王琳琳，張小兵，成 軍，宋嘉俊
（寶武集團中南鋼鐵廣東韶鋼松山股份有限公司，廣東 韶關(guān) 512123）
摘 要：火焰切割機切割鑄坯時在切口處殘留熔瘤，影響鑄坯質(zhì)量。 通過對韶鋼煉鋼廠方坯連鑄機火焰切割機的改進，設(shè)計增加了一套自動去熔瘤風(fēng)刀裝置，實現(xiàn)方坯鑄坯切割熔瘤自動去除，提高了鑄坯質(zhì)量，滿足軋制需求。
關(guān)鍵詞：連鑄機；火焰切割機；鋼坯；熔瘤；風(fēng)刀
隨著寶武集團中南鋼鐵廣東韶鋼松山股份有限公司（以下簡稱“韶鋼”）產(chǎn)量提高，對成品鋼材質(zhì)量要求隨之提高，高品質(zhì)的鑄坯是軋機生產(chǎn)高質(zhì)量鋼材的保證。 火焰切割機是連鑄機重要的輔助設(shè)備之一。 在連鑄生產(chǎn)過程中，火焰切割機在切割時會產(chǎn)生大量熔瘤附著在鑄坯切割面上，如果采用人工手動去除熔瘤，不僅耗時耗力還需在高溫環(huán)境中作業(yè)，工作效率低，勞動強度大，并且在拉速極快的生產(chǎn)模式下，人工手動操作不能完全去除熔瘤甚至遺漏，致產(chǎn)品產(chǎn)生質(zhì)量缺陷，嚴(yán)重影響鋼材質(zhì)量。
1 設(shè)計背景及必要性
轉(zhuǎn)爐冶煉好的鋼水需要經(jīng)過連鑄機進行鑄坯成型，成型后根據(jù)下道軋制工序的要求，使用火焰切割機對鑄坯按定尺長度進行切割。 在火焰切割機切割鑄坯過程中，高溫融化的鑄坯鋼水形成熔瘤順著切割面向下流淌并附著在鑄坯底部（見圖1），該熔瘤如不去除附著在鑄坯底部去軋制，可致成品鋼材中形成凹坑和內(nèi)部夾雜等質(zhì)量缺陷，最終造成鋼材質(zhì)量降低。
目前，去除鑄坯熔瘤沒有較好的方法，基本采用人工利用刮鏟對鑄坯進行手動去除熔瘤。 操作勞動強度大，效率低，無法滿足實際工作要求。 因此新增一套自動吹熔瘤裝置，從根本上降低員工勞動強度，提高工作效率，滿足現(xiàn)場實際工作要求。
2 改造技術(shù)方案
為了解決現(xiàn)有設(shè)備上的缺陷，對線上火焰切割機進行改造，韶鋼設(shè)計自制了一種連鑄方坯火焰切割機吹熔瘤裝置（見圖 2），安裝在切割機的切割槍側(cè)面。 原理是利用高壓氮氣通過吹熔瘤裝置頭部厚度非常薄的口字形狀的出風(fēng)口噴出，厚度非常薄的口字形狀的出風(fēng)口噴出的強高壓氮氣類似刀切削，故名“吹熔瘤風(fēng)刀裝置”。
裝置主要由氮氣管、擋渣板和風(fēng)刀裝置組成。在火焰切割槍側(cè)面增加一條氮氣管固定在切割車架上，氮氣管為內(nèi)徑 10mm的不銹鋼管，氮氣壓力 1.2MPa。 噴吹裝置由擋渣板和噴吹腔和噴吹風(fēng)嘴組成，噴吹裝置由不銹鋼材料加工形成，噴吹裝置與氮氣管通過螺旋轉(zhuǎn)接頭連接及固定。 經(jīng)過多次試驗，安裝噴吹裝置時噴吹風(fēng)嘴水平線需低于鑄坯底面2mm，該噴吹風(fēng)嘴位置是吹熔瘤的最佳位置，可有效去除切割鋼水熔瘤，去除熔瘤效果達98%以上，檢測鑄坯底面基本無熔瘤粘附。 此技術(shù)方案可滿足現(xiàn)場工作要求，且與火焰切割槍切割鑄坯時同步進行，無需人工再次去除。 裝置可用于160mm × 160mm，250mm× 250mm，250mm × 425mm 等多種鑄坯的斷面。
