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Teoria do corte do gás Oxy-Fuel

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O corte com oxi-combustível é funcional para uso com aços de baixo carbono e baixa liga, com um teor de carbono geralmente restrito a 1/10 a 3/10 de 1%.  Os diversos elementos de liga encontrados no aço afetam a capacidade do oxigênio de cortar o metal.  Elementos tais como manganês, silício, fósforo e enxofre têm muito pouco efeito nos níveis normalmente encontrados.  Outros elementos tais como cromo, níquel, molibdênio e carbono geralmente reduzem a capacidade do oxigênio de cortar o material até os vários limites de cada um. 

Antes de tentar cortar um pedaço de material por chama, você deve estudá-lo e considerar os elementos que ele contém, bem como as combinações desses elementos, assim como você faria se estudasse o metal para propriedades físicas para tratamento térmico, endurecimento por chama, etc.

Uma tocha de corte desvia o oxigênio e mistura parte dele com o gás combustível para criar a chama de pré-aquecimento, formando o anel de chama ao redor da ponta de corte.  Esta chama de pré-aquecimento atingirá uma temperatura de 4400°F a 6000°F, dependendo do gás combustível utilizado, assim como a relação entre o oxigênio e o gás combustível. 

A fim de iniciar uma reação química, o metal deve ser elevado à temperatura de arranque, que em aço carbono macio é de aproximadamente 1600°F.  Neste ponto, o metal atingirá uma cor laranja brilhante e serão notadas faíscas na borda superior.  Quando a temperatura de cintilação é atingida, a alavanca de oxigênio de corte é aberta e o oxigênio de alta pureza é introduzido. 

Como o oxigênio combina quimicamente com o ferro exotermicamente (reação exotérmica), o resultado é geralmente referido como o "jato de corte".  O jato de corte está sempre no centro da ponta e imediatamente inicia uma rápida oxidação do aço através da profundidade do corte.  Uma tremenda quantidade de calor é liberada quando o oxigênio de alta pureza se une ao aço durante esta reação. 

Se levado a cabo até a conclusão, há três equações químicas equilibradas como resultado desta reação:

  • Fe + O --- FeO + Calor (63,800 cal) Primeira Reação
  • 3Fe + 2O2 --- Fe3O4 + Calor (267,800 cal) Segunda Reação
  • 2Fe + 3/2 O2 --- Fe2O3 + Calor (196,800 cal) Terceira Reação

A terceira reação ocorre, em certa medida, no corte de seções mais pesadas, com predominância da primeira e segunda.  Teoricamente, são necessários 4,6 pés cúbicos de oxigênio para oxidar um quilo de aço completamente em óxido ferroso (Fe3O4).  Em operações práticas de corte a quantidade de oxigênio utilizada é menor porque nem todo o ferro é completamente oxidado até o óxido ferroso.  Esta quantidade definida de oxigênio é a constante necessária para queimar o metal cortado, independentemente do gás combustível utilizado para a função de pré-aquecimento. 

À medida que o ferro é oxidado, ele começa a fluir; parte do material adjacente aos óxidos de ferro é derretido e também flui, devido apenas ao intenso calor que é liberado na reação química.  A remoção de todo o metal é baseada em grande parte na velocidade e na coerência do jato de corte de oxigênio de alta pureza.