CN108655532B - 铬钼不锈钢复合层的切割方法 - Google Patents
铬钼不锈钢复合层的切割方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种铬钼不锈钢复合层的切割方法。该方法中，铬钼不锈钢复合层包括不锈钢层和铬钼碳钢层，且铬钼碳钢层设置在不锈钢层的表面，该方法包括：在铬钼碳钢层的表面进行第一切割过程形成切口；在切口处进行第二切割过程，使气割枪沿切口的长度方向前进，并在前进的过程中前后摆动，直至完成不锈钢层的切割。在进行第一切割过程中铬钼碳钢层发生熔融，然后通过在第二切割过程中使气割枪沿切口的长度方向前后摆动，这不仅能够将碳钢层熔融的热量合理利用于第二切割过程，同时还能够利用熔融的氧化铁使难熔且不易流动的氧化物进行稀释，进而使切割不被中断，完成切割。上述方法不需要大功率的离子切割机，具有操作简便、省时、省力等优点。
Description
技术领域
本发明涉及金属切割领域，具体而言，涉及一种铬钼不锈钢复合层的切割方法。
背景技术
铬钼不锈钢复合板通常采用等离子切割等方法进行切割，但是厚度为50～150mm的铬钼不锈钢复合板的切割需要大功率等离子切割机。在没有大功率等离子切割机的情况下，还可以采用先气刨后气割的方法，即先采用碳弧气刨清除切割线40mm内的不锈钢复合层，再采用常规火焰切割。采用此方法切割完成后，需要对气刨清除面进行打磨、检测、补焊，工序较复杂。如果直接采用气割，当切割至不锈钢层时，由于金属燃烧产生的氧化铬和氧化镍不仅熔点高(约1990℃)，而且流动性较差，覆盖在金属表面，导致切割中断。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种铬钼不锈钢复合层的切割方法，以解决采用气割法切割铬钼不锈钢复合层时不锈钢燃烧产生的氧化物熔点高且流动性差会导致切割中断的问题。
为了实现上述目的，本发明一个方面提供了一种铬钼不锈钢复合层的切割方法，铬钼不锈钢复合层包括不锈钢层和铬钼碳钢层，且铬钼碳钢层设置在不锈钢层的表面，切割方法包括：在铬钼碳钢层的表面进行第一切割过程形成切口；在切口处进行第二切割过程，使气割枪沿切口的长度方向前进，并在前进的过程中前后摆动，直至完成不锈钢层的切割。
进一步地，在第一切割过程中，将气割枪沿所欲形成的切口的长度方向左右摆动进行切割以形成切口，优选气割枪在与铬钼不锈钢复合层垂直方向的夹角在20～30°的范围内进行左右摆动以形成切口。
进一步地，在第二切割过程中，气割枪在与铬钼不锈钢复合层垂直的方向的夹角α为20～30°的范围内前后摆动。
进一步地，在第二切割过程中，使气割枪沿切口的长度方向采用C字型的前进方式。
进一步地，第一切割过程和第二切割过程之间的时间间隔为1～3s。
进一步地，第二切割过程的切割速度为150～250mm/min。
进一步地，在进行第一切割过程之前，将所欲形成切口的待切割位置预热至切割温度，优选切割温度为1300～1500℃。
进一步地，采用氧化火焰对所欲形成切口的待切割位置进行预热过程。
进一步地，第一切割过程和第二切割过程的切割压力分别为0.05～0.08MPa。
进一步地，铬钼不锈钢复合层的厚度小于等于150mm。
