闷热环境下细长厚板件的火焰切割方法与流程

1.本发明属于钢板加工技术领域，涉及一种闷热环境下细长厚板件的火焰切割方法。


背景技术：

2.采用火焰将钢板切割成一条条的细长件时，常因热应力不均而导致细长件出现旁弯问题。中国专利cn105728886公开了一种多割炬的对称火焰切割方法，对细长件的旁弯问题有所改善，但钢板边部和中部火焰切割后工件的散热条件是有差异的，尤其是钢板板厚较厚时，若在环境温度较高、湿度较大的情况下，这种对称火焰切割方法有其局限性。中国专利cn105252127提出了“留点”切割的方法，即在切割路径上留下部分区域不切割，使工件在气割过程中受到刚性力量干预而不发生变形，待其他区域气割完后获得新的内应力平衡，再将预留未切割的区域切断。这样有效减轻变形的发生；但对厚钢板而言，留点后再重新起火切割，容易在交界处形成较大疤痕，使此处尺寸变小，并容易产生应力集中和微小裂纹，成为开裂的起裂源。


技术实现要素：

3.针对上述已有技术的不足，本发明的目的在于提供一种闷热环境下细长厚板件的火焰切割方法，采用该方法，在环境温度≥30℃、相对湿度≥70%下将厚度为50~100mm的厚钢板火焰切割成细长件时，可有效减轻细长件的旁弯问题。
4.本发明的技术方案：闷热环境下细长厚板件的火焰切割方法，所述闷热环境是指环境温度≥30℃、相对湿度≥70%；所述细长厚板件的厚度为50~100mm，长宽比≥20；所述火焰切割方法的关键工艺及参数包括：（1）采用割炬将宽厚钢板沿长度方向同步火焰切割而成多块尺寸相同的细长厚板件，钢板边部余量为10~50mm；（2）对边部割缝，设置一把割炬，使其垂直于钢板表面并使其切割时喷射出的气流长度超过钢板厚度8~12mm；所述边部割缝是指为切割边部余量而形成的割缝；（3）对中部割缝，设置两把割炬，同样使其均垂直于钢板表面并保证前置割炬和后置割炬处在同一切割路径上，同时使前置割炬与边部割炬在钢板宽度方向上排成一列并采用相同的割嘴型号、火焰强度、切割速度等切割参数；后置割炬采用中性焰对割缝进行加热；所述中部割缝是指距边部距离远大于边部余量的割缝；（4）切割过程中，控制切割速度v(mm/min)=320-(1.1~1.3)t，其中t为钢板厚度(mm)；同时设置前置割炬和后置割炬的相对距离h为50~300mm之中的某一个值，并通过调整后置割炬的火焰强度等加热参数，使同步测量的细长件两条割缝表面上分别距边部割炬和前置割炬均为h/2距离处的温度差在20℃以内，以及使同步测量的细长件两条割缝表面上分别距边部割炬或前置割炬均为h+t距离处的温度差同样在20℃以内；
（5）割炬切割及加热后，割缝在空气中自然冷却。
5.发明原理：本发明针对闷热环境下细长厚板件对称火焰切割时出现旁弯问题，采用温度计同步测量细长件两条割缝对称位置点的温降情况，发现边部割缝的温降较慢，而中部割缝的温降明显增大。从热传递的角度分析，由于边部余量宽度很小，边部火焰切割后的割缝散热向里主要为热传导的方式但向外热传导很小距离后将以热辐射为主，而中部割缝散热两面都以热传导为主，这种散热方式的差异导致了边部割缝和中部割缝的温降速度不同。本发明针对于此，提出在温降较大的中部割缝路径上，增加一后置割炬，并采用中性焰加热已被切割的割缝使其温降减小，同时通过控制火焰强度、切割速度、切割割炬与加热割炬的距离等切割参数和加热参数，使细长件两条割缝在温度较高范围内时有基本相当的温度场，从而减小其由于温差而产生的热应力，有效减轻细长件的旁弯问题。
6.本发明的有益效果：本发明针对闷热环境下细长厚板件对称火焰切割时边部割缝比中部割缝散热慢的事实，通过加热割炬对切割后的中部割缝进行补热，减小了边部割缝与中部割缝之间的热应力，从而有效减轻在环境温度≥30℃、相对湿度≥70%下将厚度为50~100mm的厚钢板火焰切割成细长件时出现的旁弯问题，满足了细长厚板件通过焊接或栓接成钢箱梁等钢结构时对细长件镰刀弯的要求。相对于常规工艺，本发明提出的方法不仅减少了细长厚板件旁弯矫正时带来的费工费时，有利于减小加工成本和提高加工效率，同时减少了由细长厚板件组装而成的钢结构的应力集中，有利于提高钢结构的安全寿命。
具体实施方式
7.下面用实施例进一步说明本发明的内容。
实施例1
8.闷热环境下细长厚板件的火焰切割方法，所述闷热环境是指环境温度35℃、相对湿度为75%；所述细长厚板件的厚度为50mm，长度为12000mm，宽度为500mm，长宽比为24；关键工艺步骤包括：（1）采用割炬将宽度为3600mm的宽厚钢板沿长度方向同步火焰切割而成7块尺寸相同的细长厚板件，钢板边部余量为45mm；（2）对边部割缝，设置一把割炬，使其垂直于钢板表面并使其切割时喷射出的气流长度超过钢板厚度约10mm；所述边部割缝是指为切割边部余量而形成的割缝；（3）对中部割缝，设置两把割炬，同样使其均垂直于钢板表面并保证前置割炬和后置割炬处在同一切割路径上，同时使前置割炬与边部割炬在钢板宽度方向上排成一列并采用相同的割嘴型号、火焰强度、切割速度等切割参数；后置割炬采用中性焰对割缝进行加热；所述中部割缝是指距边部距离远大于边部余量的割缝；（4）切割过程中，控制切割速度v为260mm/min；同时设置前置割炬和后置割炬的相对距离h为200mm，并通过调整后置割炬的火焰强度等加热参数，使同步测量的细长件两条割缝表面上分别距边部割炬和前置割炬均为100mm距离处的温度差最大为10℃，以及使同步测量的细长件两条割缝表面上分别距边部割炬或前置割炬均为250mm距离处的温度差最大为12℃；（5）割炬切割及加热后，割缝在空气中自然冷却。
9.检测切割的7块细长厚板件的旁弯程度，最大旁弯为3mm。
实施例2
10.闷热环境下细长厚板件的火焰切割方法，所述闷热环境是指环境温度32℃、相对湿度为80%；所述细长厚板件的厚度为100mm，长度为11000mm，宽度为500mm，长宽比为22；关键工艺步骤包括：（1）采用割炬将宽度为3050mm的宽厚钢板沿长度方向同步火焰切割而成6块尺寸相同的细长厚板件，钢板边部余量为20mm；（2）对边部割缝，设置一把割炬，使其垂直于钢板表面并使其切割时喷射出的气流长度超过钢板厚度约10mm；所述边部割缝是指为切割边部余量而形成的割缝；（3）对中部割缝，设置两把割炬，同样使其均垂直于钢板表面并保证前置割炬和后置割炬处在同一切割路径上，同时使前置割炬与边部割炬在钢板宽度方向上排成一列并采用相同的割嘴型号、火焰强度、切割速度等切割参数；后置割炬采用中性焰对割缝进行加热；所述中部割缝是指距边部距离远大于边部余量的割缝；（4）切割过程中，控制切割速度v为200mm/min；同时设置前置割炬和后置割炬的相对距离h为150mm，并通过调整后置割炬的火焰强度等加热参数，使同步测量的细长件两条割缝表面上分别距边部割炬和前置割炬均为75mm距离处的温度差最大为12℃，以及使同步测量的细长件两条割缝表面上分别距边部割炬或前置割炬均为250mm距离处的温度差最大为8℃；（5）割炬切割及加热后，割缝在空气中自然冷却。
11.检测切割的6块细长厚板件的旁弯程度，最大旁弯为2mm。

