新型HDS耐磨钢板火焰气割工艺优化

庄利利

摘要： 耐磨钢板HDS是公司最新引进的耐磨材料，该材料火焰气割性能差。为了降低产品制造成本，提高生产效率，对新型HDS耐磨钢板（板厚30mm-60mm）氧—天然气火焰气割工艺进行了优化。结果表明：通过气割前预热（200℃以上）和使用前置预热方法的工艺优化可提高新型HDS耐磨钢板的氧—天然气火焰气割质量和火焰气割效率。

Abstract： Wear-resistant steel plate HDS is the latest introduced wear-resistant materials， and the flame gas cutting performance of this material is poor. In order to reduce the production cost and improve the production efficiency， the new HDS wear-resistant steel plate （thickness of 30mm-60mm） oxygen-natural gas flame cutting process was optimized. The results show that the oxygen-natural gas flame cutting quality and flammability efficiency of the new HDS wear-resistant steel plate can be improved by preheating （200 ℃ above） and pre-heating method.

关键词： 耐磨钢板HDS；火焰气割；工艺优化

Key words： wear-resistant steel plate HDS；flame gas cutting；process optimization

中图分类号：TN321 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）35-0097-02

1 概述

耐磨钢板HDS是公司最新引进的耐磨材料，该材料以其优异的耐冲击、耐磨性能用于矿山开采设备。耐磨钢板HDS机械加工、火焰气割性能差，产品制造加工成本高。随着耐磨钢板HDS的产品开发与市场推广，公司耐磨钢板HDS相关产品订货量增加，为了降低产品制造成本，提高生产效率，所以对新型耐磨钢板HDS（板厚30mm-60mm）氧—天然气火焰气割工艺进行了优化。

2 耐磨钢板HDS材料成分及火焰气割气体、设备

2.1 耐磨钢板HDS材料化学成分（表1）

2.2 火焰气割气体、设备

①火焰气割气体：天然气+氧气；

②火焰气割设备：小车式火焰切割机。

3 耐磨钢板HDS火焰气割工艺优化

3.1 耐磨钢板HDS火焰气割工艺存在的问题

①火焰气割气割刺沟大（见图1）；

②火焰气割未割透（見图2）。

3.2 耐磨钢板HDS（板厚30mm-60mm）气割缺陷原因分析

①氧—天然气火焰气割温度低。

由表2可知，氧—天然气火焰气割温度低（约2600℃）。

②耐磨钢板HDS材料中化学元素的影响。

由表1耐磨钢板HDS材料化学成分、表3金属及其氧化物的熔点、燃烧热及气割性可以得出：

①钢中含C量较高（0.90-1.20）%，随着钢中含C量的增加，钢的熔点降低，燃点升高不利于火焰气割；

②钢中含Cr量较高（0.30-3.00）%，Cr的熔点1615℃，Cr与O2燃烧生成Cr2O3粘稠度高，流动性差，附着在金属表面不易被氧气流吹掉，不利于火焰气割；

③钢中含Mo量较高（0.10-2.00）%，Mo的熔点2620℃，不易被熔化，不利于火焰气割。

综上所述：氧—天然气火焰火焰温度低，耐磨钢板HDS难气割化学成分（主要：C、Cr、Mo）含量高是导致新型HDS耐磨钢板采用氧—天然气火焰气割刺沟大、气割未割透的主要原因。

3.3 耐磨钢板HDS采用氧—天然气火焰气割工艺优化

由耐磨钢板HDS（板厚30mm-60mm）气割缺陷原因分析，该材料更适用于等离子切割。由于等离子切割设备投资较大、生产成本较高，所以进行氧—天然气火焰气割工艺优化是最经济的选择。

①工艺优化之气割前预热。

生产实验表明，耐磨钢板HDS预热200℃以上采用氧—天然气火焰气割能够得到较好的气割质量（见图3）。

存在的问题：公司使用的耐磨钢板HDS厚度较厚（板厚30mm-60mm）、面积较大，并且钢材的导热率较高，导致气割前预热时间很长并且冷却速度较快，只能采用分段（约300mm一段）预热气割的方法，气割生产效率很低。

②工艺优化之连续预热气割方法。

为了提高预热的效率和持续加热，设计双割枪卡具（见图4），采用前置预热火焰的气割方法提高气割效率（见图5）。

通过前置预热方法（前割枪预热、后割枪气割），改分段预热为持续预热，实现了耐磨钢板HDS氧—天然气火焰气割速度与普通钢板气割速度等同，提高了耐磨钢板HDS氧—天然气火焰气割效率。

4 总结

耐磨钢板HDS化学成分含C、Cr、Mo等较高，属于难火焰气割材料，并且氧—天然气气割火焰温度较低，耐磨钢板HDS采用原氧—天然气火焰气割工艺，气割质量很差。通过气割前预热（200℃以上）和使用前置预热方法的工艺优化可提高新型HDS耐磨钢板的氧—天然气火焰气割质量和火焰气割效率。

参考文献：

[1]陈祝年.焊接工程师手册[M].机械工业出版社，2009.

[2]梁桂芳.切割技术手册[M].机械工业出版社，1997.endprint