CN108044221A - 一种中、高碳钢钢板的火焰切割工艺 - Google Patents

一种中、高碳钢钢板的火焰切割工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种中、高碳钢钢板的火焰切割工艺，属于钢板制造技术领域，目的是保证钢板切割面质量。本发明采用数控火焰切割机，将待切割钢板放置到数控火焰切割机上，待切割钢板表面与数控火焰切割机的割咀垂直，割咀与钢板表面垂直，割咀距离钢板表面的高度设置为25～30mm，按照钢板厚度值设置切割参数，以待切割钢板表面与侧面成直角处作为起割点，调整割咀火焰强度，使二次火焰的长度达到待切割钢板底部，起割前在切割点预热，达到设定的预热时间后，打开切割氧，待熔渣沿边缘向下流淌时，向前移动割咀，当熔渣从底部排出时，加快割咀移动速度至正常；钢板切割后进行堆垛缓冷或者高温回火。本发明用于切割厚度为50～250mm的中、高碳钢钢板。

Description

一种中、高碳钢钢板的火焰切割工艺
技术领域
本发明属于钢板制造技术领域，特别涉及一种中、高碳钢钢板的火焰切割工艺。
背景技术
中高碳钢、合金钢在火焰切割冷却到室温后容易产生裂纹，这种裂纹是由于热应力加组织应力之和大于该材料的破断强度所致。采用光学显微镜、扫描电镜及能谱分析等测试方法,对钢板切割裂纹进行了分析，结果表明,钢板出现切割开裂,主要在在被氧气切割的过程中,就相当于把钢加热至临界点AC3(亚共析钢加热时，所有铁素体都转变为奥氏体的温度)以上,保温后以大于V临界冷却速度,那么这个过程实际上已经将钢材淬火了,切割断面将不会出现中间转变过程而得到马氏体、贝氏体，经过这种过程后钢材的脆性也就升高了，十分容易变形开裂，加上热轧厚板在切割熔融后重新凝固的组织粗大,局部组织过热,产生较大的内应力集中等综合因素所造成。随着钢板厚度和硬度的增加，切割边部出现裂纹倾向加大，故中、高碳钢钢板(例如：C含量≥0.30％的钢种：优质碳素结构钢35#、45#、50#)在切割时必须防止钢板切割裂纹的产生。
CN102528210 A公开了一种特厚钢板火焰切割工艺，其特征是：其采用火焰切割机对特厚钢板进行火焰切割；将待切割钢板放置到数控火焰切割机上，待切割钢板表面与数控火焰切割机的割咀垂直，割咀距离待切割钢板表面的高度为10～30mm；设定切割速度、预热时间、预热氧压力、切割氧压力和丙烷压力，切割速度随待切割钢板厚度尺寸增大而减小，切割速度为200～60mm/min，预热时间为40s～80s，预热氧压力为0.3～0.6Mpa，切割氧压力为1～1.6Mpa，丙烷压力为0.1～0.16Mpa；以待切割钢板表面与侧面成直角处作为起割点，调整割咀火焰强度，使二次火焰的长度达到待切割钢板底部，起割前在切割点预热，达到设定的预热时间后，打开切割氧，待熔渣沿边缘向下流淌时，向前移动割咀，当熔渣从底部排出时，加快割咀移动速度至正常切割作业。所述特厚钢板火焰切割工艺是一种传统火焰切割的一种比较先进的代表性工艺，但是所述工艺具有明显的缺陷是，所述火焰切割工艺切割后的钢板在冷却到室温过程中由于冷却比较迅速，必然容易产生裂纹，会导致次品率较高，故仍需提出一种新的火焰切割工艺，以实现控制整个火焰切割的流程，达到预期目的。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种中、高碳钢钢板的火焰切割工艺，能够切割厚度为50～250mm的中、高碳钢钢板，且能够保证钢板切割面质量。
本发明采用的技术方案如下：
一种中、高碳钢钢板的火焰切割工艺，采用数控火焰切割机，先预热后切割、带温低速切割和切割后保温的工艺处理方式，将待切割钢板放置到数控火焰切割机上，待切割钢板表面与数控火焰切割机的割咀垂直，割咀与所述钢板表面垂直，割咀距离钢板表面的高度设置为25～30mm，按照所述钢板厚度值设置切割参数，以待切割钢板表面与侧面成直角处作为起割点，调整割咀火焰强度，使二次火焰的长度达到待切割钢板底部，起割前在切割点预热，达到设定的预热时间后，打开切割氧，待熔渣沿边缘向下流淌时，向前移动割咀，当熔渣从底部排出时，加快割咀移动速度至正常切割作业；所述钢板切割后进行堆垛缓冷或者高温回火处理。
进一步地，所述预热温度控制在200～300℃，切割速度控制在220～80mm/min，预热时间为50s～75s，预热氧压力为0.35～0.55Mpa，切割氧压力为1.33～1.6Mpa，丙烷压力为0.123～0.15Mpa；
