噴鐵粉切割技術在寶特韶關公司的應用

韋祥建

摘 要：本文分析大方坯連鑄機切割高合金鋼噴鐵粉切割經驗不足，對其進行攻關總結，實現高合金鋼順利切割，增加了特鋼品種生產能力。

關鍵詞：高合金鋼；噴鐵粉切割；品種生產能力

中圖分類號：X75 文獻標識碼：A

寶鋼特鋼韶關有限公司煉鋼分廠連鑄工序大方坯連鑄機生產線是2010年從意大利達涅利公司引進并于2011年10月建成投產的。年設計棒材105萬t，過程采用二級計算機控制。其主要設備有：大包下渣檢測、中包液位自動控制、結晶器液面自動控制、結晶器電磁攪拌技術、末端電磁攪拌技術、動態輕壓下技術、噴號機自動噴號技術等。

1.市場緊缺分析

（1）隨著國家工業化振興，國內制造業崛起，用于加工制造備件的合金模具鋼變得日益緊缺。不少備件制造商不得不到各鋼廠搶購，甚至不惜買回些切廢料進行切分篩選。

（2）眾所周知，高合金模具鋼因合金加入量大，損耗高，過程控制難度大。特別是鑄出的坯子難切斷。

因高合金模具鋼中含有較多的鉻，高溫下切割不銹鋼易產生熔點黏稠的鉻氧化物，黏附在切口面上，阻礙切割氧和鐵的反應，從而使火焰切割過程中斷，所以在切割過程中向切割區域加入鐵粉助燃，以達到切開材料的溫度。

通過清潔、干燥的壓縮氮氣，采用負壓射吸方式，經過不銹鋼管將鐵粉均勻地輸送到割嘴前端的鑄坯上。在切割中通過同步噴出鐵粉起到助燃助熔作用，增加切割燃燒時的氧化反應，對被鑄坯進行預熱，并借助鐵粉在火焰中強烈的氧化反應釋放出大量熱能，使割口上部產生熔化并同時生產熔渣，把割件上部溫度傳到割口下部，才能順利完成切割。致使很多鋼廠生產不了，小部分能生產的也不愿意冒險生產。

（3）寶特韶關大方坯連鑄機目前裝備水平已經達到國內較高水平，若能進一步優化切割工藝，開發生產出像高合金模具鋼類似的市場緊缺的鋼種，必能進一步增強市場競爭力，實現效益最大化。

2.設備改造必要性

（1）鐵粉罐改造必要性。

2014年曾在大方坯連鑄機進行了加裝切割噴鐵粉裝置來滿足高合金鋼的切割要求，但使用效果不理想，主要存在以下問題：

①粉罐體高、罐口小，鐵粉加入困難。罐體頂蓋用螺絲緊固，拆裝麻煩易漏氣；

②鐵粉加入時間長，每罐加入50kg鐵粉耗時15min以上；

③每次恢復使用調試時間過長，需6h～7h以上；

④粉罐體底部為半球形，切割中不利于下粉，切割結束不能很方便地排粉導致積粉多，既容易受潮污染罐體又造成浪費；

⑤下粉開關皮囊橡膠容易硬化，造成關不死而漏粉；

⑥氣動元件及管路簡陋，管路容易漏氣，電磁換向閥閥芯易堵塞，導致噴射不暢或一直漏粉關不死；

⑦管路及噴嘴定位裝置設計不合理，無法準確快捷有效地對準切割嘴火焰，影響切割成功率；

⑧下粉皮囊橡膠開關不可靠，導致送粉介質氮氣壓力難控制，壓力小皮囊橡膠開關關不死漏粉，壓力大將切割火焰吹斜。

配備鐵粉罐如圖1所示。

其外型如保溫壺，上頂是蓋板，用螺絲擰扣緊，內置有鐵粉過濾濾芯，下底為圓弧底形。這種設計首先在線加鐵粉時很麻煩，每次要先擰松螺絲，開蓋將鐵粉倒入。因內置過濾濾芯，線上補粉效率低。其次，因罐底為圓弧狀，鐵粉消耗到距罐身1/3時，鐵粉出粉量變少，被迫又要再添鐵粉。因而每澆次生產結束罐內余粉量大，浪費多。

（2）吹氬氣管路系統改造必要性。之前氮氣管路系統全部使用銅管硬連接，氣壓大或稍有碰撞，接頭處就會出現松脫而漏氣、漏粉的現象。所以必須改變氮氣連接方式，以保證生產過程沒有漏粉漏氣現象。

3.改造的內容

（1）設備的改造

2016年11月對鐵粉罐改造。將原來圓柱體形改為圓錐體。粉罐罐體底部為圓錐體，既有利于下粉，又可以減少鐵粉殘留；粉罐罐體采用碳鋼材質，但內表面必須鍍鉻處理；罐頂開口大，與罐體直徑等同，頂蓋開啟要方便快捷，加粉方便；噴粉電磁閥采用德國FESTO產品，穩定耐用。如圖2所示。

改造后實現了拆裝方便快捷、加粉速度快、密封好不漏粉，鐵粉利用率高等。

氮氣管路改造。將原來硬管連接改換用金屬軟管連接，既方便安裝，又防止接頭松脫漏氣。

（2）工藝上進一步優化

①開澆前務必調試至切割正常。

通常安排每流吊放條冷坯來試切，要求達到以下3點：火線正；能切穿；切縫上口不積粉，切縫下口熔渣凈。試切過程經常會出現以下兩種情況：沒鐵粉出和切坯切不斷。

沒鐵粉出有3種可能：罐子沒鐵粉了，需補加；管路被結塊鐵粉堵塞，需敲擊罐體將結塊物震落排出；控粉電磁閥失效沒打開，通知電工檢查處理。

切不斷坯有兩種可能。噴鐵粉頭角度偏大，致火焰吹斜，切到前限位時切縫下口仍有部分沒切到。此時需將噴粉頭角度調小，適當帶點角度后用切割氧產生的氣流將鐵粉抽吸入為最佳。另一種可能氮氣氣壓過高，氣壓過高同樣會將火焰吹斜，致槍到前限位，切縫下口扔余有部分沒切到。這時需調小氮氣壓力，依據現場具體情況，一般各流總管氣壓控制在4～5bar，進入罐體的氣壓控制在1～2bar。

②扎引錠。

高合金磨具鋼材質偏硬，致時常有坯頭卡死在引錠頭脫不下來的情況。此時扎引錠應注意兩點，一是要保證引錠頭馬蹄口及銅管壁潤滑，應采用高溫潤滑劑替代菜籽油；二是扎引錠可適當多放入些鐵屑，阻止鋼液與馬蹄口黏結。

③開澆。

因模具鋼合金含量高，切割時煙氣濃度大，同時起切看不到其他流進槍情況。因此開澆時應錯開流子來開。

結語

生產高合金模具鋼種風險相對較高，我們應綜合考慮、預防為主，積極通過各種控制手段，逐漸降低風險率。從而實現鑄機“穩定，順行，高產，長壽，高效益”的生產目標。

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