一种用于金属火焰切割的预热送铁丝系统及方法与流程

1.本发明属于火焰切割机领域，具体涉及一种用于金属火焰切割的预热送铁丝系统及方法。


背景技术：

2.金属火焰切割是利用燃气火焰将被切割的金属预热到燃点，使其在纯氧气流中剧烈燃烧，产生形似熔渣的金属氧化物，在高压氧的气流吹力下将熔渣吹掉，同时伴随金属氧化反应放出大量热量，又进一步预热下一层金属使其达到燃点。该过程是预热、燃烧、吹渣的连续循环过程，以达到切割金属的目的。
3.在上述火焰切割的反应过程中，预热所达到的温度是金属燃点，而不是金属熔点，也就是说金属的火焰切割实质上是利用金属燃烧反应释放的热量（约占70%）。因此，对于燃点低于其熔点的金属材料，比如一般碳钢，按其碳含量不同其燃点在1100℃~1350℃，而熔点约在1500℃左右，其燃点低于熔点，容易实现火焰切割。
4.然而对于铬钢、铬镍合金不锈钢、高碳钢、压铸铁、渣块等，其氧化物燃点高于金属本体熔点，由于高熔点氧化物在割缝中存在，将阻碍下一层金属与切割氧气流发生氧化燃烧反应的进行，要实现该类金属的火焰切割需要采用氧-溶剂切割技术。
5.目前传统工艺是向切割区送入金属粉末（如铁粉、铝粉等粉末材料），利用金属粉末燃烧增热和除渣作用实现金属切割，但是由于喷粉存在不均匀现象，且喷出的粉末呈发散状态，未到预热位置就已经燃烧殆尽，尤其是预热开口时，燃烧热度不够集中，无法达到预热开口的目的。


技术实现要素：

6.本发明目的在于提供一种用于金属火焰切割的预热送铁丝系统及方法，以克服上述技术缺陷。
7.为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于金属火焰切割的预热送铁丝系统，包括上下布设安装在火切机机架上的支撑架和送丝传动装置，支撑架上安装有送丝转盘，在送丝转盘上缠绕有若干圈铁丝，铁丝的自由端穿过送丝传动装置后对准火切机割枪。
8.进一步地，送丝转盘至少包括固定在支撑架上的定轴，定轴通过轴承套装有转动架，转动架上设有若干个呈圆形陈列的绕柱，所有的绕柱均平行于定轴，若干圈铁丝盘绕在所有绕柱上后呈圆环形。
9.进一步地，转动架包括套装在轴承外圈的支承筒，支承筒的外筒壁沿径向朝外延伸形成位于同一平面且等间距的若干个第一支臂，每个第一支臂上沿其长度方向开设有贯通的长圆孔，每个长圆孔内可拆卸地固定插装有一根绕柱。
10.进一步地，在定轴的端面固接有固定架，固定架上设有若干个呈圆形陈列的压柱，所有的压柱均平行于定轴，所有压柱构成的圆、所有绕柱构成的圆与定轴的轴向中心线均同心，且所有压柱构成的圆直径大于所有绕柱构成的圆直径；
铁丝位于压柱和绕柱的中间缝隙内。
11.进一步地，固定架包括可拆卸地固定在定轴端面的圆形挡板，圆形挡板的环形板壁沿径向朝外延伸形成位于同一平面且等间距的若干个第二支臂，每个第二支臂上沿其长度方向开设有贯通的长圆孔，每个长圆孔内可拆卸地固定插装有一根压柱。
12.进一步地，第一支臂的长圆孔和第二支臂的长圆孔内均安装有压紧件，压紧件包括压块，压块上开设有贯通的条形孔，通过螺栓穿过条形孔将压块紧固在第一支臂或第二支臂上，压柱或绕柱的一端固接于压块，另一端穿过第一支臂或第二支臂的长圆孔后悬空；压柱和绕柱始终位于第一支臂和第二支臂之间。
13.进一步地，送丝传动装置的下方设有供铁丝穿过的导引管，导引管的顶端固接于送丝传动装置的底板，送丝传动装置的底板还安装有向下延伸的固定板，固定板上安装有用于抱持导引管的抱夹。
