影響連鑄板坯火焰切割機(jī)效率的因素及采取的措施

侯興汶,劉 江

(寶鋼集團(tuán)梅山鋼鐵公司制造管理部,南京210039)

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影響連鑄板坯火焰切割機(jī)效率的因素及采取的措施

侯興汶,劉 江

(寶鋼集團(tuán)梅山鋼鐵公司制造管理部,南京210039)

摘 要:對(duì)于采用在線火焰切割機(jī)進(jìn)行連鑄板坯切割的煉鋼廠來(lái)說(shuō),連鑄板坯火焰切割機(jī)的切割效率不但和切割設(shè)備檢修維護(hù)的功能精度密切相關(guān),而且受能源介質(zhì)氣體和操作參數(shù)的選取直接影響,科學(xué)合理的板坯切割對(duì)連鑄板坯的切割質(zhì)量、能源消耗和工作環(huán)境等的影響十分關(guān)鍵。它直接影響著連鑄的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。在分析影響連鑄板坯火焰切割機(jī)切割效率的因素基礎(chǔ)上提出提高其切割效率的措施。

關(guān)鍵詞:火焰切割機(jī);火焰;板坯;氣體;割嘴;割速;效率

1 引言

對(duì)于采用在線火焰切割機(jī)進(jìn)行連鑄板坯切割的煉鋼廠來(lái)說(shuō),火焰切割機(jī)切割效率的高低不但直接影響著切割用能源介質(zhì)氣體(燃?xì)夂脱鯕?消耗量的多少,而且關(guān)乎板坯收得率的指標(biāo)高低,還對(duì)切割現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的聲光和粉塵污染多少有著必然的因果聯(lián)系,最終影響到鋼廠的效益。提高連鑄板坯火焰切割機(jī)的效率是煉鋼連鑄板坯切割十分重要的工作。

板坯火焰切割的過(guò)程:利用可燃?xì)怏w與低壓氧氣混合燃燒火焰的能量將板坯金屬加熱至燃點(diǎn),然后打開(kāi)氧氣閥門,向達(dá)到燃點(diǎn)的切割區(qū)域噴射高純度、高壓力的氧氣,使該區(qū)域的金屬充分燃燒,并釋放大量的熱能。在燃燒的過(guò)程中形成的熔渣被高壓氧氣流吹除。燃燒過(guò)程中釋放的熱量同預(yù)熱火焰在一起,繼續(xù)將切割區(qū)下部及切割前進(jìn)方向的金屬元素加熱至燃點(diǎn),使燃燒連續(xù),直至完成切割全過(guò)程[1]。

2 影響連鑄板坯火焰切割效率的因素

2.1 切割設(shè)備

2.1.1 割嘴型號(hào)

割嘴型號(hào)與可切割板坯厚度存在一定的關(guān)系,割嘴號(hào)數(shù)越大,可能切割的板坯厚度越厚[2]。正確選取割嘴型號(hào)對(duì)板坯切割綜合影響十分關(guān)鍵。割嘴選擇型號(hào)過(guò)大,將會(huì)造成實(shí)際切割過(guò)程中燃?xì)馀c氧氣的消耗量增加,同時(shí)板坯切割過(guò)程形成的割縫變大,金屬的切損增加。割嘴選擇型號(hào)過(guò)小,容易造成切割面傾斜和切割面下緣粘渣,同時(shí)板坯的切速不能太快,否則容易造成板坯切不斷的情況,增加二次切割的幾率。

2.1.2 割嘴高度

割嘴高度指割嘴到待切板坯的距離。割嘴高度過(guò)低會(huì)使切口發(fā)生熔塌,切割面上緣熔化或呈珠鏈狀,飛濺的熔渣易反沖,掛渣堵塞割嘴,有時(shí)可能發(fā)生回火;割嘴高度過(guò)高會(huì)使板坯預(yù)熱面積增加,熱損失增大,降低預(yù)熱效果,減慢切割速度且割縫變寬,降低板坯收得率。

2.1.3 切割設(shè)備系統(tǒng)的功能精度

切割設(shè)備系統(tǒng)的功能精度是提高板坯火焰切割機(jī)切割效率的前提。板坯火焰切割機(jī)的安裝滿足機(jī)械、電器、儀表及切割程序自動(dòng)化的精度要求和使用的工作環(huán)境條件至關(guān)重要,如果工作中切割設(shè)備的功能精度和工作環(huán)境條件發(fā)生變化不完全滿足切割要求時(shí),會(huì)直接降低切割機(jī)的切割效率,甚至影響板坯切割的正常進(jìn)行。

