CN110645953A - 一种长条形钢板火切变形的预测方法 - Google Patents

一种长条形钢板火切变形的预测方法 Download PDF

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周光杰
汤伟
蒋凌枫
张勇伟
刘晓玮
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Abstract

一种长条形钢板火切变形的预测方法，包括以下步骤：（1）获得材料的特性参数，包括各温度下的屈服强度、弹性模量、热膨胀系数；（2）火切前后的尺寸测量，包括钢板原始尺寸、火切后长条形钢板的尺寸；（3）火切过程全程测量火切过程中长条形钢板两侧的温度；（4）根据长条形钢板宽度方向两侧温差计算相对热膨胀量，计算公式：相对热膨胀量=膨胀系数×长度×两侧温差；（5）根据计算的相对热膨胀量及长度计算长条形钢板的侧弯量。通过测量火切过程中的温度变化，可达到快速预测钢板的变形目的；根据材料特性参数与钢板的温度变化，可较为精确的预测钢板变形后的形状。

Description

一种长条形钢板火切变形的预测方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，是一种预测长条形钢板火切变形的方法，特别适用于厚度大、长宽比大的工件火切后侧弯变形的预测。
背景技术
通常钢板在加工成结构件前都需要经过切割下料，对于厚规格钢板来说通常采用火切的方法，但是在火切的过程中由于钢板受热会产生热变形，不均匀的热变形会增加矫正的工作量，甚至造成工件的报废。另一方面，随着中国基础建设的开展，需要的大断面结构件需要厚度大、长宽比大的火切工件（如工字梁等），通常采用多把火焰枪同时切割，切割后的长条形钢板容易出现侧弯（也称镰刀弯、旁弯，见图1），需要大量的矫正工作量。为了减少钢板火切后钢板变形，首先需要对钢板火切过程的变形进行预测，从而制定后续措施对钢板变形加以改善。
发明内容
本发明的目的是提供一种长条形钢板火切变形的预测方法，可对火切过程中及火切后的长条形钢板的变形情况做出准确预测，为火切作业的改进提供依据和指导。
本发明的技术方案：
一种长条形钢板火切变形的预测方法，包括以下步骤：
（1）获得材料的特性参数，包括各温度下的屈服强度、弹性模量、热膨胀系数；
（2）火切前后的尺寸测量，包括钢板原始尺寸、火切后长条形钢板的尺寸；
（3）火切过程全程测量火切过程中长条形钢板两侧的温度；
（4）根据长条形钢板宽度方向两侧温差计算相对热膨胀量，计算公式：相对热膨胀量=膨胀系数×长度×两侧温差；；
（5）根据计算的相对热膨胀量及长度计算长条形钢板的侧弯量，侧弯量=系数k×长条形钢板宽度×长条形钢板长度÷相对热膨胀量×【1-cos（相对热膨胀量/长条形钢板宽度/2）】。
步骤（1）中的材料性能参数，可通过试验获得，也可通过查相关材料手册获得。
步骤（3）中的长条形钢板两侧的温度，可通过测温枪或其他测温仪器获得，测量位置距火切缝10~30mm，纵向距离火焰枪50~100mm，温度值可采用多点平均值或最高值。
步骤（5）中系数k与钢材的厚度和宽度有相关性，下表给出常用长条形钢板系数k的取值。
Figure DEST_PATH_IMAGE001
本发明具有如下优点：通过测量火切过程中的温度变化，可达到快速预测钢板的变形目的；根据材料特性参数与钢板的温度变化，可较为精确的预测钢板变形后的形状。
附图说明
附图1为侧弯量的示意图。
附图2为实例火切方案示意图。
附图3为实例测量温度示意图。
图中：1-侧弯量，2-凹形侧边，3-直尺或直线,4-火焰枪，5-测温枪。
具体实施方式
下面结合附图与实施例进一步说明。
如图所示，长条形钢板的实际侧弯量可根据图1所示方法进行测量，凹形侧边2与连接测量部分两端点直线3之间的最大距离即为侧弯量1。
实施例：50mm钢板火切变形预测。
（1）钢板钢种为Q345B，屈服强度为360MPa，弹性模量为2.1×109Pa，热膨胀系数为1.2×10-5℃-1；
（2）原始钢板尺寸为50mm×1850mm×12000mm，将钢板火切为3条宽度为600mm的长条形钢板，火切方案见图2；
（3）测量钢板火切过程中长条形钢板两侧的温度，用测温枪5测量宽度方向与火切缝距离10~30mm长度方向与火焰枪4距离50~100mm的温度，如图3所示，长条形钢板外侧实测温度最高值为200℃，长条形钢板内侧实测温度最高值为140℃；
（4）计算火切后长条形钢板的相对热膨胀量，根据公式计算如下：
相对热膨胀量=1.2×10-5×12000×60=8.64（mm）
（5）计算长条形钢板的侧弯量，根据公式计算如下（系数k取值0.6）：
侧弯量=0.6×600×12000÷8.64×【1-cos（8.64÷600÷2）】≈12.9mm。

Claims (1)

1.一种长条形钢板火切变形的预测方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）获得材料的特性参数，包括各温度下的屈服强度、弹性模量、热膨胀系数；
（2）火切前后的尺寸测量，包括钢板原始尺寸、火切后长条形钢板的尺寸；
（3）火切过程全程测量火切过程中长条形钢板两侧的温度；
（4）根据长条形钢板宽度方向两侧温差计算相对热膨胀量，计算公式：相对热膨胀量=膨胀系数×长度×两侧温差；
（5）根据计算的相对热膨胀量及长度计算长条形钢板的侧弯量，侧弯量=系数k×长条形钢板宽度×长条形钢板长度÷相对热膨胀量×【1-cos（相对热膨胀量/长条形钢板宽度1/2）】。
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