全自動(dòng)電弧噴號(hào)機(jī)在馬鋼大圓坯連鑄機(jī)上的應(yīng)用

徐林林，朱智，阿海軍

（馬鞍山鋼鐵股份公司特鋼公司，安徽馬鞍山 243000）

經(jīng)驗(yàn)交流

全自動(dòng)電弧噴號(hào)機(jī)在馬鋼大圓坯連鑄機(jī)上的應(yīng)用

徐林林，朱智，阿海軍

（馬鞍山鋼鐵股份公司特鋼公司，安徽馬鞍山 243000）

介紹了馬鋼大圓坯連鑄機(jī)上使用的國(guó)產(chǎn)全自動(dòng)電弧噴號(hào)機(jī)的基本參數(shù)、工作原理、系統(tǒng)組成、功能特點(diǎn)，以及調(diào)試過(guò)程中的噴涂材料的選擇和機(jī)構(gòu)改造。實(shí)踐證明，國(guó)產(chǎn)噴號(hào)機(jī)應(yīng)用效果良好，噴號(hào)質(zhì)量穩(wěn)定，維護(hù)量較小，投資少。

圓坯；連鑄機(jī)；電弧噴號(hào)機(jī)；噴涂材料

1 引言

馬鞍山鋼鐵股份公司特鋼公司新建1條五機(jī)五流大圓坯連鑄機(jī)生產(chǎn)線，在南、北兩個(gè)不同的出坯方向各配置了1套國(guó)產(chǎn)全自動(dòng)電弧圓坯噴號(hào)機(jī)。自動(dòng)噴號(hào)機(jī)實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同規(guī)格圓坯端面進(jìn)行自動(dòng)、連續(xù)噴號(hào)，保證每根鑄坯都有唯一的編號(hào)與之對(duì)應(yīng)。根據(jù)連鑄機(jī)二級(jí)系統(tǒng)的預(yù)先設(shè)置，可以把編號(hào)包含年號(hào)、爐號(hào)、流號(hào)、坯號(hào)以及鋼種代碼等相關(guān)信息編碼指令傳輸給噴號(hào)機(jī)的PLC系統(tǒng)，從而控制噴號(hào)機(jī)的噴嘴做相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)，在圓坯端面形成編碼，方便后續(xù)質(zhì)量檢驗(yàn)過(guò)程，及用戶(hù)在使用過(guò)程中發(fā)生質(zhì)量異議時(shí)根據(jù)噴號(hào)字符追溯生產(chǎn)此坯的相關(guān)信息，及早發(fā)現(xiàn)并解決生產(chǎn)設(shè)備中所出現(xiàn)的問(wèn)題，并加以改善，提高產(chǎn)品質(zhì)量［1-2］。

2 全自動(dòng)電弧圓坯噴號(hào)機(jī)概況

2.1 基本技術(shù)參數(shù)

根據(jù)大圓坯連鑄機(jī)最大拉速時(shí)的出坯速度要求，要求至少1 min內(nèi)必須完成1根連鑄坯的噴號(hào)。綜合考慮該圓坯連鑄生產(chǎn)線的流數(shù)、斷面規(guī)格、拉速等因素，噴號(hào)機(jī)的技術(shù)參數(shù)如表1所示。

2.2 圓坯噴號(hào)機(jī)工作原理及流程

噴號(hào)機(jī)主要利用電弧融化金屬，利用壓縮空氣霧化并噴射到鑄坯端面上附著形成標(biāo)識(shí)的原理制成。將兩根金屬絲由送絲裝置連續(xù)地送進(jìn)到導(dǎo)電嘴中，導(dǎo)電嘴接上直流電源的正負(fù)極；在金屬絲端部接觸短路的瞬間引燃電弧，兩金屬絲的末端保持合適的距離，可獲得穩(wěn)定的電弧區(qū)域，電弧熱連續(xù)融化送進(jìn)的金屬絲，同時(shí)從噴嘴中噴射出的高速壓縮空氣流使熔化的金屬熔滴脫離金屬絲并霧化成細(xì)小的微粒并噴射到圓坯的端面，留下字痕，從而達(dá)到標(biāo)識(shí)鑄坯的目的［3］。標(biāo)識(shí)控制采用伺服電機(jī)控制噴槍的移動(dòng)可得到相應(yīng)的標(biāo)識(shí)，標(biāo)識(shí)可通過(guò)操作人員輸入或者連鑄二級(jí)系統(tǒng)自動(dòng)生成，通過(guò)系統(tǒng)通訊的方式傳輸?shù)絿娞?hào)機(jī)的PLC中［4］。噴號(hào)機(jī)的噴號(hào)流程如圖1所示。