3 改造具體實施方式
采用不銹鋼材料用機床切削制作一個風(fēng)刀裝置底座以及風(fēng)刀裝置轉(zhuǎn)接頭，將風(fēng)刀裝置底座作成內(nèi)部呈階梯狀的空腔室，氮氣通過空腔室，氮氣壓力逐級升壓。 風(fēng)刀裝置轉(zhuǎn)接頭一端與風(fēng)刀裝置底座通過焊接連接成一體，風(fēng)刀裝置轉(zhuǎn)接頭的另一端攻牙再與外部的氮氣管擰緊連接，使吹熔瘤風(fēng)刀裝置與氮氣管連接固定。 氮氣管被切割車體的氮氣管固定板固定不動，氮氣管固定板焊接在火焰切割槍側(cè)面的火焰切割機車體上（見圖3）。 風(fēng)刀裝置蓋板的內(nèi)部切削制作成長 20mm，寬15mm，厚 1mm的四方形空腔室，風(fēng)刀裝置蓋板與風(fēng)刀裝置底座用蓋板緊固螺栓緊固連成一體，風(fēng)刀裝置蓋板的方形空腔室與風(fēng)刀裝置底座的階梯狀空腔室相向扣在一起，形成完整的密閉空腔室，并在風(fēng)刀頭部形成薄薄的1mm厚的口字形狀，氮氣由氮氣管經(jīng)過吹熔瘤風(fēng)刀裝置的空腔室由此噴出。 當(dāng)外部1.2MPa 的氮氣經(jīng)過空腔室逐級升壓形成強高壓氣體，從厚度非常薄的風(fēng)刀頭部口字形狀噴出，類似刀片一樣產(chǎn)生切削效果，可切削鑄坯橫截面與氮氣。 另外采用不銹鋼材料制作一個擋渣板裝置，擋渣板用緊固螺栓與風(fēng)刀裝置蓋板緊固連接，可以阻擋火焰切割槍切割鑄坯時掉落的切割渣，避免切割渣粘附在風(fēng)刀頭部上影響使用效果。 吹熔瘤風(fēng)刀裝置通過風(fēng)刀裝置轉(zhuǎn)接頭與氮氣管和氮氣管固定板整體固定在火焰切割機的車體上，不跟隨火焰切割槍移動。 通過改變氮氣總管壓力，用于較大斷面去熔瘤。
裝置的具體工作方式為：切割鑄坯時，火焰切割槍將高壓的氧氣和高壓的天然氣混合后進入到切割槍嘴噴出，噴出的高壓混合氣體點燃后產(chǎn)生高能量的火焰對鑄坯進行切割。 同時氮氣管也接通1.2MPa 高壓的氮氣，進入吹熔瘤風(fēng)刀裝置向鑄坯底部噴出。 火焰切割槍切割鑄坯產(chǎn)生的熔瘤順著鑄坯的切割面流淌到鑄坯底部，此時進入吹熔瘤風(fēng)刀裝置 并通過風(fēng)刀頭部噴出的強高壓氮氣像刀片一樣將鑄坯底部的熔瘤噴吹割除掉，確保鑄坯無熔瘤附著。
火焰氣割槍在切割完鑄坯后關(guān)閉燃燒的氣體，氮氣管電磁閥延時1s 后關(guān)閉氮氣，延時 1s可確保鑄坯的熔瘤徹底去除干凈。
4 改造效果
對比火焰切割機改造前后鑄坯斷面熔瘤情況，改造后可以通過氮氣自動吹掃鑄坯切割殘余熔瘤，有效、快捷地將將鑄坯斷面熔瘤去除，無需耗時耗力，降低了員工手工去除熔瘤的勞動強度，提高工作效率，去除熔瘤效果達 98 %以上，確保鑄坯軋制成材質(zhì)量，在連鑄機火焰切割機上具有良好的推廣價值。
5 結(jié)語
鋼材產(chǎn)量提高，對成品鋼材的質(zhì)量要求也隨之提高，要不斷優(yōu)化鑄坯的質(zhì)量。 隨著智能制造時代的到來，每一次改造及優(yōu)化現(xiàn)場設(shè)備都是推動智能制造發(fā)展的腳印。 只有在實踐中不斷探索，不斷地突破瓶頸技術(shù)，才能降低工人的勞動強度，提高設(shè)備的自動化程度。