀孔中噴出的氧的純度的稀釋氣體或流體可以是除氧以外的任何一種流體或氣體，這種流體或氣體在正常的火焰表面清理反應(yīng)中必須不能進行化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生氧化鐵，如空氣、氮、水、燃氣或它們的混合物。這些稀釋氣體或流體噴射到氧氣流的至少一個邊緣內(nèi)，最好是沿著該氧氣流相對邊緣的一個或多個點噴射，而與在噴咀狹縫15中的氧氣流進行物理的混合。
對于內(nèi)行的人來說是很明顯的，將稀釋氣體通到氧氣中可以通過任何一種其它已知的物理方法，例如吸入法等。此外，在噴咀內(nèi)或在火焰表面清理裝置的氧氣通道內(nèi)可最終導(dǎo)致噴咀縫隙15噴出片狀氧氣流的任何其它區(qū)段上將稀釋氣體混合入氧氣流都是可能的。
在火焰表面清理過程的開始階段，一個熔池在工件表面上形成，一個控制通過噴咀孔20的氧氣流量的閥門裝置(未示出)調(diào)節(jié)到火焰表面清理的強度，一個控制稀釋氣體進入火焰表面清理裝置10的流量的閥門裝置(24)調(diào)節(jié)到可以在氣流的邊緣得到稀釋氧需要的量，而不會影響用于火焰表面清理的純氧的中間寬度。當火焰表面清理裝置10通過工件，或者工件相對于火焰表面清理裝置行進時，在工件表面上即產(chǎn)生一個火焰表面清理區(qū)，沿火焰表面清理區(qū)的邊界處是無飛邊的?；鹧姹砻媲謇硌b置10將繼續(xù)工作，直到它達到該缺陷區(qū)域的后端方才停止。
從噴咀射孔20噴出的火焰表面清理氧氣流含有沿著氧氣流的至少一個邊緣的降低了純度的稀釋氧，使其能防止火焰表面清理區(qū)使噴咀寬度一樣寬。本發(fā)明的一個重要的特點是可以控制稀釋氣體的量，例如，通過增加或降低流體壓力，以取得在火焰表面清理的極端狀態(tài)下飛邊控制條件的最好組合，或使火焰表面清理區(qū)寬度最大或小于噴咀裝置的寬度。稀釋氣體量的選擇可以通過自動控制實現(xiàn)，這樣，無飛邊火焰表面清理區(qū)的尺寸也可以自動確定。此外，如上面討論的那樣，本發(fā)明的這些噴咀的特點包括噴咀沒有阻塞，并有自動控制能力，這對于成排裝置使用是特別有利的。
本發(fā)明的另一個有利的特點是火焰表面清理裝置的操作能產(chǎn)生在一個邊緣上無飛邊的火焰表面清理區(qū)。因為在另一個邊緣上設(shè)有稀釋，所以能產(chǎn)生比較寬的全深度火焰表面清理區(qū)。此外，該火焰表面清理裝置能夠形成搭接區(qū)或一系列搭接區(qū)，從而對整個工件剝層，特別是清理區(qū)很少時效率更高。
典型的火焰表面清理狀態(tài)參數(shù)是鋼材工件的化學(xué)成分、工件表面狀態(tài)、火焰表面清理速率、火焰表面清理氧的流量和壓力，以及鋼材的溫度，此外，在火焰表面清理裝置本身制造中還涉及到參數(shù)的無數(shù)種組合。這樣，維持火焰表面清理反應(yīng)的氧的純度范圍和不能維持火焰表面清理反應(yīng)的火焰表面清理氧氣流邊緣處的稀釋氣體量將有些改變?？傊?，按照本發(fā)明火焰表面清理反應(yīng)要求的氧純度是99.5%或更高一些，而在火焰表面清理氧氣流邊緣處的是氧純度稀釋到85%至98%之間，甚至再低一些是適當?shù)摹?br>按照本發(fā)明而得到的令人驚奇的和意想不到的優(yōu)點可由如下的實施例表示出來。
參照圖4和圖5C，一個標準的點式火焰表面清理裝置，有寬210mm的狹縫型噴咀(裝置寬度u)，通過在上予熱件12由鉆兩個直徑為6mm的孔(26)而得到改進。孔距上予熱件的每個邊緣15mm(T)(圖4)，距上予熱件12的前緣20A 50mm(S)。空氣的流速14SCMH(在℃、760mm HgF標準立方米/小時)從出口(28)噴出進入火焰表面清理氣流，該氣流以1050SCMH從孔20排出。空氣(稀釋流體)經(jīng)過兩個成60°(G)的通道26而進入位于火焰表面清理裝置10的狹縫型噴咀15邊緣內(nèi)的火焰表面清理氧氣流。
該火焰表面清理裝置10以火焰表面清理速度9米/分相對于溫度大約為20℃的低碳鋼工件行進。
各種實驗結(jié)果見圖7A，去除金屬的橫斷面圖見圖7B。