应用本发明的技术方案，在进行第一切割过程中铬钼碳钢层发生熔融，然后通过在第二切割过程中使气割枪沿切口的长度方向前后摆动，这不仅能够将碳钢层熔融的热量合理利用于第二切割过程，同时还能够利用熔融的氧化铁使难熔且不易流动的氧化物(氧化铬和氧化镍)进行稀释，进而使切割不被中断，完成切割。相比于现有的切割方法，本申请提供的切割方法不需要大功率的离子切割机，同时还省去了对气刨清除面进行打磨、检测、补焊等工序，因而其具有操作简便、省时、省力等优点。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的一种典型的实施方式提供的铬钼不锈钢层的切割方法的示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
正如背景技术所描述的，采用气割法切割铬钼不锈钢复合层时不锈钢燃烧产生的氧化物熔点高且流动性差会导致切割中断的问题。为了解决上述技术问题，本发明提供了一种铬钼不锈钢复合层的切割方法，其中铬钼不锈钢复合层包括：不锈钢层和铬钼碳钢层，且铬钼碳钢层设置在不锈钢层的表面，如图1所示，该切割方法包括：在铬钼碳钢层的表面进行第一切割过程形成切口；在上述切口处进行第二切割过程，使气割枪沿所述切口的长度方向前进，并在前进的过程中前后摆动，直至完成所述不锈钢层的切割。
在进行第一切割过程中铬钼碳钢层发生熔融，然后通过在第二切割过程中使气割枪沿切口的长度方向前后摆动，这不仅能够将碳钢层熔融的热量合理利用于第二切割过程，同时还能够利用熔融的氧化铁使难熔且不易流动的氧化物(氧化铬和氧化镍)进行稀释，进而使切割不被中断，完成切割。相比于现有的切割方法，本申请提供的切割方法不需要大功率的离子切割机，同时还省去了对气刨清除面进行打磨、检测、补焊等工序，因而其具有操作简便、省时、省力等优点。
在一种优选的实施方式中，在第一切割过程中，将气割枪沿切口的长度方向左右摆动。在第一切割过程中，将气割枪沿所欲形成的切口的长度方向左右摆动有利于使铬钼碳钢层快速熔融进而形成切口。优选气割枪在与铬钼不锈钢复合层垂直的方向的夹角在20～30°的范围内进行于左右摆动，这有利于缩短第一切割过程的切割时间。
在一种优选的实施方式中，如图1所示，在第二切割过程中，气割枪在与铬钼不锈钢复合层垂直方向的夹角α为20～30°的范围内前后摆动。将气割枪前后摆动的方向与铬钼不锈钢复合层垂直方向的夹角限定在上述范围有利于进一步降低操作人员的操作强度，同时更进一步提高切割的效果。
在一种优选的实施方式中，在第二切割过程中，使气割枪沿切口的长度方向采用C字型的切割方式。使气割枪沿切口的长度方向采用C字型的前进方式有利于进一步提高熔融的氧化物对难熔且不易流动的氧化物的稀释效果，进而有利于进一步降低切割的难度。
在一种优选的实施方式中，第一切割过程和第二切割过程之间的时间间隔为1～3s。第一切割过程和第二切割过程之间间隔1～3s有利于使碳钢层燃烧产生的大量热量用于第二切割过程，使切割处的不锈钢温度迅速升高，同时燃烧生成的氧化铁与氧化铬等形成熔渣，该熔渣的熔点降低、流动性高且易被吹走，从而使得不锈钢层被割开。
上述切割过程中，本领域技术人员可以选择常用的切割速度。在一种优选的实施方式中，第二切割过程的切割速度为150～250mm/min。将第二切割过程中的切割速度控制在上述范围内有利于进一步提高切割效果。
在一种优选的实施方式中，将所欲形成切口的待切割位置预热至切割温度。在进行第一切割过程之前先对所欲形成切口的待切割位置进行预热有利于使切割位置较为平滑和规整。优选切割温度为1300～1500℃。将切割温度包括但不限于上述温度，而将其限定在上述范围内有利于切割位置处快速转化为熔融态，进而便于切割。
在一种优选的实施方式中，预热过程为采用氧化火焰对所欲形成切口的待切割位置进行预热过程。氧化火焰的温度较高，且较为平稳，使用氧化火焰对所欲形成切口的待切割位置进行预热过程有利于缩短预热时间。优选氧化火焰包括但不限于丙烷-氧气火焰或氧-乙炔火焰。
上述切割过程中，切割压力可以选用本领域常用的切割压力。在一种优选的实施方式中，第一切割过程和第二切割过程的切割压力分别为0.05～0.08MPa。将切割压力限定在上述范围内有利于提高切割效率。
上述切割方法适用于对所有铬钼不锈钢复合层进行切割。在一种优选的实施方式中，铬钼不锈钢复合层的厚度小于等于150mm。在实际切割过程中，铬钼不锈钢复合层的厚度包括但不限于上述厚度，然而将铬钼不锈钢复合层的厚度限定于上述范围内有利于提高切割方法的经济性。
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本发明所要求保护的范围。
实施例1
本实施案例中筒体以12Cr2Mo1R为基层，厚度为100mm，内部堆焊6.5mm347系不锈钢，对该筒体进行开孔采用以下切割方法。
(一)切割材料：
氧气：工业氧气，纯度99.2wt％，杂质含量0.02wt％，瓶装压力10MPa，切割压力0.7MPa；
丙烷：瓶装压力1.6MPa，切割压力0.05MPa；
割枪：射吸式G01-300型；割嘴：梅花形3#。
(二)切割方法：
1)从Cr-Mo钢侧开始切割，进行第一切割过程前采用氧化火焰对切割位置进行预热，当达到切割温度(1300℃)时，逐渐打开高压氧气阀。
2)将割枪朝切口的长度方向倾斜30°摆动割枪进行第一切割过程，形成切口，使熔融的金属及氧化物反方向均匀流出，当切割到不锈钢复合层时，停顿约3秒，同时加大割枪摆动幅度，利用碳钢层在氧气流中燃烧产生的大量热量，使切割处的不锈钢温度迅速升高，同时燃烧生成的氧化铁与氧化铬等形成熔渣，熔点降低且流动性提高，易于被氧气流吹走，不锈钢层被割开。
3)在上述切口形成后，使割枪沿切口的长度方向前后摆动，且割枪前后摆动的方向与铬钼不锈钢复合层垂直的方向的夹角在20°～30°之间不断变化，同时采用C字型的前进方式，保证不锈钢层的切割不中断，完成整个切割过程。
实施例2
A：本实施案例中筒体以12Cr2Mo1R为基层，厚度为100mm，内部堆焊6.5mm347系不锈钢，对该筒体进行开孔采用以下切割方法。
(一)切割材料：
氧气：工业氧气，纯度99.2wt％，杂质含量0.02wt％，瓶装压力10MPa，切割压力0.7MPa；
丙烷：瓶装压力1.6MPa，切割压力0.05MPa；
割枪：射吸式G01-300型；割嘴：梅花形3#。
(二)切割方法：
1)从Cr-Mo钢侧开始切割，进行第一切割过程前采用氧化火焰对切割位置进行预热，当达到切割温度(1300℃)时，逐渐打开高压氧气阀。
2)将割枪朝切口的长度方向倾斜30°摆动割枪进行第一切割过程，形成切口，使熔融的金属及氧化物反方向均匀流出，当切割到不锈钢复合层时，停顿约3秒，同时加大割枪摆动幅度，利用碳钢层在氧气流中燃烧产生的大量热量，使切割处的不锈钢温度迅速升高，同时燃烧生成的氧化铁与氧化铬等形成熔渣，熔点降低且流动性提高，易于被氧气流吹走，不锈钢层被割开。
3)在上述切口形成后，使割枪沿切口的长度方向前后摆动，且割枪前后摆动的方向与铬钼不锈钢复合层垂直的方向的夹角在15°之间不断变化，同时采用C字型的前进方式，保证不锈钢层的切割不中断，完成整个切割过程。
B：本实施案例中筒体以12Cr2Mo1R为基层，厚度为100mm，内部堆焊6.5mm347系不锈钢，对该筒体进行开孔采用以下切割方法。
(一)切割材料：
氧气：工业氧气，纯度99.2wt％，杂质含量0.02wt％，瓶装压力10MPa，切割压力0.7MPa；
丙烷：瓶装压力1.6MPa，切割压力0.05MPa；
割枪：射吸式G01-300型；割嘴：梅花形3#。
(二)切割方法：
1)从Cr-Mo钢侧开始切割，进行第一切割过程前采用氧化火焰对切割位置进行预热，当达到切割温度(1300℃)时，逐渐打开高压氧气阀。
2)将割枪朝切口的长度方向倾斜30°摆动割枪进行第一切割过程，形成切口，使熔融的金属及氧化物反方向均匀流出，当切割到不锈钢复合层时，停顿约3秒，同时加大割枪摆动幅度，利用碳钢层在氧气流中燃烧产生的大量热量，使切割处的不锈钢温度迅速升高，同时燃烧生成的氧化铁与氧化铬等形成熔渣，熔点降低且流动性提高，易于被氧气流吹走，不锈钢层被割开。
3)在上述切口形成后，使割枪沿切口的长度方向前后摆动，且割枪前后摆动的方向与铬钼不锈钢复合层垂直的方向的夹角在40°之间不断变化，同时采用C字型的前进方式，保证不锈钢层的切割不中断，完成整个切割过程。
切割结果为：实施例2A和2B中由于切割的夹角过大或过小均导致燃烧产生氧化铁反向喷出，进而导致不锈钢层无法被切开，切割中断。
实施例3
A：本实施案例中筒体以12Cr2Mo1R为基层，厚度为100mm，内部堆焊6.5mm347系不锈钢，对该筒体进行开孔采用以下切割方法。
(一)切割材料：
氧气：工业氧气，纯度99.2wt％，杂质含量0.02wt％，瓶装压力10MPa，切割压力0.7MPa；
丙烷：瓶装压力1.6MPa，切割压力0.05MPa；
割枪：射吸式G01-300型；割嘴：梅花形3#。
(二)切割方法：
1)从Cr-Mo钢侧开始切割，进行第一切割过程前采用氧化火焰对切割位置进行预热，当达到切割温度(1300℃)时，逐渐打开高压氧气阀。
2)将割枪朝切口的长度方向倾斜10°摆动割枪进行第一切割过程，形成切口，使熔融的金属及氧化物反方向均匀流出，当切割到不锈钢复合层时，停顿约3秒，同时加大割枪摆动幅度，利用碳钢层在氧气流中燃烧产生的大量热量，使切割处的不锈钢温度迅速升高，同时燃烧生成的氧化铁与氧化铬等形成熔渣，熔点降低且流动性提高，易于被氧气流吹走，不锈钢层被割开。
3)在上述切口形成后，使割枪沿切口的长度方向前后摆动，且割枪前后摆动的方向与铬钼不锈钢复合层垂直的方向的夹角在20°～30°之间不断变化，同时采用C字型的前进方式，保证不锈钢层的切割不中断，完成整个切割过程。
切割结果为：实施例3A中切割夹角过小导致割嘴被燃烧产生氧化铁堵住，夹角过大导致切割量增大，降低切割效率
B：本实施案例中筒体以12Cr2Mo1R为基层，厚度为100mm，内部堆焊6.5mm347系不锈钢，对该筒体进行开孔采用以下切割方法。
(一)切割材料：
氧气：工业氧气，纯度99.2wt％，杂质含量0.02wt％，瓶装压力10MPa，切割压力0.7MPa；
丙烷：瓶装压力1.6MPa，切割压力0.05MPa；
割枪：射吸式G01-300型；割嘴：梅花形3#。
(二)切割方法：