2.2 切割用介質(zhì)氣體對(duì)切割的影響

2.2.1 燃?xì)?/p>

切割用燃?xì)饧捌鋮?shù)的選取、合理的切割程序等直接影響預(yù)熱火焰的功率。

燃?xì)獾姆N類及其相應(yīng)的燃值會(huì)影響預(yù)熱火焰的功率,對(duì)正常的板坯切割質(zhì)量和切割過(guò)程的影響不大,但燃?xì)庵械幕曳峙c水分雜質(zhì)會(huì)產(chǎn)生一定影響。在預(yù)熱火焰的燃?xì)鈮毫εc流量一定的情況下,隨著燃?xì)庵械幕曳峙c水分雜質(zhì)含量增加,預(yù)熱火焰的溫度相應(yīng)降低,板坯的預(yù)熱時(shí)間隨之需要延長(zhǎng),嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致板坯切割過(guò)程無(wú)法有效進(jìn)行。當(dāng)然燃?xì)獾牧髁颗c壓力不滿足板坯切割條件時(shí),板坯切割將很受影響。燃?xì)鈮毫^(guò)高將造成過(guò)熱,在接近頂部的切割面會(huì)形成較大的凹槽;燃?xì)鈮毫^(guò)低就難以保證切割的順利進(jìn)行。

2.2.2 切割氧氣

正常板坯切割用氧氣純度不低于99.5％,在板坯火焰切割過(guò)程中氧氣純度對(duì)切割氧氣耗量、切割速度及切割質(zhì)量的影響比較大。氧氣純度降低,金屬在氧氣中燃燒效果變差,可能導(dǎo)致切割速度降低,耗氧量增加,切割斷面粗糙,掛渣和形成板坯較多毛刺。如果毛刺去除不干凈,將會(huì)影響熱軋鋼卷的質(zhì)量穩(wěn)定。

在切割氧壓力一定的條件下,隨著高壓氧流量的增加,切割速度可以適當(dāng)提高,當(dāng)氧流量達(dá)到最佳臨界值時(shí)板坯切割效果也最好。

隨著高壓切割氧壓力在一定范圍內(nèi)的提高,氧流量相應(yīng)增加,能夠切割的板厚度也可以增大。當(dāng)其增加到一臨界值,可切割的板坯厚度也達(dá)到臨界最大值,超過(guò)此臨界值時(shí),可有效切割的板坯厚度會(huì)相應(yīng)減少。

若切割氧壓力太高,不僅造成資源浪費(fèi),而且易發(fā)生切割面粗糙和內(nèi)凹,在切割板坯表面附近都會(huì)產(chǎn)生溝槽現(xiàn)象,給后續(xù)清渣帶來(lái)困難;切割氧壓力太低,容易造成切割面傾斜和下緣粘渣,切割面有較厚的鱗片熔入難以去除。

2.3 板坯因素

2.3.1 連鑄板坯到達(dá)切割點(diǎn)的溫度

連鑄板坯到達(dá)火焰切割機(jī)切割點(diǎn)的溫度與所澆注鋼種的冷卻強(qiáng)度和拉速密切相關(guān)。連鑄澆鑄拉速越高,板坯到達(dá)切割點(diǎn)的溫度越高,板坯預(yù)熱及切割所必須的煤氣及氧氣消耗量相應(yīng)減少;在切割用預(yù)熱火焰的功率、氧氣流量與壓力不變的條件下即切割火焰相同的情況下,切割的速度可相應(yīng)適度地提高,切割所形成的割縫也相應(yīng)減小;反之亦然。

2.3.2 鑄坯變形與金屬中雜質(zhì)和缺陷的影響

板坯變形容易造成板坯切割過(guò)程中火焰擺動(dòng),與切割粒化水可能相遇,降低切割火焰的溫度,進(jìn)而影響板坯切割的效果。

金屬中含有的其它雜質(zhì)對(duì)火焰切割有很大影響,有的非金屬雜質(zhì)甚至不能與氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)造成板坯熔融,致使火焰切割在此處不能有效進(jìn)行。