在圖7A和圖7B中給出了按照本發(fā)明的一般的參數(shù)。標有“30”和“31”的區(qū)域表示這里的火焰表面清理反應(yīng)逐漸減少和終止，以及在火焰表面清理區(qū)邊緣處無飛邊。標有“32”的區(qū)域指出在這里進行火焰表面清理反應(yīng)，并得到全深度的去除金屬。假設(shè)所有其它參數(shù)不變，在一定的氧氣純度下火焰表面清理反應(yīng)是不能維持的。這種火焰表面清理區(qū)在點C和D處終止，并且無飛邊，然而狹縫內(nèi)的氧氣流速度從噴咀噴出后基本保持不變直到C和D點以外。圖中示出了一種從鋼材表面去除金屬的典型橫斷面，E是火焰表面清理區(qū)的去除金屬名義全深度R的寬度，F(xiàn)是火焰表面清理區(qū)的總寬度。該名義全深度去除寬度E通常與區(qū)域32相適應(yīng)，其寬度為150mm;而在C和D點之間的火焰表面清理區(qū)的總寬度F是200mm;金屬去除量R是4mm。這樣在區(qū)域30和31火焰表面清理反應(yīng)逐漸減小，并在點C和D處終止。在點C和D以外的區(qū)域不發(fā)生火焰表面清理。然而，在點C和D以外該流體速度近似的保持與區(qū)域32相同，然后逐漸減小到零。這樣的速度狀態(tài)可通過吹掉渣料和未氧化的鋼而達到無飛邊的效果。
權(quán)利要求
1.為避免沿著火焰表面清理區(qū)邊界形成飛邊而用的一種火焰表面清理金屬體缺陷的氧氣噴咀。該噴咀的特征在于通過產(chǎn)生火焰表面清理區(qū)的尺寸小于該噴咀的寬度或等于該噴咀寬度。該噴咀內(nèi)有一氧氣通路，通到噴咀噴射孔，噴出一股橫過待火焰清理的金屬體表面的具有均勻強度的片狀氧氣流，以及一種使氣體與通過該噴咀噴射孔噴出的氧混合的裝置，至少在該片狀氣流的一個邊緣噴射的混合氣體能夠減少純度，使其不足以火焰清理工件，而該噴咀噴射孔噴出的片狀氧氣流的其余部分足以從工件表面以火焰清理缺陷。
2.按照權(quán)利要求
1的噴咀，其特征在于使氣體與氧混合裝置有一個在氧氣通道導(dǎo)出的氧氣流的至少一個邊緣處射入上述氣體的裝置。
3.按照權(quán)利要求
1的噴咀，其特征在于該氧氣通道有一個不變的狹縫形狀。
4.按照權(quán)利要求
1的噴咀，其特征在于使氣體與氧氣混合的裝置包括一個部件，這個部件使內(nèi)沿片狀氣流的相對兩個邊緣噴射的混合氣體的氧氣純度降低到不足以火焰清理工件表面。
5.按照權(quán)利要求
1的噴咀，其特征在于氧氣通道沿著其相對的邊緣是敞開的。
6.按照權(quán)利要求
1的噴咀，其特征在于使氣體與氧混合的裝置包括一個以氧氣通道的相對兩個邊緣的中間點噴射所述氣體的裝置。
7.一種火焰表面清理裝置，包括至少兩個按照權(quán)利要求
1的火焰表面清理噴咀，這些噴咀并排緊靠著安裝。
8.按照權(quán)利要求
7的火焰表面清理裝置，其特征在于降低氧氣流純度的裝置包括使氣體與氧混合的裝置。
9.一種從金屬體表面去除缺陷的火焰表面清理方法，包括在火焰表面清理噴咀的氧氣通道中形成片狀氧氣流，從該火焰表面清理噴咀的噴射孔導(dǎo)出的片狀氧氣流成銳角射向金屬工件表面的熔化金屬，從而產(chǎn)生一個熱化學(xué)反應(yīng)和一個火焰表面清理區(qū)，在該氧氣通道中使氣體與氧氣混合，將由噴咀噴射孔噴出的片狀氧氣流的至少一個邊緣的氧氣純度降低到使氧氣流這個邊緣的氧氣混合物不能保持熱化學(xué)反應(yīng)。
10.按照權(quán)利要求
9的方法，其特征在于在片狀氣流邊緣的氧氣混合物的氧純度小于98%。
11.按照權(quán)利要求
9的方法，其特征在于由噴咀噴射孔噴出的片狀氧氣流的強度沿橫跨金屬工件表面的方向基本上是均勻的。
12.按照權(quán)利要求
9的方法，其特征在于與氧混合的是除氧以外的任何一種氣體或流體，這種氣體或流體的特征是在火焰表面清理反應(yīng)中不產(chǎn)生氧化鐵。
13.按照權(quán)利要求
9的方法，其特征在于與氧氣混合的流體可從空氣、氮、水、燃氣和它們的混合物中選擇。
專利摘要
一種在金屬工件表面用火焰清理缺陷的裝置，它有一個氧氣噴嘴，噴嘴一端有一噴射孔，噴射孔可噴出一股片狀的氧氣流，氧氣流的強度沿橫跨金屬工件表面的方向是均勻的。它還有一個將一種氣體與通過噴射孔噴出的氧混合的裝置，在這個裝置里片狀氧氣流的至少一個邊緣的氧純度降低到不足以用火焰清理工件表面，而片狀氧氣流其余部分的氧純度則足以從工件表面用火焰清理缺陷。
文檔編號F23D14/46GK87106926SQ87106926
公開日1988年5月4日 申請日期1987年10月8日
發(fā)明者羅納德·埃爾默·弗爾霍普, 雷蒙德·約翰·馬卡拉 申請人:L技術(shù)公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan