影響連鑄板坯火焰切割機效率的因素及采取的措施

侯興汶,劉 江

(寶鋼集團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效率的因素及采取的措施

侯興汶,劉 江

(寶鋼集團梅山鋼鐵公司制造管理部,南京210039)

摘 要:對于采用在線火焰切割機進行連鑄板坯切割的煉鋼廠來說,連鑄板坯火焰切割機的切割效率不但和切割設備檢修維護的功能精度密切相關,而且受能源介質氣體和操作參數的選取直接影響,科學合理的板坯切割對連鑄板坯的切割質量、能源消耗和工作環境等的影響十分關鍵。它直接影響著連鑄的技術經濟指標。在分析影響連鑄板坯火焰切割機切割效率的因素基礎上提出提高其切割效率的措施。

關鍵詞:火焰切割機;火焰;板坯;氣體;割嘴;割速;效率

1 引言

對于采用在線火焰切割機進行連鑄板坯切割的煉鋼廠來說,火焰切割機切割效率的高低不但直接影響著切割用能源介質氣體(燃氣和氧氣)消耗量的多少,而且關乎板坯收得率的指標高低,還對切割現場環境的聲光和粉塵污染多少有著必然的因果聯系,最終影響到鋼廠的效益。提高連鑄板坯火焰切割機的效率是煉鋼連鑄板坯切割十分重要的工作。

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

2 影響連鑄板坯火焰切割效率的因素

2.1 切割設備

2.1.1 割嘴型號

割嘴型號與可切割板坯厚度存在一定的關系,割嘴號數越大,可能切割的板坯厚度越厚[2]。正確選取割嘴型號對板坯切割綜合影響十分關鍵。割嘴選擇型號過大,將會造成實際切割過程中燃氣與氧氣的消耗量增加,同時板坯切割過程形成的割縫變大,金屬的切損增加。割嘴選擇型號過小,容易造成切割面傾斜和切割面下緣粘渣,同時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。割嘴高度過低會使切口發生熔塌,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,有時可能發生回火;割嘴高度過高會使板坯預熱面積增加,熱損失增大,降低預熱效果,減慢切割速度且割縫變寬,降低板坯收得率。

2.1.3 切割設備系統的功能精度

切割設備系統的功能精度是提高板坯火焰切割機切割效率的前提。板坯火焰切割機的安裝滿足機械、電器、儀表及切割程序自動化的精度要求和使用的工作環境條件至關重要,如果工作中切割設備的功能精度和工作環境條件發生變化不完全滿足切割要求時,會直接降低切割機的切割效率,甚至影響板坯切割的正常進行。

2.2 切割用介質氣體對切割的影響

2.2.1 燃氣

切割用燃氣及其參數的選取、合理的切割程序等直接影響預熱火焰的功率。

燃氣的種類及其相應的燃值會影響預熱火焰的功率,對正常的板坯切割質量和切割過程的影響不大,但燃氣中的灰分與水分雜質會產生一定影響。在預熱火焰的燃氣壓力與流量一定的情況下,隨著燃氣中的灰分與水分雜質含量增加,預熱火焰的溫度相應降低,板坯的預熱時間隨之需要延長,嚴重時可能導致板坯切割過程無法有效進行。當然燃氣的流量與壓力不滿足板坯切割條件時,板坯切割將很受影響。燃氣壓力過高將造成過熱,在接近頂部的切割面會形成較大的凹槽;燃氣壓力過低就難以保證切割的順利進行。

2.2.2 切割氧氣

正常板坯切割用氧氣純度不低于99.5％,在板坯火焰切割過程中氧氣純度對切割氧氣耗量、切割速度及切割質量的影響比較大。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,將會影響熱軋鋼卷的質量穩定。

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

隨著高壓切割氧壓力在一定范圍內的提高,氧流量相應增加,能夠切割的板厚度也可以增大。當其增加到一臨界值,可切割的板坯厚度也達到臨界最大值,超過此臨界值時,可有效切割的板坯厚度會相應減少。

若切割氧壓力太高,不僅造成資源浪費,而且易發生切割面粗糙和內凹,在切割板坯表面附近都會產生溝槽現象,給后續清渣帶來困難;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 連鑄板坯到達切割點的溫度

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

2.3.2 鑄坯變形與金屬中雜質和缺陷的影響

板坯變形容易造成板坯切割過程中火焰擺動,與切割?；赡芟嘤?降低切割火焰的溫度,進而影響板坯切割的效果。

金屬中含有的其它雜質對火焰切割有很大影響,有的非金屬雜質甚至不能與氧氣發生氧化反應造成板坯熔融,致使火焰切割在此處不能有效進行。

2.4 操作因素

2.4.1 切割火焰

在切割設備一定的情況下,割炬前的切割氧壓力值、切割氧與燃氣比例的調節非常關鍵,必須將割槍火焰調整到最佳(預熱火焰功率最適中),過大或過小都會影響板坯的切割效率。如果切割火焰最佳時,燃氣用量相對節省,割縫也較小,切割效率高。如果切割火焰調節不好,既不能提高板坯切速,也不能保證切割質量,甚至自動切割可能不能夠順利進行,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,切割速度對切割效率的影響就非常明顯?；鹧媲懈钏俣纫m中,不能過快也不能過慢。切割速度過快將容易導致切割面粗糙內凹和下緣粘渣,嚴重時將產生后拖和切不透,甚至可能使液態鋼水及氧化渣向上沿割縫反沖(也稱翻漿),板坯切不斷;切割速度過慢,板坯上緣燒塌,下緣掛渣嚴重,割縫變寬,切割用氣體消耗量增加,切割面質量也會很不理想。

在梅鋼2#連鑄生產厚度210mm的板坯火焰切割機上利用切割火焰(精制煤氣的發熱值、流量與壓力和氧氣的流量與壓力)一定和生產的待切割板坯條件不變的情況下,通過調整切速進行對比試驗如下。

采用尾坯輸出模式下以2.2m/min出坯速度將板坯尾坯到達火焰切割機后,對距離板坯其尾部約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進行割縫效果對比切割,待其空冷72小時到室溫后采用游標卡尺配合手電光線進行板坯實際割縫的現場多次測量后取算術平均值,結果見表1。

表1　板坯切割的情況

板坯切割不同切速產生的板坯割縫的實際效果對比圖取其中一張附圖見圖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的實際冷態割縫。

通過以上對比試驗可以得出結論: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系。在一定的切速區間內,隨著切速的增高割縫逐漸減小,超過某一切速最大臨界值時板坯切不斷。

3 提高火焰切割機切割效率的措施

3.1 確保切割設備功能的精度

正確選擇割嘴型號,建立火焰切割機的設備功能操作及維護的精度標準。根據生產鋼種板坯的種類、厚度規格、長度定尺及其與連鑄機拉速工作范圍,正確選取與切割機工作切速匹配的割嘴型號。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。

建立和完善火焰切割機檢修的各項功能精度標準,優化切割程序,加強日常點檢和操作維護制度,確?；鹧媲懈顧C滿足良好的工作作業狀態。

加強切割介質氣體的清灰、除水工作,提高切割介質氣體的純凈度。

3.2 保證切割介質的純度、壓力與流量

根據連鑄機的主要工作拉速對應需要保證切割的主要工作切速,按照板坯火焰切割的標準正確選取切割氣體流量與壓力,根據實際切割中風線最清晰且長度最長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

(1)切割預熱火焰和切割氣體的流量與壓力一定的情況下,根據連鑄澆鑄板坯的種類、冷卻強度、生產規格和拉速的不同,建立相應的切速設定參考標準,既保證板坯的切割質量,又盡可能地節約切割用燃氣和氧氣消耗量,減少切割板坯產生的聲光持續時間,降低板坯切損。

(2)根據連鑄澆鑄的異常情況對板坯的雜質和變形情況以及板坯切割優化模型的要求優化板坯切割的長度定尺,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,根據切割板坯的實際情況選用合理的工作參數

3.4.1 選擇最佳預熱火焰和切割火焰,消除切割異常情況

預熱火焰是影響火焰切割質量的重要工藝參數,應根據板厚、割嘴種類和質量選用預熱火焰功率,預熱火焰的功率要根據板厚增加而增大[2]。在開始切割之前,通過對切割用燃氣及氧氣的流量、壓力及切割板坯厚度及預熱時間的綜合控制,將割槍高度、切割火焰的長度和顏色調整到最佳。

避免切割火焰的“常明火”和漏氣現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功率消耗量。

3.4.2 合理選擇設定切割速度

在預熱火焰和切割火焰一定的情況下,根據連鑄板坯到達切割點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的增高;反之,適度降低切割速度。根據生產實際情況合理選擇最佳切速標準化作業區間,減少板坯高溫時低切速造成資源浪費或者板坯低溫時高切速切不斷影響板坯切割效率的情況。

4 結論

優化火焰切割機的功能精度及優化的切割程序是提高連鑄板坯火焰切割機切割效率的基礎;通過使用最佳切割預熱火焰及優化的切割操作參數設置,充分利用板坯的實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,減少板坯切割過程中的聲光和粉塵污染,提高板坯火焰切割機切割效率的主要措施。

參考文獻:

[1] 干勇,等.煉鋼-連鑄新技術800問[J].北京:冶金工業出版社,2003.

[2] 于海濤.淺談數控火焰切割機切割質量的控制措施[J].設計技術,2011(1):40-42.

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

作者簡介:侯興汶,工程師,主要從事煉鋼計劃編制工作。

文章編號:1001-5108(2016)01-0045-05

中圖分類號:TD951.1

文獻標識碼:A