1)从Cr-Mo钢侧开始切割，进行第一切割过程前采用氧化火焰对切割位置进行预热，当达到切割温度(1300℃)时，逐渐打开高压氧气阀。
2)将割枪朝切口的长度方向倾斜45°摆动割枪进行第一切割过程，形成切口，使熔融的金属及氧化物反方向均匀流出，当切割到不锈钢复合层时，停顿约3秒，同时加大割枪摆动幅度，利用碳钢层在氧气流中燃烧产生的大量热量，使切割处的不锈钢温度迅速升高，同时燃烧生成的氧化铁与氧化铬等形成熔渣，熔点降低且流动性提高，易于被氧气流吹走，不锈钢层被割开。
3)在上述切口形成后，使割枪沿切口的长度方向前后摆动，且割枪前后摆动的方向与铬钼不锈钢复合层垂直的方向的夹角在20°～30°之间不断变化，同时采用C字型的前进方式，保证不锈钢层的切割不中断，完成整个切割过程。
切割结果为：实施例3B中切割夹角过大导致切割量增大，因而降低切割效率。
实施例4
A：本实施案例中筒体以12Cr2Mo1R为基层，厚度为100mm，内部堆焊6.5mm347系不锈钢，对该筒体进行开孔采用以下切割方法。
(一)切割材料：
氧气：工业氧气，纯度99.2wt％，杂质含量0.02wt％，瓶装压力10MPa，切割压力0.7MPa；
丙烷：瓶装压力1.6MPa，切割压力0.05MPa；
割枪：射吸式G01-300型；割嘴：梅花形3#。
(二)切割方法：
1)从Cr-Mo钢侧开始切割，进行第一切割过程前采用氧化火焰对切割位置进行预热，当达到切割温度(1300℃)时，逐渐打开高压氧气阀。
2)将割枪朝切口的长度方向倾斜30°摆动割枪进行第一切割过程，形成切口，使熔融的金属及氧化物反方向均匀流出，当切割到不锈钢复合层时，不停顿直接进行后续步骤。
3)在上述切口形成后，使割枪沿切口的长度方向前后摆动，且割枪前后摆动的方向与铬钼不锈钢复合层垂直的方向的夹角在20°～30°之间不断变化，同时采用C字型的前进方式，保证不锈钢层的切割不中断，完成整个切割过程。
切割结果：实施例4A中没有停顿过程，不锈钢层无法被切开。
B：本实施案例中筒体以12Cr2Mo1R为基层，厚度为100mm，内部堆焊6.5mm347系不锈钢，对该筒体进行开孔采用以下切割方法。
(一)切割材料：
氧气：工业氧气，纯度99.2wt％，杂质含量0.02wt％，瓶装压力10MPa，切割压力0.7MPa；
丙烷：瓶装压力1.6MPa，切割压力0.05MPa；
割枪：射吸式G01-300型；割嘴：梅花形3#。
(二)切割方法：
1)从Cr-Mo钢侧开始切割，进行第一切割过程前采用氧化火焰对切割位置进行预热，当达到切割温度(1300℃)时，逐渐打开高压氧气阀。
2)将割枪朝切口的长度方向倾斜30°摆动割枪进行第一切割过程，形成切口，使熔融的金属及氧化物反方向均匀流出，当切割到不锈钢复合层时，停顿约10秒，同时加大割枪摆动幅度，利用碳钢层在氧气流中燃烧产生的大量热量，使切割处的不锈钢温度迅速升高，同时燃烧生成的氧化铁与氧化铬等形成熔渣，熔点降低且流动性提高，易于被氧气流吹走，不锈钢层被割开。
3)在上述切口形成后，使割枪沿切口的长度方向前后摆动，且割枪前后摆动的方向与铬钼不锈钢复合层垂直的方向的夹角在20°～30°之间不断变化，同时采用C字型的前进方式，保证不锈钢层的切割不中断，完成整个切割过程。
切割结果：实施例4B中停顿时间较长，碳钢层和不锈钢层交界处产生较大凹陷，影响切割成型质量。
实施例5
本实施案例中筒体以12Cr2Mo1R为基层，厚度为200mm，内部堆焊6.5mm347系不锈钢，对该筒体进行开孔采用以下切割方法。
(一)切割材料：
氧气：工业氧气，纯度99.2wt％，杂质含量0.02wt％，瓶装压力10MPa，切割压力0.7MPa；
丙烷：瓶装压力1.6MPa，切割压力0.05MPa；
割枪：射吸式G01-300型；割嘴：梅花形3#。
(二)切割方法：
1)从Cr-Mo钢侧开始切割，进行第一切割过程前采用氧化火焰对切割位置进行预热，当达到切割温度(1300℃)时，逐渐打开高压氧气阀。
2)将割枪朝切口的长度方向倾斜30°摆动割枪进行第一切割过程，形成切口，使熔融的金属及氧化物反方向均匀流出，当切割到不锈钢复合层时，停顿约3秒，同时加大割枪摆动幅度，利用碳钢层在氧气流中燃烧产生的大量热量，使切割处的不锈钢温度迅速升高，同时燃烧生成的氧化铁与氧化铬等形成熔渣，熔点降低且流动性提高，易于被氧气流吹走，不锈钢层被割开。
3)在上述切口形成后，使割枪沿切口的长度方向前后摆动，且割枪前后摆动的方向与铬钼不锈钢复合层垂直的方向的夹角在20°～30°之间不断变化，同时采用C字型的前进方式，保证不锈钢层的切割不中断，完成整个切割过程。
切割结果为：相比于实施例1，实施例5中使用的切割时间大大延长。
由上述实施例的结果可知，相比于现有的切割方法，本申请提供的切割方法不需要大功率的离子切割机，同时还省去了对气刨清除面进行打磨、检测、补焊等工序，因而其具有操作简便、省时、省力等优点。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种铬钼不锈钢复合层的切割方法，所述铬钼不锈钢复合层包括不锈钢层和铬钼碳钢层，且所述铬钼碳钢层设置在所述不锈钢层的表面，
其特征在于，所述切割方法包括：
在所述铬钼碳钢层的表面进行第一切割过程，形成切口；
在所述切口处进行第二切割过程，使气割枪沿所述切口的长度方向前进，并在前进的过程中前后摆动，直至完成所述不锈钢层的切割；所述第一切割过程和所述第二切割过程之间的时间间隔为1～3s；所述第二切割过程的切割速度为150～250mm/min；在进行所述第一切割过程之前，将所欲形成所述切口的待切割位置预热至切割温度，所述切割温度为1300～1500℃。
2.根据权利要求1所述的切割方法，其特征在于，在所述第一切割过程中，将所述气割枪沿所欲形成的所述切口的长度方向左右摆动进行切割以形成所述切口。
3.根据权利要求2所述的切割方法，其特征在于，所述气割枪在与所述铬钼不锈钢复合层垂直方向的夹角为20～30°的范围内进行左右摆动以形成所述切口。
4.根据权利要求2或3所述的切割方法，其特征在于，在所述第二切割过程中，所述气割枪在与所述铬钼不锈钢复合层垂直的方向的夹角α为20～30°的范围内前后摆动。
5.根据权利要求4所述的切割方法，其特征在于，在所述第二切割过程中，使气割枪沿所述切口的长度方向采用C字型的前进方式。
6.根据权利要求1所述的切割方法，其特征在于，采用氧化火焰对所欲形成所述切口的待切割位置进行所述预热过程。
7.根据权利要求6所述的切割方法，其特征在于，所述第一切割过程和所述第二切割过程的切割压力分别独立地选自0.05～0.08MPa。
8.根据权利要求1所述的切割方法，其特征在于，所述铬钼不锈钢复合层的厚度小于等于150mm。
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