一种钢板的火焰切割方法
【技术领域】
[0001]本发明属于金属切割下料加工领域，具体涉及一种特厚尺寸钢板的火焰切割工艺方法，适合于重型设备制造企业。
【背景技术】
[0002]按照加工原理，金属的热切割下料分为火焰切割、等离子弧切割和激光切割。火焰切割属于金属的氧化切割，是利用火焰预热金属使其达到金属的燃点后给予纯氧使其氧化反应成低熔点的氧化熔渣，同时释放出大量热量来进一步加热待切割金属。目前常规火焰切割最大厚度可以达到1800_。等离子弧切割是利用高温等离子弧加热熔化金属并将其吹开形成割缝的过程，属于熔化切割。但是，受电源功率的限制，其最大切割厚度目前仅能达至IJlSOmm。激光切割是高能束激光加热切割金属使其产生蒸发，因此属于蒸发切割。当然也可以向切割区域吹氧气形成氧化切割或吹氮气等相对惰性气体形成熔化切割。但是，由于受激光器功率限制，目前激光切割的极限厚度为30_左右。因此，对于特厚尺寸的金属材料仍然需要采用火焰切割。
[0003]关于大厚度金属尺寸的火焰切割，目前国内外主要采用氧丙烷火焰进行切割，这主要是因为氧丙烷火焰具有温度适宜，火焰燃烧稳定性好且不易回火，火焰燃烧长度较一般气体燃料的火焰要长，可以加热较厚的金属，切割成本相对较低等原因。目前国内以哈焊所04重大专项“超大厚度钢锭火焰切割设备”项目组韩永馗等人利用氧丙烷火焰成功实现了 3.5m厚合金钢金属板材的切割，达到世界先进水平，其切割系统如图1所示。据该技术的专利(专利号ZL201210471775.8)公告和公开报道的技术鉴定新闻介绍，该项火焰切割技术在切割基本理论方面仍然遵循传统的火焰切割理论，其基本创新点在于切割系统的创新和切割割嘴设计结构的突破。该项技术采用了以丙烷为燃料的等压内混或外混割嘴实现特定长度火焰燃烧，对于切割风线的切割氧通道则采用超音速设计原理进行了拉瓦尔结构设计。其割嘴结构如图2所示。从该项技术的现有资料介绍，在板厚为2000?3000mm时，割缝宽度为50?120mm，切割速度仅为5?35mm/min。因此，该项技术虽然实现了超大厚度工件的顺利切割，但是其经济性并不是十分令人满意的。
【发明内容】
[0004]本发明针对上述现有技术中存在的问题，提供了一种钢板的火焰切割方法，解决了现有技术中切割特厚尺寸钢板效果不理想的问题。
[0005]本发明的方法包括下述步骤:
步骤1、将三个火焰枪安装在火焰切割机的机头上，调整三个火焰枪安装到一条线上；步骤2、首先将切割机移到切割工件之外，依次点燃火焰枪1、火焰枪II及火焰枪III的副火焰，之后点燃火焰枪III的主火焰并进行火焰调整，使其燃烧稳定，火焰长度达到最长;
步骤3、移动切割机机头，使火焰枪I处于待切割路径上，火焰枪II处于准备切割起始位置，即待切割金属板材的上表面边缘上，火焰枪III的主火焰能够加热到待切割金属板材的下半部；
步骤4、当待切割金属板材的待切割部位温度达到燃点温度时，打开切割氧阀门，整个待切割金属板材的板厚上形成切割沟槽并顺利流淌下氧化熔渣时启动行走机构，在切割过程中，要保持火焰枪III的主火焰深入到已经形成的割缝内部；
步骤5、在火焰枪达到待切割金属板材的终端时，首先关闭火焰枪I，之后当火焰枪II到达切割终端并顺利结束，关闭火焰枪II的切割氧流，然后关闭预热火焰，最后依次关闭火焰枪III的主火焰和副火焰。
[0006]所述的火焰枪I采用焊枪或割枪，设置在切割火焰的前端，距离切割火焰在50?100mm 内。
[0007]所述的火焰枪I加热待切割金属板材的表面，将表面的污物清理去除；火焰的燃料采用乙炔、丙烷或汽油，在加热时，火焰调整为中性焰。
[0008]所述的火焰枪II的作用是预热与切割，火焰枪II采用丙烷切割枪或汽油切割枪。
[0009]所述的火焰枪II喷射出的氧气流长度大于待切割金属板材的厚度。
[0010]所述的火焰枪II的切割氧通道采用拉瓦尔结构。
[0011]所述的火焰枪III是对待切割金属板材下半部区域的加热，火焰枪III采用的是丙烷或汽油切割枪，割嘴采用内混式或外混式。
