小方坯连铸机切割方式对比分析

2021-01-25郭琴

山西冶金 2021年2期

郭琴

（首钢长治钢铁有限公司，山西长治046000）

国内连铸机切割铸坯主要采用两种方式，一种为火焰切割，多用在板坯、异型坯和小方坯连铸机；一种为液压剪，主要用于小方坯连铸机。对于小方坯连铸机而言两种切割方式各有利弊，选择何种切割方式可以满足企业生产经营、组织管理、成本控制和安全环保等工作要求，以便在连铸机生产线投运可满足长期发展需要，本文就此两种方式做一对比分析。

1 火焰切割和液压剪简介

1.1 火焰切割

火焰切割采用有丙烷气、焦炉煤气、天然气、氢气等四种燃烧介质。系统由燃气设备（发生装置或加压装置）、介质管道、介质控制箱、火切机等组成。火切机主要由横移行走机构、摆动臂装置、夹紧臂、氧枪调整装置、割枪等构成，设置在铸坯上方。

1.2 液压剪

液压剪有下部支架支撑或全悬挂式两种，系统由液压剪机、液压泵站、蓄能器组、冷却循环过滤及温控系统、液位控制及控制阀台、管路等组成。全悬挂式由于行走车轮、横移油缸安装在辊道上方，可大大降低水份、氧化铁等杂质对行走机构影响，便于日常维检，必要时可实现在线更换、平移油缸速度在线自动调整，目前多用。

从项目建设一次性投入看，由于液压剪本身价格和配套设备设施多，液压剪系统投入高于火焰切割系统。火焰切割中，氢氧切割采用氢氧发生器制造氢气、氧气作为切割介质，由于一次性投入大，未大规模使用。煤气切割需配套净化系统、加压站等设备设施，一次性投入相对其它燃气高。丙烷气一次性投入最少。从目前各冶金企业连铸设备使用燃气种类看，天然气由于价格高且不稳定，其供应受调配影响，使用的也不多。丙烷气和煤气在火焰切割中使用较多，因此，本文重点就以上两种气体为代表进行对比分析。

2 对比分析

2.1 安全环保方面

不论采用何种燃气切割，火焰切割采用的介质属危化品，均需考虑燃烧介质爆炸的安全风险和切割时产生扬尘而造成大气污染的环保风险。丙烷气需将燃气室建设在厂房外部，解决燃气室离高温火源较近的安全隐患。煤气通过管道输送，但对于煤气压力管道安全管理要求较高。

火焰切割过程不可避免产生扬尘，必须在火切机上方设置除尘装置，这又导致铸坯产生的热量不易扩散，火切机在高温环境下，故障率较频繁，同时也增加了火切机在线点检维护难度。

液压剪在切割过程中不存在烟尘，为避免在线漏油导致火灾发生，液压油可选择水乙二醇等不易燃的介质。相比火焰切割，液压剪每年可减少大量CO2、SO2等有害气体排放。

2.2 适用范围

火焰切割适应性广，异型坯、板坯、小方坯均能切割。液压剪目前只限于165 mm2以下小断面铸坯使用。对于断面在165 mm2以上的小方坯，要求液压剪工作压力较高，目前液压技术尚不能满足。对于断面不大于165 mm2的小方坯连铸机，近年来由于液压剪技术进步，液压剪故障率及维修费率大幅下降，只要温度符合要求(≥850℃)，不论特种钢、合金钢还是普通钢种，剪切均可满足要求。

2.3 对铸坯质量影响

火焰切割时会产生钢渣挂在铸坯底部，必要时钢渣可用事故割枪手动处理，一般对下道轧制工序影响不大，不需设置去渣设备。

液压剪剪切铸坯时，剪切断面较平整，会发生3~5 mm变形量，对铸坯内部质量无影响，不影响轧机进钢。

2.4 切割速度

火焰切割割断一支铸坯用时20~40 s，液压剪用时≤15 s，切割速度相比液压剪较火切机快10~30 s，对于后续直轧或铸坯轧制温度有要求的，液压剪减少了铸坯的热量流失。

2.5 运行费用

火焰切割运行费用主要由三部分组成，一是气体消耗（含割枪割嘴）、人材机等运行费用约为1.2元/吨钢（需要说明的是，气体消耗是以本环节实际消耗计算的；如采用煤气切割，企业不产生外部费用，但是在内部核算时需依据煤气的使用量核算生产成本）。二是火切机及备件费用，参考1台六机六流小方坯连铸机，火切机及备件每年费用约5万元。三是铸坯割缝损失，丙烷气切割小方坯割缝为3.5 mm左右（煤气切割割缝大一些，约为5 mm左右），吨钢金属损失约为0.29~0.41 kg。

液压剪运行费用包括电费、备件费、维修费、液压油费。以一台六机六流连铸机为例，电费约为0.45元/t钢，备件费约为0.4元/t钢，液压油费约为0.2元/t钢，维修费约为0.1元/t钢，总计约1.15元/t钢。液压剪剪切铸坯没有割缝，大大地减少了铸坯损失。

2.6 日常维护

丙烷气在钢瓶中以液态形式存在，从钢瓶出来后变为气态输送，如燃气室在厂房外，存在传输距离长，在环境温度过低时，部分气态丙烷又会变成液态，气源不稳定直接影响铸坯切割，需增加伴热输送(比如采用电伴热)装置输送。焦炉煤气因其中含有较多杂质，管道容易堵塞。部分钢厂设计之初釆用焦炉煤气切割铸坯，在生产过程中因无法改善这一问题，随后改为丙烷气切割铸坯。如果想使用焦炉煤气，一种方法是提高煤气压力到0.6 MPa，必要时定期更换煤气管道。对于火切机由于其结构简单，更换方便快捷，备件装配精度要求也较低，在维护过程中，对维修人员的技能要求不高。

液压剪对检修人员主要在液压知识和现场故障排除技能方面要求较高。液压剪备件的装配、液压站设备日常的维护和管理也是现场管理的一项重要工作，因此需配备技能较高、具备一定液压方面专业知识的人员维护设备。