表1 電弧圓坯噴號(hào)機(jī)基本技術(shù)參數(shù)

圖1 全自動(dòng)噴號(hào)機(jī)噴號(hào)流程

2.3 系統(tǒng)組成

主要機(jī)械部件為噴號(hào)處理系統(tǒng)、噴涂控制系統(tǒng)、移動(dòng)裝置及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、鑄坯檢測(cè)裝置等。全自動(dòng)電弧噴號(hào)機(jī)安裝示意如圖2所示。

圖2 全自動(dòng)電弧噴號(hào)機(jī)結(jié)構(gòu)組成

噴號(hào)處理系統(tǒng)是噴號(hào)機(jī)的核心部件，分為送絲裝置、電弧控制裝置、噴頭3部分。兩路金屬絲分裝在兩個(gè)絲盤(pán)上，經(jīng)保護(hù)管送到送絲機(jī)上，送絲機(jī)由直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)送絲輪帶動(dòng)金屬絲送到噴頭處；電弧控制裝置由電弧電源和電氣控制系統(tǒng)組成，可控制電弧的大小和送絲量的大?。粐婎^是系統(tǒng)的核心零件，金屬絲送到噴頭處時(shí)短接產(chǎn)生電弧，融化金屬，通入壓縮空氣，霧化液態(tài)金屬后噴射出去。噴頭屬于易耗品，由于工作位置在距離鋼坯的最前端，接近具有較高表面溫度的鋼坯，工作環(huán)境最為惡劣。

噴涂控制系統(tǒng)即噴號(hào)機(jī)的寫(xiě)字裝置。驅(qū)動(dòng)噴頭做指定軌跡運(yùn)動(dòng)的裝置，由十字平臺(tái)和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成。X、Y兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)均由可做插補(bǔ)運(yùn)算的位控模塊控制，兩臺(tái)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲桿傳動(dòng)，帶動(dòng)噴頭在平面內(nèi)走出需要的軌跡。

移動(dòng)裝置及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包含橫移和縱移系統(tǒng)。橫移系統(tǒng)用來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)身作橫向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)字位的移動(dòng)，采用滾輪導(dǎo)向，由伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，采用齒輪齒條傳遞動(dòng)力。縱移系統(tǒng)用來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)身作縱向運(yùn)動(dòng)，使噴號(hào)機(jī)靠近鑄坯。采用精密線性導(dǎo)軌導(dǎo)向，由變頻控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，采用齒輪齒條傳遞動(dòng)力。

鑄坯檢測(cè)裝置。噴號(hào)機(jī)外箱體前方裝有傳導(dǎo)桿，傳導(dǎo)桿后有信號(hào)檢測(cè)裝置，采用接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)，靠近鑄坯時(shí)，可以檢測(cè)噴號(hào)機(jī)縱向移動(dòng)的距離，以得到需要的噴號(hào)和檢測(cè)距離，同時(shí)可達(dá)到自動(dòng)校準(zhǔn)機(jī)身與鑄坯間距的效果。

2.4 主要功能特點(diǎn)

1）能夠以全自動(dòng)、半自動(dòng)、手動(dòng)模式下完成給定的鑄坯標(biāo)識(shí)。2）監(jiān)控畫(huà)面可對(duì)整個(gè)噴號(hào)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。3）根據(jù)生產(chǎn)車(chē)間的要求可任意設(shè)置鑄坯標(biāo)識(shí)的號(hào)碼，獲得需要的標(biāo)識(shí)字符。4）根據(jù)不同規(guī)格的斷面，自由調(diào)整標(biāo)識(shí)字符字體、字號(hào)以及微調(diào)噴號(hào)的相對(duì)位置。5）標(biāo)識(shí)號(hào)碼可由系統(tǒng)內(nèi)工控機(jī)輸入，也可由從鑄機(jī)系統(tǒng)用通訊的方式傳入。6）自動(dòng)統(tǒng)計(jì)標(biāo)識(shí)的鑄坯根數(shù)。7）具備歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)功能。

3 噴號(hào)機(jī)安裝調(diào)試

馬鋼特鋼公司采購(gòu)的2套全自動(dòng)電弧噴號(hào)機(jī)從2011年11月安裝就位，在調(diào)試使用的過(guò)程中陸續(xù)出現(xiàn)了一些問(wèn)題。