2.4 操作因素

2.4.1 切割火焰

在切割設(shè)備一定的情況下,割炬前的切割氧壓力值、切割氧與燃?xì)獗壤恼{(diào)節(jié)非常關(guān)鍵,必須將割槍火焰調(diào)整到最佳(預(yù)熱火焰功率最適中),過(guò)大或過(guò)小都會(huì)影響板坯的切割效率。如果切割火焰最佳時(shí),燃?xì)庥昧肯鄬?duì)節(jié)省,割縫也較小,切割效率高。如果切割火焰調(diào)節(jié)不好,既不能提高板坯切速,也不能保證切割質(zhì)量,甚至自動(dòng)切割可能不能夠順利進(jìn)行,必須利用人工二次切割。

2.4.2 切割速度

在切割火焰一定的情況下,切割速度對(duì)切割效率的影響就非常明顯。火焰切割速度要適中,不能過(guò)快也不能過(guò)慢。切割速度過(guò)快將容易導(dǎo)致切割面粗糙內(nèi)凹和下緣粘渣,嚴(yán)重時(shí)將產(chǎn)生后拖和切不透,甚至可能使液態(tài)鋼水及氧化渣向上沿割縫反沖(也稱翻漿),板坯切不斷;切割速度過(guò)慢,板坯上緣燒塌,下緣掛渣嚴(yán)重,割縫變寬,切割用氣體消耗量增加,切割面質(zhì)量也會(huì)很不理想。

在梅鋼2#連鑄生產(chǎn)厚度210mm的板坯火焰切割機(jī)上利用切割火焰(精制煤氣的發(fā)熱值、流量與壓力和氧氣的流量與壓力)一定和生產(chǎn)的待切割板坯條件不變的情況下,通過(guò)調(diào)整切速進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)如下。

采用尾坯輸出模式下以2.2m/min出坯速度將板坯尾坯到達(dá)火焰切割機(jī)后,對(duì)距離板坯其尾部約800mm處使用同一割槍相同切割火焰,單槍以不同的切速依次連續(xù)進(jìn)行割縫效果對(duì)比切割,待其空冷72小時(shí)到室溫后采用游標(biāo)卡尺配合手電光線進(jìn)行板坯實(shí)際割縫的現(xiàn)場(chǎng)多次測(cè)量后取算術(shù)平均值,結(jié)果見(jiàn)表1。

表1　板坯切割的情況

板坯切割不同切速產(chǎn)生的板坯割縫的實(shí)際效果對(duì)比圖取其中一張附圖見(jiàn)圖1。

此圖從上向下看(即從板坯頭部到板坯尾部的方向)依次分別為切速220mm/min、 300mm/min～360mm/min、400mm/min～450mm/min、480mm/min～510mm/min、520mm/min的實(shí)際冷態(tài)割縫。

通過(guò)以上對(duì)比試驗(yàn)可以得出結(jié)論:同一板坯在相同的切割火焰不同的切速下割縫的大小存在著明顯的關(guān)系。在一定的切速區(qū)間內(nèi),隨著切速的增高割縫逐漸減小,超過(guò)某一切速最大臨界值時(shí)板坯切不斷。

3 提高火焰切割機(jī)切割效率的措施

3.1 確保切割設(shè)備功能的精度

正確選擇割嘴型號(hào),建立火焰切割機(jī)的設(shè)備功能操作及維護(hù)的精度標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)生產(chǎn)鋼種板坯的種類、厚度規(guī)格、長(zhǎng)度定尺及其與連鑄機(jī)拉速工作范圍,正確選取與切割機(jī)工作切速匹配的割嘴型號(hào)。割嘴的選型還須滿足切割用氣體所需的流量與壓力條件,適度減少割嘴切割能力的冗余系數(shù)。

建立和完善火焰切割機(jī)檢修的各項(xiàng)功能精度標(biāo)準(zhǔn),優(yōu)化切割程序,加強(qiáng)日常點(diǎn)檢和操作維護(hù)制度,確?；鹧媲懈顧C(jī)滿足良好的工作作業(yè)狀態(tài)。

加強(qiáng)切割介質(zhì)氣體的清灰、除水工作,提高切割介質(zhì)氣體的純凈度。

3.2 保證切割介質(zhì)的純度、壓力與流量

根據(jù)連鑄機(jī)的主要工作拉速對(duì)應(yīng)需要保證切割的主要工作切速,按照板坯火焰切割的標(biāo)準(zhǔn)正確選取切割氣體流量與壓力,根據(jù)實(shí)際切割中風(fēng)線最清晰且長(zhǎng)度最長(zhǎng)確定壓力合適的參考值。