14.本发明还提供了一种用于金属火焰切割的预热送铁丝方法，至少包括预热送铁丝系统，采用预热送铁丝系统送铁丝的步骤如下：启动送丝传动装置；送丝转盘转动，其上的铁丝下行；铁丝的自由端按照需求量到达火切机割枪的割嘴火焰处参与燃烧。
15.进一步地，送丝传动装置内的送丝电机的控制信号与火切机割枪的预热氧电磁阀信号同源，具体如下：火切机割枪的预热氧电磁阀接入送丝电机的控制回路，控制回路包括并联的中间继电器ka、时间继电器kt1、时间继电器kt2，并联后的电路与熔断器fu1、熔断器fu2串联，中间继电器ka所在线路上串联有时间继电器kt1的常开触点、时间继电器kt2的常闭触点；其中，中间继电器ka的常开触点ka1接入送丝电机，送丝电机接有外接电源；控制回路和送丝电机均接有微型断路器。
16.进一步地，送丝电机的控制信号的工作过程具体包括：在预热氧信号到来时，时间继电器kt1和时间继电器kt2的线圈得电并开始计时；当到达预设时间t1时，时间继电器kt1的常开触点闭合，中间继电器ka线圈得电，其常开触点ka1闭合，送丝电机开始工作，将绕在送丝转盘上的铁丝送至火切机割枪的割嘴火焰处燃烧；当到达预设时间t2时，时间继电器kt2的常闭触点断开，中间继电器ka线圈失电，其常开触点ka1恢复，送丝电机停止工作，完成送丝；预热氧信号消失后，时间继电器kt1和时间继电器kt2复位，等待下个循环开始。
17.本发明的有益效果如下：本发明通过将铁丝盘绕在送丝转盘上，并利用送丝传动装置驱动铁丝逐渐脱离送丝转盘，铁丝按照需求量被送至割枪割嘴火焰位置处直接参与燃烧，由于铁丝是固体形态且长度可控，不存在粉末发散现象，集中度好，进而解决了直径大、厚度大的不锈钢、铸铁、渣块难以预热开口的难题。
18.为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并结合附图，作详细说明如下。
附图说明
19.图1是用于金属火焰切割的预热送铁丝系统的结构示意图。
20.图2是盘绕有铁丝的送丝转盘的结构示意图。
21.图3是转动架的结构示意图。
22.图4是固定架的结构示意图。
23.图5是送丝传动装置的结构示意图。
24.图6是预热送铁丝系统的控制原理图。
25.图7是预热送铁丝系统的送丝电机供电图。
26.附图标记说明：1.火切机机架；2.支撑架；3.送丝转盘；3.1转动架；3.2绕柱；3.3固定架；3.4压柱；3.5第一支臂；3.6第二支臂；3.7压紧件；4.铁丝；5.送丝传动装置；5.1壳体；5.2矫直轮；5.3驱动齿轮；5.4从动轮；5.5滚动槽轮；5.6压紧轴承；6.火切机割枪；7.导引管；8.抱夹。
具体实施方式
27.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
28.需说明的是，在本发明中，图中的上、下、左、右即视为本说明书中所述的用于金属火焰切割的预热送铁丝系统的上、下、左、右。
29.现参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
30.除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
31.第一实施方式：本实施方式涉及用于金属火焰切割的预热送铁丝系统，如图1所示，包括上下布设安装在火切机机架1上的支撑架2和送丝传动装置5，支撑架2上安装有送丝转盘3，在送丝转盘3上缠绕有若干圈铁丝4，铁丝4的自由端穿过送丝传动装置5后对准火切机割枪6。