技术特征：
1.闷热环境下细长厚板件的火焰切割方法，所述闷热环境是指环境温度≥30℃、相对湿度≥70%；所述细长厚板件的厚度为50~100mm，长宽比≥20；其特征在于关键工艺步骤包括：（1）采用割炬将宽厚钢板沿长度方向同步火焰切割而成多块尺寸相同的细长厚板件，钢板边部余量为10~50mm；（2）对边部割缝，设置一把割炬，使其垂直于钢板表面并使其切割时喷射出的气流长度超过钢板厚度8~12mm；所述边部割缝是指为切割边部余量而形成的割缝；（3）对中部割缝，设置两把割炬，同样使其均垂直于钢板表面并保证前置割炬和后置割炬处在同一切割路径上，同时使前置割炬与边部割炬在钢板宽度方向上排成一列并采用相同的割嘴型号、火焰强度、切割速度等切割参数；后置割炬采用中性焰对割缝进行加热；所述中部割缝是指距边部距离远大于边部余量的割缝；（4）切割过程中，控制切割速度v(mm/min)=320-(1.1~1.3)t，其中t为钢板厚度(mm)；同时设置前置割炬和后置割炬的相对距离h为50~300mm之中的某一个值，并通过调整后置割炬的火焰强度等加热参数，使同步测量的细长件两条割缝表面上分别距边部割炬和前置割炬均为h/2距离处的温度差在20℃以内，以及使同步测量的细长件两条割缝表面上分别距边部割炬或前置割炬均为h+t距离处的温度差同样在20℃以内；（5）割炬切割及加热后，割缝在空气中自然冷却。

技术总结
闷热环境下细长厚板件的火焰切割方法，其关键工艺及参数包括：采用割炬将宽厚钢板沿长度方向同步火焰切割而成多块尺寸相同的细长厚板件，钢板边部余量为10~50mm；对边部割缝，设置一把割炬，对中部割缝，设置两把割炬，并控制前置割炬与边部割炬有相同的切割参数，用于细长件的同步切割，而后置割炬起加热的作用，对切割后的中部割缝进行补热，从而减小了边部割缝与中部割缝之间由于二者温降差异产生的热应力。采用本发明方法，在环境温度≥30℃、相对湿度≥70%下将厚度为50~100mm的厚钢板火焰切割成细长件时，可有效减轻细长件的旁弯问题。题。


技术研发人员：高擎 杨建华 刘喜锚 艾爱国 彭宁琦 雷辉 欧勇
受保护的技术使用者：湖南华菱湘潭钢铁有限公司
技术研发日：2023.06.27
技术公布日：2023/8/31