[0012]所述的火焰枪III的燃烧火焰分为主、副两部分，副火焰是从火焰燃烧喷嘴喷出的火焰，副火焰继续加热金属并确保主火焰的稳定燃烧，副火焰的燃料采用气体燃料或者液体燃料；主火焰是从切割氧孔喷出的火焰，主火焰是深入到割缝底部对金属板材的下部区域加热，主火焰的燃料采用液体燃料或气体燃料；主火焰是燃料与氧气在混合通道经过混合后经过切割氧通道喷出后的燃烧火焰。
[0013]所述的火焰枪III的进气管路采用三通结构，其中一路为氧气管路，另一路为燃料管路，燃料管路的进口安装流量调节阀。
[0014]所述的火焰枪III的切割氧通道截面尺寸要小于火焰枪II的切割氧通道的截面尺寸，即，火焰枪III的主火焰的横截直径要小于割缝宽度。
[0015]本发明的优点效果如下:
本发明提出了组合火焰切割原理，即通过使用三个火焰枪的系统组合及相应的功能分配来实现大厚度金属板的切割。本发明实现了超大厚度工件的顺利切割，而且提高了经济性。火焰枪III的主火焰补充了厚板金属切割过程中下半部金属加热的热量，加速了下半部金属的氧化过程，减少了后拖量，相应地加速了切割速度。根据上述切割原理，本发明适用于厚度超过300mm以上厚的超大厚度金属钢锭等的直线切割切割，不适合于曲线路径的切割。由于本发明的火焰枪I和III都在切割过程中不参与氧化过程，仅只是预热过程，因此，对割缝宽度不产生大的影响。火焰枪I的火焰和火焰枪III的副火焰会加速切割金属的上表面加热速度，而火焰枪III的主火焰深入到割缝内部，其火焰能量绝大部分集中加热割缝下部金属，使割缝下部金属升温加快，提高了预热速度，从而使切割速度大幅提高。因此，本发明的切割方法切割与现有的切割方法相比，可提高切割速度50%以上。
【附图说明】
[0016]图1为现有技术金属板切割系统组成图。
[0017]图2为现有技术大厚度切割内混式割嘴结构图。
[0018]图3为现有技术的大厚度切割外混式割嘴结构图。
[0019]图4为本发明的三火焰组合切割原理示意图。
[0020]图5为本发明火焰枪III的结构示意图。
[0021]其中:1_待切割金属；2_清理工件表面的火焰；3_火焰枪I ;4_三枪固定位置的连接板；5_火焰枪II ;6_火焰枪I的氧气管；7_火焰枪I的燃料管；8_火焰枪II的燃料管；9_火焰枪II的预热氧管；10_火焰枪II的切割氧管；11_火焰枪III副火焰的燃料管；12-火焰枪III主火焰的燃料管；13_火焰枪III副火焰的氧气管，14-火焰枪III主火焰的氧气管；15-火焰枪III ; 16-预热火焰；17-火焰枪III副火焰；18-火焰枪II的切割氧流；19-火焰枪III主火焰；20_已形成的割缝。1501-主火焰通道；1502-副火焰通道。
【具体实施方式】
实施例
[0022]本发明的方法包括下述步骤:
步骤1、对于特厚度板材的切割需要采用机械手进行自动切割，因此，本系统需要选定在自动切割系统下，如龙门式三维切割系统。
[0023]步骤2、按照系统组成图4将三个火焰枪安装在火焰切割机的机头上，调整三个火焰枪要安装到一条线上。
[0024]步骤3、首先将切割机移到切割工件之外，点燃火焰枪I并调整火焰能率和性质。然后点燃火焰枪II并进行火焰能率和性质的调整。最后点燃火焰枪III的副火焰并调整其为中性焰，之后点燃主火焰并进行火焰调整，使其燃烧稳定，火焰长度达到最长。
[0025]步骤4、移动切割机机头，使火焰枪I处于待切割路径上，火焰枪II处于准备切割起始位置，待切割金属板材的上表面边缘上，火焰枪III的主火焰能够加热到金属板材的下半部。
[0026]步骤5、当待切割金属板材的待切割部位的温度达到燃点温度时，打开切割氧阀门，整个板厚上形成切割沟槽并顺利流淌下氧化熔渣时启动行走机构。在切割过程中，要保持火焰枪III的主火焰深入到已经形成的割缝内部。
[0027]步骤6、在火焰枪达到切割板材的终端时，首先关闭火焰枪I，之后当火焰枪II到达切割终端并顺利结束，关闭火焰枪II的切割氧流，然后关闭预热火焰，最后依次关闭火焰枪III的主火焰和副火焰。
[0028]在切割系统中，火焰枪I的作用是污物清理与初步预热。在切割前，预先通过火焰枪I加热待切割金属的表面，将表面的污物(铁锈、氧化皮或灰尘等