Кислородная резка высоколегированных сталей

Широкое применение кислородной резки высоколегированных сталей объясняется ее высокой производительностью, точностью вырезаемых деталей, а также возможностью механизации и автоматизации.

Металл, предназначенный для кислородной резки, должен обладать способностью воспламеняться в присутствии кислорода и сгорать при температуре, которая ниже точки его плавления. Шлак, образующийся при сгорании, должен расплавляться раньше, чем разрезаемый металл. Сталь, содержащая более 1,6—1,8% С, не может быть подвергнута кислородной резке, так как температура воспламенения с повышением содержания углерода повышается, а температура плавления снижается. Если точка плавления шлака расположена выше точки плавления металла (например, для хрома 1830° С и его окислов 2270° С, для никеля 1452° С и его окислов 1985° С), то для резки сталей с высоким содержанием таких элементов, как хром и никель, необходимы специальные приемы.

Для успешного протекания кислородной резки необходимо и следующее условие. Известно, что теплоты, выделяющейся при горении железа, недостаточно для непрерывности окислительного процесса, так как имеются большие ее потери за счет теплоотвода и излучения. Указанные потери теплоты восполняются подогревающим пламенем. Несмотря на относительно малое количество теплоты, вводимой в металл подогревающим пламенем (для листов толщиной до 20 мм всего 35% от общего количества теплоты, а для листов большей толщины 15% и менее), выключить последнее во время резки нельзя, так как это приведет к немедленному прекращению процесса. В то же время согласованность подогрева с количеством выделяющейся теплоты при горении железа является важным условием, обеспечивающим высокую производительность и минимальный расход подводимой энергии.

Перед резкой низкоуглеродистую сталь нагревают подогревающим пламенем до температуры белого каления. Затем нагретая сталь воспламеняется в струе режущего кислорода, а образующийся при этом шлак расплавляется и вытекает из разреза; кислород же вступает в контакт со следующим участком. Таким образом, процесс резки протекает непрерывно.

Описанный обычный способ кислородной резки нельзя применять для резки стали, содержащей более 4% Сг. Это объясняется тем, что после первого мгновенного окисления на поверхности начального участка резки образуется тугоплавкая пленка окиси хрома. В образующейся пленке хромистожелезистых окислов окиси хрома содержится приблизительно столько же, сколько хрома содержится в стали, т. е. около 20%. Температура плавления хромистых железняков с таким содержанием хрома более 2000° С, что значительно превышает температуру плавления разрезаемой стали.

Наличие пленки исключает последовательное окисление металла кислородной струей, его горение, при этом прекращается выделение теплоты и расплавление металла. В результате отвода теплоты соседними участками металла и охлаждающего действия струи кислорода температура подогретой части металла понижается и резка прекращается. Следовательно, для кислородной резки высоколегированных сталей необходимо обеспечить расплавление и перевод в шлак образующихся тугоплавких окислов. Последние можно удалить переводом их в более легкоплавкие соединения или дополнительным нагревом до высоких температур.