[发明专利]高碳当量厚度小于30mm钢板的火焰预热切割方法

权利要求书

1.一种高碳当量厚度小于30mm钢板的火焰预热切割方法，其特征在于，

对于碳当量大于0.60％，30mm以下规格的钢板，采用在同一个横向轨道上布置两台便携式数控火焰切割小车，先进行预热后进行火焰切割；两台小车被安放在同一横向轨道上，间隔一定距离，行进速度相同；第一台小车负责对钢板预热；第二台小车负责切割，按照要求尺寸在预热范围内进行切割；预热温度和切割速度根据有限元计算结果确定；

有限元法预测预热温度和切割速度的步骤如下：

(1)根据钢板的实际规格尺寸建立数学模型；

数学模型的具体内容为：利用有限元软件ANSYS，根据钢板实际规格尺寸和对火焰切割小车进行简化后的几何结构进行建模；简化后的模型只包括钢板和火焰：其中钢板固定，火焰可移动，移动速度与小车行进速度相同；

(2)将数学模型用有限元法进行离散化，得到有限元模型；对有限元模型施加火焰温度、钢板初始温度等初始条件；根据钢板与外界的辐射散热和自然对流换热情况，对有限元模型施加边界条件；

边界条件的具体内容为：将辐射换热与自然对流换热等效为综合换热系数，依据公式hr=σϵ(Ts+T∞)(Ts2+T∞2)]]>得到；

式中：T_s为钢板表面温度，T_∞为外界环境介质温度。h_r为热辐射的等效对流换热系数(W/m2.℃)，σ为Stefan-Boltzmann常数(W/m2.K4)，ε为表面辐射率。

钢板与火焰之间为接触传热，其热流强度依据q_R＝h_R(T_S-T_R)公式确定；

式中：h_R为钢板与火焰之间的接触换热系数(W/m2·℃)；T_R为火焰温度(℃)；

(3)在ANSYS软件求解模块界面，提交计算任务，对有限元模型进行求解，计算结果用该软件的后处理模块进行分析；

(4)利用红外测温仪对现场模型进行测温，根据测温结果对模型进行校核；

(5)利用校核过的模型，代入实际钢板预热温度等初始条件，重新提交ANSYS软件求解模块进行求解；求解后利用该软件的后处理模块，进行取数分析，得到温度场结果和钢板温降速率；

(6)确定该预热温度下的最佳切割速度及两台小车间的距离；速度取值范围为：105-350mm/min；距离范围为：300-1000mm。