由于廠房空間限制，圓坯連鑄機(jī)的出坯輥道比較緊湊，連鑄坯通過(guò)橫向移鋼機(jī)吊運(yùn)到噴號(hào)位置時(shí)，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)在線測(cè)溫溫度為650℃左右，而噴號(hào)機(jī)使用的噴涂材料是純鋁絲（熔點(diǎn)660℃），接近鑄坯在噴號(hào)位置的溫度，故噴嘴處的鋁絲在電弧還沒(méi)有加熱的情況下就已經(jīng)軟化并慢慢融化，在電弧的加熱下，噴出來(lái)的字符模糊不清，有重影現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)反復(fù)對(duì)比調(diào)試，選擇熔點(diǎn)較高的銅絲（熔點(diǎn)1 083℃）代替鋁絲，噴出的字符清晰，字符筆劃邊緣沒(méi)有模糊、羽化的現(xiàn)象，噴號(hào)模糊問(wèn)題得到解決。

噴絲由鋁絲改為銅絲后，噴絲材質(zhì)仍較軟，另外，送絲導(dǎo)管較長(zhǎng)，較軟的噴絲在喂絲過(guò)程中阻力較大，發(fā)生彎曲，形成堵絲。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)分析送絲機(jī)構(gòu)的工作原理，噴絲通過(guò)一排小齒輪導(dǎo)向把噴絲喂入送絲電機(jī)，在送絲電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下把噴絲經(jīng)由一段導(dǎo)管導(dǎo)引到噴嘴處，完成整個(gè)送絲過(guò)程。經(jīng)觀察，在送絲導(dǎo)管的前后經(jīng)常出現(xiàn)堵絲。為此，通過(guò)兩種方案來(lái)解決堵絲難題：1）選擇一種新的噴絲，兼顧噴絲的熔點(diǎn)，熔點(diǎn)不能太低，不然噴號(hào)易模糊，噴絲物理屬性不能太軟，太軟易堵絲。最終選擇一種鋁銅合金噴絲，兼顧熔點(diǎn)和硬度兩方面的要求。2）對(duì)送絲機(jī)構(gòu)進(jìn)行改造，把送絲電機(jī)前置，由噴絲導(dǎo)管的入口端移到出口端，這樣改送絲機(jī)構(gòu)為拉絲機(jī)構(gòu)，運(yùn)行易堵絲的問(wèn)題基本解決。

4 使用效果

馬鋼大圓坯連鑄機(jī)配套使用的噴號(hào)機(jī)經(jīng)過(guò)不斷技術(shù)改進(jìn)，噴號(hào)質(zhì)量得到穩(wěn)定。國(guó)產(chǎn)全自動(dòng)電弧噴號(hào)機(jī)維護(hù)量較小，投資只是進(jìn)口噴號(hào)機(jī)的30%。噴號(hào)機(jī)的使用，提升了標(biāo)識(shí)質(zhì)量，提高了產(chǎn)品的客戶(hù)滿意度，滿足了生產(chǎn)要求，增強(qiáng)了企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

［1］姜曉勇，項(xiàng)占琴，梁劍新.熱軋鋼坯噴號(hào)機(jī)的研制［J］.工程設(shè)計(jì)，2001（4）：191-194．

［2］張利軍,蔡晉輝，顏志剛，等.全自動(dòng)熱鋼坯噴號(hào)機(jī)組控制系統(tǒng)［J］.中國(guó)冶金，2007（12）：46-49．

［3］歐陽(yáng)新民,陳學(xué)明.板坯噴號(hào)機(jī)橫梁變形的矯正［J］.機(jī)械工程師，2009（4）：137-138．

［4］宋長(zhǎng)榮,程紹娟，時(shí)義祥，等.自動(dòng)噴號(hào)機(jī)在濟(jì)鋼中板精整生產(chǎn)線上的應(yīng)用［J］.山東冶金，2004，26（Z）：80-81．

TF341.6

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：1004-4620（2014）01-0072-02

2013-09-27

徐林林，男，1981年生，2007年畢業(yè)于沈陽(yáng)航空航天大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)及理論專(zhuān)業(yè)，碩士。現(xiàn)為馬鋼股份特鋼公司工程師，從事圓坯連鑄機(jī)設(shè)備管理工作。