3.3 充分利用板坯的條件使用適合的切割操作參數(shù)

(1)切割預(yù)熱火焰和切割氣體的流量與壓力一定的情況下,根據(jù)連鑄澆鑄板坯的種類、冷卻強(qiáng)度、生產(chǎn)規(guī)格和拉速的不同,建立相應(yīng)的切速設(shè)定參考標(biāo)準(zhǔn),既保證板坯的切割質(zhì)量,又盡可能地節(jié)約切割用燃?xì)夂脱鯕庀牧?減少切割板坯產(chǎn)生的聲光持續(xù)時(shí)間,降低板坯切損。

(2)根據(jù)連鑄澆鑄的異常情況對(duì)板坯的雜質(zhì)和變形情況以及板坯切割優(yōu)化模型的要求優(yōu)化板坯切割的長(zhǎng)度定尺,提高連鑄板坯切割的一次合同定尺符合率,減少下線二次切割板坯的比率。

3.4 精心操作,根據(jù)切割板坯的實(shí)際情況選用合理的工作參數(shù)

3.4.1 選擇最佳預(yù)熱火焰和切割火焰,消除切割異常情況

預(yù)熱火焰是影響火焰切割質(zhì)量的重要工藝參數(shù),應(yīng)根據(jù)板厚、割嘴種類和質(zhì)量選用預(yù)熱火焰功率,預(yù)熱火焰的功率要根據(jù)板厚增加而增大[2]。在開(kāi)始切割之前,通過(guò)對(duì)切割用燃?xì)饧把鯕獾牧髁?、壓力及切割板坯厚度及預(yù)熱時(shí)間的綜合控制,將割槍高度、切割火焰的長(zhǎng)度和顏色調(diào)整到最佳。

避免切割火焰的“常明火”和漏氣現(xiàn)象以及切割冷卻水直接與切割火焰相遇等異常狀況,減少噪音和切割氣體無(wú)功率消耗量。

3.4.2 合理選擇設(shè)定切割速度

在預(yù)熱火焰和切割火焰一定的情況下,根據(jù)連鑄板坯到達(dá)切割點(diǎn)的溫度條件合理選擇切割速度,板坯溫度越高,切速的選擇適度相應(yīng)的增高;反之,適度降低切割速度。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況合理選擇最佳切速標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)區(qū)間,減少板坯高溫時(shí)低切速造成資源浪費(fèi)或者板坯低溫時(shí)高切速切不斷影響板坯切割效率的情況。

4 結(jié)論

優(yōu)化火焰切割機(jī)的功能精度及優(yōu)化的切割程序是提高連鑄板坯火焰切割機(jī)切割效率的基礎(chǔ);通過(guò)使用最佳切割預(yù)熱火焰及優(yōu)化的切割操作參數(shù)設(shè)置,充分利用板坯的實(shí)際溫度條件精心操作,是降低切割所用的煤氣、氧氣總耗與板坯切損,減少板坯切割過(guò)程中的聲光和粉塵污染,提高板坯火焰切割機(jī)切割效率的主要措施。

參考文獻(xiàn):

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信息

Factors and Measures for Improving Cutting Efficiency of Continuous Slabs Torch Cutting Machine

HOU Xing-wen,LIU Jiang
(Manufacturing Management Department of Meishan Iron&Steel Corp.,Baosteel Group,Nanjing,210039,China)

Abstract:As far as those making steel plants adopted Torch Cutting Machine to cut continuous slabs online cocerned.Cutting efficiency of Torch Cutting Machine is closely related with not only functional presion of cutting equipment in repair and maintenance but also setting of energy medium gas and operating parameter.Scientific slab cutting is very critical to cutting quality,the consumption of energy and working environment,etc.It will directly affect technical-and-economic indexs of continuous casting.This paper analysed affection factors about Cutting efficiency of Torch Cutting Machine and suplied measures in order to improve its efficiency.

Key words:Torch Cutting Machine;torch;slab;gas;cutting tip;cutting speed;efficiency

作者簡(jiǎn)介:侯興汶,工程師,主要從事煉鋼計(jì)劃編制工作。

文章編號(hào):1001-5108(2016)01-0045-05

中圖分類號(hào):TD951.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A