32.上述的火切机是指火焰切割机，它的机架即为火切机机架1。
33.预热送铁丝系统的工作原理或工作过程如下：调整火切机割枪6和铁丝4的自由端，使二者均对准待切割的金属，然后启动送丝传动装置5，送丝传动装置5驱动铁丝4向下移动，此时送丝转盘3开始旋转，输送一定长度的铁丝4，铁丝4的自由端在火切机割枪6的割嘴火焰处直接参与燃烧。
34.支撑架2的作用是为送丝转盘3的安装提供支撑，它的结构可以参考图1，但不限于此。
35.为了便于拆装、维修、让位，支撑架2设计为了图1所示三角形（也可以是其他形状），且通过螺栓可拆卸安装。
36.铁丝4的一端被固定在送丝转盘3内，确保其不会发生移动，而另外一端作为自由端，是悬垂在送丝转盘3外的，具体地可以参见图1，铁丝4的自由端在贯穿送丝传动装置5后是靠近火切机割枪6的，以便参与燃烧。
37.相比金属粉末，本实施方式采用的固体金属—铁丝4，在燃烧时不会发散，集中度好。
38.参照图2，送丝转盘3至少包括固定在支撑架2上的定轴，定轴通过轴承套装有转动架3.1，转动架3.1上设有若干个呈圆形陈列的绕柱3.2，所有的绕柱3.2均平行于定轴，若干圈铁丝4盘绕在所有绕柱3.2上后呈圆环形。
39.定轴是垂直安装在支撑架2上的，其不发生转动，在定轴上套装了轴套和轴承，其中轴套位于支撑架2和轴承的中间，此处轴套的作用是固定轴承，而轴承是内圈固定、外圈转动，外圈固接转动架3.1，因此轴承外圈转动时带动转动架3.1也随之转动。
40.如图2所示，本实施方式在转动架3.1上设置了四个绕柱3.2，四个绕柱3.2以定轴的轴向中心线的某点为圆心呈圆形分布，也就是说，若干圈铁丝4卷绕在四个绕柱3.2上后是呈圆形的（或类圆形），所有的绕柱3.2都在圆形铁丝圈的内圈。
41.上述绕柱3.2的作用是为铁丝4的盘绕提供支承。
42.参照图3，转动架3.1包括套装在轴承外圈的支承筒，支承筒的外筒壁沿径向朝外延伸形成位于同一平面且等间距的四个第一支臂3.5，每个第一支臂3.5上沿其长度方向开设有贯通的长圆孔，每个长圆孔内可拆卸地固定插装有一根绕柱3.2。
43.由图3可以看出，转动架3.1整体呈十字架型，绕柱3.2垂直插在第一支臂3.5的长圆孔内，之所以选择开设长圆孔，是为了调整绕柱3.2的位置，换句话说，缠绕在四个绕柱3.2上的铁丝4所形成的形状，并不一定（或绝对）是圆形，可以根据调整绕柱3.2的位置而改变其形状，只要可以实现铁丝4的缠绕，确保铁丝4可以顺畅向下移动即可。
44.关于转动架3.1的形状、第一支臂3.5的数量，本实施方式仅是例举，并不局限于此。
45.当送丝传动装置5带动铁丝4下移时，转动架3.1可以绕着定轴旋转，确保及时输送铁丝4。
46.如图4所示，在定轴的端面固接有固定架3.3，固定架3.3上设有若干个呈圆形陈列的压柱3.4，所有的压柱3.4均平行于定轴，所有压柱3.4构成的圆、所有绕柱3.2构成的圆与定轴的轴向中心线均同心，且所有压柱3.4构成的圆直径大于所有绕柱3.2构成的圆直径。
47.也就是说，定轴上的转动架3.1是可以转动的，而固定架3.3是静止不动的。
48.固定架3.3的作用是，与转动架3.1共同构成局限空间，使盘绕的铁丝4被限制在固
定架3.3和转动架3.1所构成的空间内，避免转动过程中铁丝4滑脱，而影响送丝的顺利进行，也避免了因铁丝4滑脱所引起的安全事故。
