淺談板坯連鑄火焰切割機結構設計

周紅梅

（揚州宏誠冶金設備有限公司，江蘇 揚州 225200）

板坯連鑄火焰切割是板坯連鑄的尾部工序，把矯直的連鑄熱坯切割成所需的固定長度。能在高溫連續生產條件下，快速完成定尺切割。該切割機由切割車大車架、大車行走傳動、割槍小車、同步機構、粒化水裝置、配管系統、行程控制系統、拖鏈、切割車防熱裝置、能介控制系統等主要部件組成。火焰切割機是通過位于切割機大車架下部，能夠控制伸縮的下壓機構，接觸流動的凝固鑄坯，帶動整個火焰切割機同鑄坯同步運動。位于大車架前部布置兩臺能夠水平移動的割槍小車，割槍小車上各配備一把水冷重型割槍與割嘴，通過與鑄坯的相對水平運動完成切斷鋼坯的任務。

1 與火焰切割機相關的設計參數

鑄機參數：1機2流；流間距：6500mm。鑄坯斷面規格：厚度：210、230mm；寬度：900～1650mm；鑄坯切割溫度：≥800℃；切割鋼種：普碳鋼，低合金鋼，彈簧鋼；鑄坯拉速：0.8～1.8m/min；切割燃氣介質：液化石油氣。

2 火焰切割機的結構設計

（1）大車架是板坯火焰切割機的主體承載車體，所有的設備部件都安裝在此。車架上。該車架需要承載5噸以上的設備重量，并且長期位于高溫鋼坯上方。將大車架設計成能夠水冷循環的水冷箱，用厚鍋爐鋼拼焊，中間布置多排立板，與若干圓鋼支撐加固，形成獨立的水循環通道。車架采用整體回火處理。進出水口位置設計高差，給循環水面至箱頂留有部分的空間，防止高溫下斷流時蒸汽爆裂車箱，與低溫下結冰凍裂車箱。

（2）大車行走傳動共兩套，左右對稱，各由帶制動的交流變頻電機（制動器 DC24V）和直聯型斜齒輪、螺旋錐齒輪減速器組成。其輸出軸為空心軸，套裝在切割機的兩個主動車輪軸上。并有法蘭與車輪箱連接，起支承及抗扭轉作用配置交流變頻器來實現切割機的快速及慢速運行。兩臺減速機帶動大車架前面兩個主動車輪行走，左邊為槽形輪，右邊為平輪。大車架后面裝有兩個從動車輪。左邊為槽形輪，右邊為平輪。槽形輪用來導向切割機行走。

（3）割槍小車。在大車架的前面兩邊分別布置2臺割槍小車，由小車架體、割槍行走減速機、行走導輪、割槍支架、柔性邊緣探測器、割槍、割嘴等組成。

（4）同步機構。由夾緊架、鉸座支架、雙行程氣缸、活塞桿、耐熱壓頭、防熱板等構成。雙行程氣缸通過氣缸絞座固定在大車架上，可更換的耐熱壓頭固定在夾緊架的底端與鋼坯接觸的位置，氣缸的伸縮桿與活塞桿連接，活塞桿通過自潤滑軸承與夾緊架連接轉動。夾緊架的后部通過鉸座支架與大車架連接。氣缸頭伸出第一個行程時，耐熱壓頭接觸到鑄坯，伸出第二個行程時，耐熱壓頭壓緊鑄坯，使大車架與鑄坯同步運動。

（5）粒化水裝置。由粒化水管、粒化水氣控閥、粒化水噴嘴等組成，安裝在割槍的外側。粒化水氣控閥與切割氧同時啟閉，切割開始后，常溫的高壓水通過粒化水噴嘴沖向鑄坯割縫下部，將高溫切割熔渣沖成顆粒狀落入渣溝中。噴嘴的噴射角度靈活可調。

（6）配管系統；大車架左側布置有大拖鏈，鋼廠的燃氣、氧氣、壓縮空氣、冷卻水、粒化水通過高壓膠管有序布置在大拖鏈內，使各氣、水源管路與火焰切割機順利移動。①氧氣管路經過大拖鏈后分成兩路，一路為切割氧管路，一路為預熱氧管路。由于割槍小車上分別布置切割槍與取樣槍，割氧管路和預熱氧管路通過能介控制箱后，分別分成4路控制對應的割槍。②燃氣總管在總進管上安裝過濾器，燃氣過大拖鏈后進入能介控制箱后分成4路，每路管路上配有球閥、帶旁路的電磁閥和減壓閥，分別控制相應的4把割槍。③壓縮空氣進入能介控制站后，在站內經過濾器、減壓器、油霧器三聯件處理后出能介站，由軟管送往同步機構的氣缸。④冷卻水管路：冷卻水上切割車分為兩路，一路經大拖鏈上切割車后從車架前部左側進入車架進行內循環，然后從車架后部右側出車架后進入欄桿（一）、壓頭、欄桿（二），再通過流量開關進入回水管，回水管經大拖鏈上的回水軟管（通徑1）送回車間回水管。另一路經小拖鏈送往試樣槍和主割槍，割槍回水經小車架后，通過小拖鏈內軟管經流量開關并經大拖鏈上回水軟管（通徑1）送到車間回水管。

