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钢材精整工序中的火焰切割基础知识

提示:

在现代化厚板生产厂中,板厚大于50mm的钢板在总产量中都占有相当比重,但由于受到剪切设备的限制,对于这种厚度范围的钢板一般用火焰切割机进行切割。 中厚板厂的火焰切割机主要有移动式自动火焰切割机和固定式自动火焰切割机,其基本装置是氧气切割器,以及安装切割器的电动小车。在国外,已使用等离子切割新技术切割中厚

    在现代化厚板生产厂中,板厚大于50mm的钢板在总产量中都占有相当比重,但由于受到剪切设备的限制,对于这种厚度范围的钢板一般用火焰切割机进行切割。
    中厚板厂的火焰切割机主要有移动式自动火焰切割机和固定式自动火焰切割机,其基本装置是氧气切割器,以及安装切割器的电动小车。在国外,已使用等离子切割新技术切割中厚板,其优点是切割速度快、切割引起的变形小、质量好。
    A 金属可实现氧气切割的必要条件
    金属能同氧气发生剧烈的燃烧反应并能放出足够的反应热。这种燃烧热除补偿辐射、导热和排渣等热散失外,还必须保证将切口前缘的金属表层迅速且连续预热到燃点。
    金属的燃点要低于它的熔点,否则金属在达到燃点前就被熔化了,达不到气割目的。    燃烧生成的金属氧化物(熔渣)的熔点要低于该金属的熔点。因为高熔点氧化物将粘附在切割面上,阻碍氧与金属之间持续进行反应。另外,熔渣的流动性要好,否则难以从切口中及时排除,也会使气割反应难以连续的进行。
    金属的热导率不能太高,如热导率过高,预热火焰热和燃烧反应热会被迅速导散,使气割过程不能开始或中途停顿。
    钢板的氧气火焰切割过程首先是利用气体火焰(即预热火焰)将钢材表层加热到燃点并进入活化状态,然后送进高纯度、高流速的切割氧,使钢中的铁在氧氛围中燃烧生成氧化铁熔渣同时放出大量的热,借助这些燃烧热和熔渣不断加热钢材的下层和切口前缘使之达到燃点,直至工件的底部。与此同时,切割氧流的动量把熔渣吹除,从而形成切口将钢材割开。
    钢板氧气切割时铁与氧的反应有以下几种形式:
钢板氧气切割时铁与氧的反应
    B钢中成分对切割性能的影响
    钢中各种元素对火焰切割特性都有一定的影响,见表2-7
    2-7    各种元素对钢材气割性的影响
各种元素对钢材气割性的影响
    碳钢和低合金钢的气割性见表2-8
    2-8    碳钢和低合金钢的气割性
碳钢和低合金钢的气割性
    注:碳当量计算公式Ceq=C+0.16Mn +0.3(Si+ Mo)+0.4Cr +0.2V+0.04(Ni+ Cu)
    宝钢宽厚板产品合金含量一般不超过10%,所以通常情况下不会由于材质变化造成对切割速度、切割质量的影响。
    C 常用切割燃气性能对比
    气割用燃气主要包括以下几种气体:乙炔、丙烷、液化石油气、天然气、混合燃气,它们的简要评价见表2-9
    2-9    常见燃气操作性经济性安全性比较
常见燃气操作性经济性安全性比较
    结合将来宽厚板生产厂的产品结构、工艺要求及气体消耗等多方面要求,选用液化石油气作为切割燃气能够很好地满足生产需要,去改用天然气将使切割费用有进一步的下降。
    D 气割机种类
    采用机械化切割既能提高切割效率、降低劳动强度,又能大大改善气割质量,从而加快生产进度、降低生产成本。常用切割机种类如图2-32所示。
常用切割设备分类
    2-32    常用切割设备分类
    现国内厚板生产厂使用的火焰切割机主要是手扶式半自动气割机、光电跟踪气割机、门式气割机和数控气割机,其中数控火焰切割机不但气割操作的自动化程度高,而且还具有以下优点:
    切割精度高:在正确选择切割参数、切割路线及防止和减少变形措施的条件下,成品的尺寸精度可达±0. 5mm
    材料利用率高:通过自动套料系统合理排料,材料利用率可达到95%
    生产效率高:可同时使用多个割枪同时切割2~4个同形或同形镜像工件,并省去了制作样板和钢板画线,大大提高了切割效率。
    数控火焰切割机虽有较多优点,但设备投资高,且要求熟悉编程和机器性能的技术人员,对操作者的综合技术要求较高。因此主要应用于外形复杂、精度要求高的大尺寸工件的套排料切割。从宝钢宽厚板厂的生产工艺、自动化水平要求看,成品火焰切割应使用门形数控火焰切割机。
    E 切割面质量
    我厂要求成品火焰切割机的切割精度必须满足德国DIN2310.4 I级精度,该标准将切割面质量根据切割面平面度u、割纹深度h进行分等。其中切割面平面度u:所测部位切割面上的最高点和最低点、按切割面倾角方向所作两条平行线的间距;割纹深度h:沿切割方向20mm长的切割面上,以理论切割线为基准的轮廓峰顶线和轮廓谷地线之间的距离。
    割面平面度u和割纹深度h按质量的好坏和钢板厚度依次分为1233个等级(各等级数值与板厚的关系详见德国DIN2310标准)。
    切割面整体质量分为I、Ⅱ两个等级,相应等级评定表见表2-10
    2-10    切割面质量等级评定
切割面质量等级评定
    F 工件尺寸偏差
    工件的尺寸偏差是指工件基本尺寸与切割后的实际尺寸之差值。实际尺寸应在切口经过清理并冷却到室温后进行测量。德国DIN2310标准相应等级见表2-11
    2-11    德国DIN2310标准相应等级
德国DIN2310标准相应等级
    G 切割面质量的测定
    a 切割面质量样板、测量仪器与量具
    切割面质量样板是用作鉴定切割面质量的比较样板。这一样板在现场作对比测量,对比得出的切割质量等级即作为评定结果。割面平面度u和割纹深度h的数值也可用测量仪器和量具分别测定。
    b 测量方法
    割面平面度u和割纹深度h应在没有缺陷的切割面上进行,且不应在切割始端和终端进行。
    I级:在每米切割长度上至少测量两个部位,每个测量部位u测定3次,距离20mm,危测量1次。
    Ⅱ级:在每米切割长度上至少测量一个部位。每个测量部位u测定3次,距离20mmh测量1次。

(责任编辑: 佚名 )

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