影响连铸板坯火焰切割机效率的因素及采取的措施

发表时间:2017/10/12   来源:《建筑科技》2017年9期   作者:杨英
[导读] 介绍板坯火焰切割机设备改造的原理、工作流程及其在实际生产中的自动控制过程,对连铸板坯火焰切割机进行全新改造,使事故状态下铸切成率提高。
        河钢承钢板带事业部   河北省承德市  067000
        摘要:介绍板坯火焰切割机设备改造的原理、工作流程及其在实际生产中的自动控制过程,对连铸板坯火焰切割机进行全新改造,使事故状态下铸切成率提高。
        关键词:火焰切割机;板坯;影响因素;
        前言
        对于采用在线火焰切割机进行连铸板坯切割的炼钢厂来说,火焰切割机切割效率的高低不但直接影响着切割用能源介质气体(燃气和氧气)消耗量的多少,而且关乎板坯收得率的指标高低,还对切割现场环境的声光和粉尘污染多少有着必然的因果联系,最终影响到钢厂的效益。提高连铸板坯火焰切割机的效率是炼钢连铸板坯切割十分重要的工作。
        一、工作原理
        首先启动切割车,车体上的两个主火焰切割枪点火,切割车在原始位,进入准备工作状态。在生产过程中,当坯子出扇形段后,带动测量辊的编码器同步转动,并由其计算铸坯的长度。当铸坯达到规定的尺寸长度后,切割车的压下装置动作,压紧铸坯。车体和铸坯同步移动并向两个主切割枪发送切割信号,同时打开切割火焰。切割车的两个行走驱动电机按照提前设定好的速度,开始水平相向切割铸坯。当切割到两枪相遇时,2#切割枪便会关闭切割火焰同时将该枪垂直升到高位,并水平退回原始位。同时1#枪继续切割一段距离,直至将铸坯完全切断。最后1#切割枪关闭切割火焰,垂直升到高位后水平退回原始位,同时压下气缸抬起。在一个切割全部完成后,测量辊会测量出一个数值,并传给切割车系统,同时车体编码器也会测量出一个数值,传给切割车系统,系统收到数值后,计算出下一个切割位,使切割车到达该位置进行下一块坯子的切割。而车体编码器会计算出此时车体的位置,并给下组辊道发送信号,当下组辊道收到信号后,会启动相应的动作,使刚切断的坯子通过辊道与切割车迅速脱离。这就是火焰切割车的一个完整的工作过程。
        二、影响连铸板坯火焰切割效率的因素
        1、切割设备
        (1)割嘴型号
        割嘴型号与可切割板坯厚度存在一定的关系,割嘴号数越大,可能切割的板坯厚度越厚。正确选取割嘴型号对板坯切割综合影响十分关键。割嘴选择型号过大,将会造成实际切割过程中燃气与氧气的消耗量增加,同时板坯切割过程形成的割缝变大,金属的切损增加。割嘴选择型号过小,容易造成切割面倾斜和切割面下缘粘渣,同时板坯的切速不能太快,否则容易造成板坯切不断的情况,增加二次切割的几率。
        (2)割嘴高度
        割嘴高度指割嘴到待切板坯的距离。割嘴高度过低会使切口发生熔塌,切割面上缘熔化或呈珠链状,飞溅的熔渣易反冲,挂渣堵塞割嘴,有时可能发生回火;割嘴高度过高会使板坯预热面积增加,热损失增大,降低预热效果,减慢切割速度且割缝变宽,降低板坯收得率。
        (3)切割设备
        系统的功能精度切割设备系统的功能精度是提高板坯火焰切割机切割效率的前提。板坯火焰切割机的安装满足机械、电器、仪表及切割程序自动化的精度要求和使用的工作环境条件至关重要,如果工作中切割设备的功能精度和工作环境条件发生变化不完全满足切割要求时,会直接降低切割机的切割效率,甚至影响板坯切割的正常进行。
        2、切割用介质气体对切割的影响
        (1)燃气切割用燃气及其参数的选取、合理的切割程序等直接影响预热火焰的功率。燃气的种类及其相应的燃值会影响预热火焰的功率,对正常的板坯切割质量和切割过程的影响不大,但燃气中的灰分与水分杂质会产生一定影响。在预热火焰的燃气压力与流量一定的情况下,随着燃气中的灰分与水分杂质含量增加,预热火焰的温度相应降低,板坯的预热时间随之需要延长,严重时可能导致板坯切割过程无法有效进行。当然燃气的流量与压力不满足板坯切割条件时,板坯切割将很受影响。