（7）行程控制系統。①切割機相對原點的位置控制；是由切割機位置判斷裝置上的光電編碼器計數發訊并控制。②切割機在切割過程中相對于切割區內任一輥道的位置控制。是由切割機位置判斷裝置上的光電編碼器計數、發訊并控制。③割槍小車原位和極限位控制。割槍小車的外側各裝有一個接近開關，與安裝在小車導軌上的感應片相配合，作為小車后退至原點和前行至極限位的限位。④割槍跟蹤控制；割槍小車傳動裝置的電機聯軸器外殼上裝有一個接近開關感應塊在聯軸器上，電機每轉一圈，接近開關發一個脈沖信號。⑤壓頭上位；同步氣缸處裝有一個接近開關，當壓頭處于上位時，向主控室發出信號，以便進行送引錠桿操作。

（8）拖鏈。①大拖鏈，一套，拖鏈選用TL125Ⅲ型結構，內置隔條位置可隨意調節。拖鏈內共布置了6根橡膠軟管，其中氧氣、燃氣、壓縮空氣軟管各1根，冷卻水進水、冷卻水回水和粒化水軟管各1根，并有連接機上電氣元器件接線的電纜穿過。②小拖鏈，兩套，拖鏈選用TL95Ⅲ型結構，內置隔條位置可隨意調節。拖鏈內共布置了5根橡膠軟管，其中割槍切割氧、預熱氧、燃氣軟管各1根，冷卻水進水和冷卻水回水軟管各1根，并有連接機上電氣元器件接線的電纜穿過。

（9）切割機防熱裝置，由水冷系統和非水冷系統兩部分組成。其中水冷系統由水冷大車架、水冷同步壓頭、水冷小車體、水冷割槍、等密封的鋼結構組成。非水冷系統是用鋼板和不銹鋼板制成的防熱板，其中切割機行走車輪箱防熱板、割槍小車拖鏈防熱板、同步氣缸防熱板、能介閥站及機上接線端子箱防熱板均用碳鋼板制成，而割槍小車下導軌防熱板及水冷同步壓頭下部的防熱板則用不銹鋼板制成。

3 火焰切割機主要性能、參數

（1）運動參數。切割車運行速度：2.5～20m/min（VVVF）；割槍小車行走速度 0～3.2m/min（VVVF）；割槍標準切割速度 250～450m/min（VVVF）。

（2）結構參數。軌距：5800mm；輪距：1300mm；輥道面至軌道面高差：340mm；鑄流中心至導向軌距離：3400mm（左右對稱）；切割車行程：8500mm；割槍行程：3000mm；割槍數量：4把（2主/2試樣）；割縫：≤4mm。

4 切割機的能介控制系統

（1）簡述

板坯連鑄火焰切割能介控制系統就是將鋼廠的氣源通過過濾、減壓、調整到火焰切割槍正常切割鋼坯所需氣體的工作壓力與要求。用一套能介控制站控制一臺切割車上的四把割槍和一個氣缸；為立式框架結構。

（2）主要參數

表1

（3）結構與組成

1）結構：能源介質控制系統由各種閥類、各種管路以及割槍、割嘴所組成。

2）閥類共有七種類型：①在能源介質各進氣總管和分路管道上的都安裝有球閥，用來手動控制本管路的開閉；②在割槍預熱氧進氣管和燃氣進氣管上裝有各自的止回閥。用來防止割槍回火，型號分別為Z073和Z075；③在切割氧、預熱氧氣和燃氣分管上，分別裝有各自的氣體減壓閥，用來減壓、調節、穩定本管路的氣源壓力。其中切割氧減壓閥為YQJ-16；預熱氧減壓閥為YQJ-5；燃氣減壓閥為RQJ-4。④在氧氣和燃氣分管上，分別裝有各自的二位二通電磁閥，用來自動控制每一路氣源的開閉，切割氧電磁閥型號為0927300，預熱氧與燃氣電磁閥的型號都為0927200；⑤在預熱氧和燃氣管電磁閥的旁路上的裝有旁路氣體調節閥，用來開啟割槍點火預熱氧與燃氣，其型號為DP5；⑥在壓縮空氣總管路上裝有的氣源處理裝置三聯件，起著過濾、減壓、油霧的作業，其型號為399.293；⑦在同步氣缸控制管路上的二位三通和二位五通電磁閥，二位三通用來控制一次下壓，其型號為9857MFN-3-1/2，二位五通電磁閥用來控制二次下壓，其型號為6420MFN-5-1/2。

5 結語

板坯連鑄火焰切割機在冶金連鑄設備中，屬于自動化程度較高的機電一體化設備，隨著科技的發展與冶金連鑄技術的不斷提升，部分結構在不斷的改進中，我們也在不斷的學習與引進國際先進技術，為該領域的創新而努力。