49.铁丝4位于压柱3.4和绕柱3.2的中间缝隙内，准确地说，压柱3.4和绕柱3.2都是在固定架3.3和转动架3.1所构成的空间内，而压柱3.4和绕柱3.2则构成了环形空间，以此可以使铁丝4处于该环形空间内，压柱3.4可以对铁丝4施压，防止铁丝4滑脱。
50.需要说明的是，压柱3.4可以接触/不接触铁丝4。
51.需要特别说明的是，绕柱3.2和压柱3.4的位置根据铁丝盘（是指绕成盘状的铁丝4）的尺寸大小可以自由调节，以适应不同规格尺寸的铁丝盘。
52.压柱3.4的长度以不接触但靠近第一支臂3.5为优，避免相互摩擦影响转动架3.1的转动。
53.参照图4，固定架3.3包括可拆卸地固定在定轴端面的圆形挡板，圆形挡板的环形板壁沿径向朝外延伸形成位于同一平面且等间距的四个第二支臂3.6，每个第二支臂3.6上沿其长度方向开设有贯通的长圆孔，每个长圆孔内可拆卸地固定插装有一根压柱3.4。
54.绕柱3.2的长度以不接触但靠近第二支臂3.6为优，避免相互摩擦影响转动架3.1的转动。
55.类似地，固定架3.3整体呈十字架型，压柱3.4垂直插在第二支臂3.6的长圆孔内，之所以选择开设长圆孔，是为了调整压柱3.4的位置，进而调整压柱3.4与绕柱3.2的距离，以使其适应不同直径铁丝4，或不同长度（圈数）的铁丝4。
56.参照图3和图4，第一支臂3.5的长圆孔和第二支臂3.6的长圆孔内均安装有压紧件3.7，压紧件3.7包括压块，本实施方式优选压块的形状是条形板，在压块上开设有贯通的条形孔（或长圆孔），通过螺栓穿过条形孔将压块紧固在第一支臂3.5或第二支臂3.6上，压柱3.4或绕柱3.2的一端固接于压块，另一端穿过第一支臂3.5或第二支臂3.6的长圆孔后悬空。
57.通过滑动压块，可以调整压柱3.4或绕柱3.2的位置，使其位置调整更方便。
58.值得一提地是，压柱3.4是位于固定架3.3上的，而固定架3.3是通过定轴固定在支撑架2上的，即压柱3.4的位置固定不变，而绕柱3.2随着转动架3.1在不断旋转，因此绕柱3.2的位置是不断变化的，所以压柱3.4和绕柱3.2的相对位置不断在变化，但压柱3.4和绕柱3.2始终位于第一支臂3.5和第二支臂3.6之间，而送丝转盘3上的铁丝4始终位于压柱3.4和绕柱3.2之间。
59.第一支臂3.5和第二支臂3.6之间的距离，也可以说转动架3.1和固定架3.3之间的距离可以在一定范围内调节，以适应不同规格尺寸的铁丝盘（是指绕成盘状的铁丝4）。
60.参照图5，送丝传动装置5包括壳体5.1，铁丝4的自由端贯穿壳体5.1后悬空，壳体5.1内封装有若干个矫直轮5.2，若干矫直轮5.2分列于铁丝4的两侧并夹持铁丝4，矫直轮5.2的作用是引导铁丝4的输送方向。
61.在壳体5.1的外部安装有送丝电机，送丝电机的输出轴伸入壳体5.1内部后套装有驱动齿轮5.3，驱动齿轮5.3啮合于从动轮5.4，从动轮5.4的中心轴上同轴固定套装有滚动槽轮5.5，在壳体5.1内还封装有压紧轴承5.6，压紧轴承5.6的外圈环面与滚动槽轮5.5的沟槽相互挤压接触，铁丝4自挤压接触处贯穿穿过。
62.根据图5可以看出，滚动槽轮5.5和压紧轴承5.6相对的，当送丝电机启动时，送丝
电机的输出轴带动驱动齿轮5.3旋转，驱动齿轮5.3又带动与它啮合的从动轮5.4转动，而从动轮5.4上的滚动槽轮5.5也随之转动，被夹持在滚动槽轮5.5和压紧轴承5.6之间的铁丝4则在摩擦力、动力的驱动下向下移动。