进一步地，钢板切割后在回火炉中进行高温回火处理，回火温度设置为530～570℃。
进一步地，从待切割钢板内部起割时，在起割处进行机械钻孔。
进一步地，所述钢板厚度为50～150mm时，切割速度控制在220～180mm/min。
进一步地，所述钢板厚度为150～190mm时，切割速度控制在180～150mm/min。
进一步地，所述钢板厚度为190～250mm时，切割速度控制在150～80mm/min。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明中，通过控制火焰切割流程，采用先预热后切割、带温低速切割和切割后保温的工艺处理方式，改进了采用传统火焰切割的工艺方法，取得了非常显著的效果，彻底改变了采用传统火焰切割中高碳钢后冷却到室温后容易产生裂纹的现状，避免钢材脆性升高而在切割后的变形开裂，提高了中、高碳钢的综合质量，经过现场试制和检验，极大地提高了批量生产验收合格率，通过选择合理的切割工艺参数和保温措施，能够高质量地将50～250mm钢板切断，确保切割面垂直度在2.8～4.5mm，粗糙度Ra甚至降至25微米，取得了显著的技术进步。
2、本发明中，特厚钢板下料后不需要再进行返修，省时省工，降低了生产成本，提高了工作效率，实施难度小，成本较低，效益很好，具有普遍推广使用价值，极大地减少了钢铁资源浪费，降低了工业生产成本，能够产生巨大的经济和社会效益。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种中、高碳钢钢板的火焰切割工艺，采用数控火焰切割机，先预热后切割、带温低速切割和切割后保温的工艺处理方式，将待切割钢板放置到数控火焰切割机上，待切割钢板表面与数控火焰切割机的割咀垂直，割咀与所述钢板表面垂直，割咀距离钢板表面的高度设置为25～30mm，按照所述钢板厚度值设置切割参数，以待切割钢板表面与侧面成直角处作为起割点，调整割咀火焰强度，使二次火焰的长度达到待切割钢板底部，起割前在切割点预热，达到设定的预热时间后，打开切割氧，待熔渣沿边缘向下流淌时，向前移动割咀，当熔渣从底部排出时，加快割咀移动速度至正常切割作业；所述钢板切割后进行堆垛缓冷或者高温回火处理。
进一步地，所述预热温度控制在200～300℃，切割速度控制在220～80mm/min，预热时间为50s～75s，预热氧压力为0.35～0.55Mpa，切割氧压力为1.33～1.6Mpa，丙烷压力为0.123～0.15Mpa；
进一步地，钢板切割后在回火炉中进行高温回火处理，回火温度设置为530～570℃。
进一步地，从待切割钢板内部起割时，在起割处进行机械钻孔。
进一步地，所述钢板厚度为50～150mm时，切割速度控制在220～180mm/min。
进一步地，所述钢板厚度为150～190mm时，切割速度控制在180～150mm/min。
进一步地，所述钢板厚度为190～250mm时，切割速度控制在150～80mm/min。
本发明中，通过控制火焰切割流程，采用先预热后切割、带温低速切割和切割后保温的工艺处理方式，改进了采用传统火焰切割的工艺方法，取得了非常显著的效果，彻底改变了采用传统火焰切割中高碳钢后冷却到室温后容易产生裂纹的现状，避免钢材脆性升高而在切割后的变形开裂，提高了中、高碳钢的综合质量，经过现场试制和检验，极大地提高了批量生产验收合格率，通过选择合理的切割工艺参数和保温措施，能够高质量地将50～250mm钢板切断，确保切割面垂直度在2.8～4.5mm，粗糙度Ra甚至降至25微米，取得了显著的技术进步。
实施例1
本实施例的切割对象为厚度为50mm,材质为45#的的钢板，进行切割。
将45#厚度50mm作为切割参数输入数控火焰切割机中，将待切割钢板放置到数控火焰切割机上，待切割钢板表面与数控火焰切割机的割咀垂直，割咀与所述钢板表面垂直，割咀距离钢板表面的高度设置为25mm，以待切割钢板表面与侧面成直角处作为起割点，调整割咀火焰强度，使二次火焰的长度达到待切割钢板底部，起割前在切割点预热，达到设定的预热时间后，打开切割氧，待熔渣沿边缘向下流淌时，向前移动割咀，当熔渣从底部排出时，加快割咀移动速度至正常切割作业；所述钢板切割后进行高温回火处理。
所述预热温度控制在250℃，切割速度控制在220mm/min，预热时间为50s，预热氧压力为0.35Mpa，切割氧压力为1.33Mpa，丙烷压力为0.123Mpa；
钢板切割后在回火炉中进行高温回火处理，回火温度设置为550℃。