燃气压力过高将造成过热,在接近顶部的切割面会形成较大的凹槽;燃气压力过低就难以保证切割的顺利进行。
        (2)切割氧气正常板坯切割用氧气纯度不低于99.5%,在板坯火焰切割过程中氧气纯度对切割氧气耗量、切割速度及切割质量的影响比较大。氧气纯度降低,金属在氧气中燃烧效果变差,可能导致切割速度降低,耗氧量增加,切割断面粗糙,挂渣和形成板坯较多毛刺。如果毛刺去除不干净,将会影响热轧钢卷的质量稳定。在切割氧压力一定的条件下,随着高压氧流量的增加,切割速度可以适当提高,当氧流量达到最佳临界值时板坯切割效果也最好。随着高压切割氧压力在一定范围内的提高,氧流量相应增加,能够切割的板厚度也可以增大。当其增加到一临界值,可切割的板坯厚度也达到临界最大值,超过此临界值时,可有效切割的板坯厚度会相应减少。
        3、板坯因素
        (1)连铸板坯到达切割点的温度连铸板坯到达火焰切割机切割点的温度与所浇注钢种的冷却强度和拉速密切相关。连铸浇铸拉速越高,板坯到达切割点的温度越高,板坯预热及切割所必须的煤气及氧气消耗量相应减少;在切割用预热火焰的功率、氧气流量与压力不变的条件下即切割火焰相同的情况下,切割的速度可相应适度地提高,切割所形成的割缝也相应减小;反之亦然。
        (2)铸坯变形与金属中杂质和缺陷的影响板坯变形容易造成板坯切割过程中火焰摆动,与切割粒化水可能相遇,降低切割火焰的温度,进而影响板坯切割的效果。金属中含有的其它杂质对火焰切割有很大影响,有的非金属杂质甚至不能与氧气发生氧化反应造成板坯熔融,致使火焰切割在此处不能有效进行。
        4、操作因素
        (1)切割火焰在切割设备一定的情况下,割炬前的切割氧压力值、切割氧与燃气比例的调节非常关键,必须将割枪火焰调整到最佳(预热火焰功率最适中),过大或过小都会影响板坯的切割效率。如果切割火焰最佳时,燃气用量相对节省,割缝也较小,切割效率高。如果切割火焰调节不好,既不能提高板坯切速,也不能保证切割质量,甚至自动切割可能不能够顺利进行,必须利用人工二次切割。
        (2)切割速度在切割火焰一定的情况下,切割速度对切割效率的影响就非常明显。火焰切割速度要适中,不能过快也不能过慢。切割速度过快将容易导致切割面粗糙内凹和下缘粘渣,严重时将产生后拖和切不透,甚至可能使液态钢水及氧化渣向上沿割缝反冲(也称翻浆),板坯切不断;切割速度过慢,板坯上缘烧塌,下缘挂渣严重,割缝变宽,切割用气体消耗量增加,切割面质量也会很不理想。
        三、提高火焰切割机切割效率的措施
        1、确保切割设备功能的精度建立和完善火焰切割机检修的各项功能精度标准,优化切割程序,加强日常点检和操作维护制度,确保火焰切割机满足良好的工作作业状态。加强切割介质气体的清灰、除水工作,提高切割介质气体的纯净度。
        2、保证切割介质的纯度、压力与流量根据连铸机的主要工作拉速对应需要保证切割的主要工作切速,按照板坯火焰切割的标准正确选取切割气体流量与压力,根据实际切割中风线最清晰且长度最长确定压力合适的参考值。
        3、精心操作,根据切割板坯的实际情况选用合理的工作参数预热火焰是影响火焰切割质量的重要工艺参数,应根据板厚、割嘴种类和质量选用预热火焰功率,预热火焰的功率要根据板厚增加而增大在开始切割之前,通过对切割用燃气及氧气的流量、压力及切割板坯厚度及预热时间的综合控制,将割枪高度、切割火焰的长度和颜色调整到最佳。避免切割火焰的“常明火”和漏气现象以及切割冷却水直接与切割火焰相遇等异常状况,减少噪音和切割气体无功率消耗量。
        结束语
        通过以上一系列的设备技术改造,火焰切割机各系统得到了优化,故障率大为降低,提高了切割质量和自动切割率。
        参考文献:
        [1]蔡开科,程士富.连续铸钢原理与工艺,北京冶金工业出版社,1998
        [2]张鲁阳.冶金机械.重庆大学出版社,2004
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