63.需要说明的是，送丝传动装置5的作用驱动铁丝4下行，也就是为铁丝4的下行提供动力，因此任何其他形式的传动装置都可以为铁丝4提供动力，本实施方式提供的送丝传动装置5的结构仅仅作为举例说明，不限于此，可市购或设计其他形式。
64.如图5所示，送丝传动装置5的下方设有供铁丝4穿过的导引管7，导引管7是由耐火耐高温的材料制成，其中导引管7的顶端固接于壳体5.1的底板，壳体5.1的底板还安装有向下延伸的固定板，固定板上安装有用于抱持导引管7的抱夹8。
65.铁丝4贯穿导引管7，且铁丝4自导引管7的下管口穿出后靠近（对准）火切机割枪6。
66.由于待切割的金属位置不同，因此需要调整铁丝4的末端（即自由端），以使铁丝4的末端对准待切割的金属，而处于燃烧状态的铁丝4高温不可直接触摸，为了保护操作人员的安全，本实施方式提供了导引管7。
67.此外，导引管7的最大作用是由于安装空间原因，必须将铁丝4顺利引导至火切机割枪6的火焰燃烧需要的地方，起到导向导流的作用。
68.第二实施方式：本实施方式提供了一种用于金属火焰切割的预热送铁丝方法，至少包括预热送铁丝系统，预热送铁丝系统包括安装在火切机机架1上的支撑架2，支撑架2上安装有送丝转盘3，在送丝转盘3上缠绕有若干圈铁丝4，铁丝4的自由端穿过送丝传动装置5后对准火切机割枪6。
69.采用预热送铁丝系统送铁丝的步骤如下：启动送丝传动装置5；送丝转盘3转动，其上的铁丝4下行；铁丝4的自由端按照需求量到达火切机割枪6的割嘴火焰处参与燃烧。
70.送丝传动装置5内的送丝电机的控制信号与火切机割枪6的预热氧电磁阀信号同源，即与预热氧信号同步控制，参照图6和图7，具体如下：火切机割枪6的预热氧电磁阀接入送丝电机的控制回路，控制回路包括并联的中间继电器ka、时间继电器kt1、时间继电器kt2，并联后的电路与熔断器fu1、熔断器fu2串联，中间继电器ka所在线路上串联有时间继电器kt1的常开触点、时间继电器kt2的常闭触点；其中，中间继电器ka的常开触点ka1接入送丝电机，送丝电机接有外接电源；控制回路和送丝电机均接有微型断路器。
71.如图6所示，为送丝控制原理图，其中，预热氧+、预热氧-是预热氧控制信号；fu1、fu2为熔断器，起到电路保护作用；c2p 1a为微型断路器，用于切断控制回路；kt1和kt2为接通延时时间继电器，ka为中间继电器。
72.如图7所示，为送丝电机供电图，其中，+、-为直流电源，给送丝电机提供动力；d6a 2p为微型断路器，用于保护送丝电机；ka1为中间继电器ka的常开触点；m为送丝电机，m+、m-是送丝电机的正负极。
73.送丝电机的控制信号的工作过程/工作原理具体包括：参照图6，当预热氧信号24+、24-到来时，时间继电器kt1和时间继电器kt2的线圈
得电并开始计时，到达预设时间t1时，时间继电器kt1的常开触点闭合，中间继电器ka线圈得电，其常开触点ka1闭合，送丝电机开始工作，将绕在送丝转盘3上的铁丝4送至火切机割枪6的割嘴火焰处燃烧；当到达预设时间t2时，时间继电器kt2的常闭触点断开，中间继电器ka线圈失电，其常开触点ka1恢复，送丝电机停止工作，完成送丝；预热氧信号24+、24-消失后，时间继电器kt1和时间继电器kt2复位（掉电），恢复为初始化状态，等待下个循环开始，即等待下次送丝。
74.t1由火切机割枪6与钢坯边缘的距离而定；t2由需送铁丝的长度而定。
75.本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。