本实施例的裂纹检测结果：未发现裂纹出现，验收合格率99.9％，切割面垂直度在4.5mm，粗糙度Ra达到25微米，实现了预期目标。
实施例2
本实施例的切割对象为厚度为150mm,材质为40Cr的的钢板，进行切割。
将40Cr厚度150mm作为切割参数输入数控火焰切割机中，将待切割钢板放置到数控火焰切割机上，待切割钢板表面与数控火焰切割机的割咀垂直，割咀与所述钢板表面垂直，割咀距离钢板表面的高度设置为28mm，以待切割钢板表面与侧面成直角处作为起割点，调整割咀火焰强度，使二次火焰的长度达到待切割钢板底部，起割前在切割点预热，达到设定的预热时间后，打开切割氧，待熔渣沿边缘向下流淌时，向前移动割咀，当熔渣从底部排出时，加快割咀移动速度至正常切割作业；所述钢板切割后进行高温回火处理。
所述预热温度控制在280℃，切割速度控制在160mm/min，预热时间为70s，预热氧压力为0.52Mpa，切割氧压力为1.33Mpa，丙烷压力为0.15Mpa；
钢板切割后在回火炉中进行高温回火处理，回火温度设置为550℃。
本实施例的裂纹检测结果：未发现裂纹出现，验收合格率99.9％，切割面垂直度在3.2mm，粗糙度Ra达到25微米，实现了预期目标。
实施例3
本实施例的切割对象为厚度为250mm,材质为40Cr的的钢板，进行切割。
将40Cr厚度250mm作为切割参数输入数控火焰切割机中，将待切割钢板放置到数控火焰切割机上，待切割钢板表面与数控火焰切割机的割咀垂直，割咀与所述钢板表面垂直，割咀距离钢板表面的高度设置为28mm，以待切割钢板表面与侧面成直角处作为起割点，调整割咀火焰强度，使二次火焰的长度达到待切割钢板底部，起割前在切割点预热，达到设定的预热时间后，打开切割氧，待熔渣沿边缘向下流淌时，向前移动割咀，当熔渣从底部排出时，加快割咀移动速度至正常切割作业；所述钢板切割后进行高温回火处理。
所述预热温度控制在280℃，切割速度控制在160mm/min，预热时间为70s，预热氧压力为0.52Mpa，切割氧压力为1.33Mpa，丙烷压力为0.15Mpa；
钢板切割后在回火炉中进行高温回火处理，回火温度设置为550℃。
本实施例的裂纹检测结果：未发现裂纹出现，验收合格率99.9％，切割面垂直度在2.8mm，粗糙度Ra达到25微米，实现了预期目标。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种中、高碳钢钢板的火焰切割工艺，采用数控火焰切割机，其特征在于：先预热后切割、带温低速切割和切割后保温的工艺处理方式，将待切割钢板放置到数控火焰切割机上，待切割钢板表面与数控火焰切割机的割咀垂直，割咀与所述钢板表面垂直，割咀距离钢板表面的高度设置为25～30mm，按照所述钢板厚度值设置切割参数，以待切割钢板表面与侧面成直角处作为起割点，调整割咀火焰强度，使二次火焰的长度达到待切割钢板底部，起割前在切割点预热，达到设定的预热时间后，打开切割氧，待熔渣沿边缘向下流淌时，向前移动割咀，当熔渣从底部排出时，加快割咀移动速度至正常切割作业；所述钢板切割后进行堆垛缓冷或者高温回火处理。
2.根据权利要求1所述的一种中、高碳钢钢板的火焰切割工艺，其特征在于：所述预热温度控制在200～300℃，切割速度控制在220～80mm/min，预热时间为50s～75s，预热氧压力为0.35～0.55Mpa，切割氧压力为1.33～1.6Mpa，丙烷压力为0.123～0.15Mpa。
3.根据权利要求1所述的一种中、高碳钢钢板的火焰切割工艺，其特征在于：钢板切割后在回火炉中进行高温回火处理，回火温度设置为530～570℃。
4.根据权利要求1所述的一种中、高碳钢钢板的火焰切割工艺，其特征在于：从待切割钢板内部起割时，在起割处进行机械钻孔。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种中、高碳钢钢板的火焰切割工艺，其特征在于：所述钢板厚度为50～150mm时，切割速度控制在220～180mm/min。
6.根据权利要求1-4任一所述的一种中、高碳钢钢板的火焰切割工艺，其特征在于：所述钢板厚度为150～190mm时，切割速度控制在180～150mm/min。
7.根据权利要求1-4任一所述的一种中、高碳钢钢板的火焰切割工艺，其特征在于：所述钢板厚度为190～250mm时，切割速度控制在150～80mm/min。
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