不锈钢板氧燃料切割工艺的燃料使用(上)

为什么说氧气燃烧工艺是应用最广泛的工业热切割工艺，因为该工艺可以切割厚度从0.5mm到250mm的金属板，出了名难切割的不锈钢板更是手到擒来，并且该工艺设备成本低，可以手动或机械化使用，此外还有几种燃气和喷嘴设计可以明显提高切割质量和切割速度。

氧气燃烧切割工艺过程如下图所示。基本上，氧气和燃料气体的混合物被用来将金属预热到“着火”温度，对于不锈钢板来说，就是700℃-900℃（呈现明亮的红色热量），但是这远低于材料的熔点。然后将纯氧射流引入预热区域，在氧气和金属之间引发剧烈的放热化学反应，形成氧化铁或熔渣。通过氧气射流吹走炉渣，使射流穿透材料并继续切割材料。

氧乙炔切割过程图

氧燃料切割有四个基本要求，即材料的着火温度必须低于其熔点，否则在切割之前材料会熔化并流走；氧化物的熔点必须低于周围材料的熔点，以便能被氧气喷射机械地吹走；氧气喷射和金属之间的氧化反应必须足以维持点火温度；应该生产最少量的气体反应产物，以免稀释切割氧气。

作为不锈钢板、铸铁和有色金属容易形成难熔氧化物，也就是氧化物熔点高于材料本身，就必须将粉末注入火焰形成低熔点的流体炉渣。

在该工艺中，氧气的纯度很重要。切割速度和切割边缘质量主要取决于氧气流的纯度。因此，喷嘴设计在保护氧气流免受空气夹带方面起着重要的作用。氧气纯度应至少为99.5%。纯度降低1%通常会使切割速度降低25%，气体消耗增加25%。

关于燃气的选择，燃气燃烧发生在两个不同的区域。在内锥或主火焰中，燃料气体和氧气结合形成一氧化碳和氢气，对于乙炔，反应公式为2C 2 H 2 + 2O 2 →4CO + 2H 2。在空气供应氧气的情况下，火焰的二次或外部区域也继续燃烧，公式为4CO + 2H 2 + 3O 2 →4CO 2 + 2H 2 O。

所以燃料气体的特点主要体现在下列几个方面：火焰温度，火焰最热的部分位于主火焰的顶端（内锥体）；燃料气体与氧气的比率，燃烧所需的燃料气体的量，但这将根据火焰是否是中性的，氧化的或还原的；燃烧热，火焰外部的燃烧热量较大。