摘要 分析唐钢二炼钢厂3#连铸车间使用的火焰切割机切割完成率与定尺率偏低的原因，采取有效的改造措施，最终满足了产品的技术要求。
关键词 火焰切割机 切割完成率 定尺率
中图分类号 TF341 文献标识码 B
一、概述
唐钢二炼钢厂3#连铸采用六机六流形式，其铸坯（135mm×135mm）的定尺切割采用火焰切割机。火焰切割机主要由机械、介质控制、电器控制、冷却几大主要系统构成。切割时，通过定尺装置发送信号控制夹紧气缸动作，使夹钳抱紧铸坯，并使切割小车与铸坯同步运行，切割机摆臂按速度要求沿斜导板的弧面做圆弧摆动，固定在切割臂上的切割枪沿铸坯垂直方向进行既定长度的自动切割，在一次切割完毕后由顶回气缸将切割小车顶回初始位置，准备进行下次切割。同机械剪切相比，火焰剪切特点很明显：设备轻，结构简单、紧凑，易于制造，投资少，切割速度快，割缝质量好，不受铸坯断面和温度限制，灵活易维修，因此火焰切割也成为当今小方坯连铸机采用的主要切割形式。
二、存在的问题
两台火焰切割机在安装运行了一段时间后，经常出现不能剪切或切不断的现象，不得不改为人工气割，劳动强度大。经过分析，发现主要原因如下：
1．工作环境温度高，气缸密封圈易损坏。火焰切割机位于拉矫机前方5m左右，铸坯从拉矫机出来后仅经过三十几秒钟就到达切割机位置，温度高达800～1000℃。而气缸水冷的不锈钢软管及铜质喷淋水喷嘴易堵塞，造成气缸经常在无冷却环境下工作，致使活塞杆上密封圈受热高温变质气缸密封不严漏气，使夹钳不能夹紧铸坯，切割小车不能行走，整个切割过程无法进行。
2．非接触式自动定尺控制系统运转失灵。原设计中自动定尺切割控制系统采用摄像机取像，数字图像处理技术，具有控制精度高，操作方便可靠的特点。但是由于工作环境热辐射高，操作工人技术基础薄弱等原因，系统一直不能准确运转。很多时候由人工目测定尺，定尺准确率极低。
3．预热时间短，预热点位置不准。该火焰切割机原设计切割行程为1800mm，在2. 5m/min拉速下允许切割时间为36s，割枪的横向切割速度要求达到0.25m/min，切割速度较低，经常出现铸坯不能完全割断现象。同时，火焰切割对预热点位置准确度要求比较高，而拉坯过程中铸坯横向移位、上下抖动、拉坯方向的窜动等经气缸夹紧同步机构传递给割嘴，使割嘴与铸坯内弧面角部的相对位置经常发生变化，使预热点难以固定在一个位置上。
4．电器元件、介质阀门和管道易损坏。原设计电器元件及介质阀门箱位于连铸线左侧，距离铸坯仅2m左右，受热辐射影响，经常在高温环境下工作，运行不稳定。同时向割枪提供各种介质的管道为坦克链布置，火焰切割机切割小车作往返运行时，特别是切割末期介质管道因重力向下弯曲，以及刚返回时介质管道向上提升，使管道因疲劳破损产生漏气，影响切割效果。
三、改进措施
由于以上种种原因，火焰切割机的切割完成率和定尺率远远达不到生产要求，对生产的影响很大。根据现场的工作环境，结合实际使用经验，经过不断的实践，采取了种种措施对切割机进行技术改造，效果良好。总结起来，主要措施包括：
1．加强冷却系统的冷却效果。由于火焰切割机在高温下工作，所以冷却系统在火焰切割中起着极为重要的作用。针对冷却喷嘴堵塞造成气缸无法冷却的问题，对水冷系统进行了改造。为夹紧气缸和顶回气缸设置了水槽和隔热板，原来气缸上侧、左右两侧受到冷水喷淋后直接流走，现增加的水槽可贮存喷淋的冷却水，当水槽的水量达到一定水位经过导管流出，这样可使气缸整体位于水槽中，增强了气缸的冷却效果。此外，当喷嘴堵塞时，水槽内的水可暂时冷却气缸。在水槽下设置了隔热板，有效地阻止了铸坯向气缸的高温辐射。而冷却水通过导管流出，避免了直接流到铸坯上影响铸坯质量，并改善冷却水质量和适当增加喷嘴直径。这样气缸的冷却得到保证，延长了使用寿命，保证了切割小车的行走和顶回。
2．改进定尺系统。原非接触式定尺系统设计是先进的，但不适应高温环境，因此改为机械式定尺系统。其结构为在一个两端支承的长轴上悬挂一个钢球，球的高度和水平位置是可调的，通过导线给钢球输入一微量电流。因为长轴的轴承与支架间是绝缘的，所以钢球上并没有电流通过；当铸坯通过剪口向前行进，撞到钢球时，铸坯在钢球与铸机机架间形成通路，则发出信号，控制电磁阀给夹紧气缸供气，并进行整个剪切过程。由于钢球的高度和位置是可调的，这种装置可适应不同断面和不同定尺的铸坯。该系统无强电器件，靠低电压电器控制，工作稳定。虽然技术含量低，但在实践中效果很好，定位尺寸误差在土lcm左右，满足了要求。
3．延长预热和切割行程。要割断铸坯的条件是火焰必须将铸坯预热到在其边角部出现钢液滴。原设计200mm长的预热行程在2. 5m/min(42mm/s)拉速时预热时间仅为5s，后将预热行程延长到320mm，预热时间延长到8s，保证了充分的预热时间。同时原设计切割行程为1800mm，切割时间短，致使少数铸坯不能完全割断，需要人工用割炬割断。为解决此问题，在保持切割行程斜板高度差不变的情况下，切割行程增加至2000mm，减缓割枪横移速度，提高了切断率。
4．调整了导向机构。火焰直径约10mm，正常切割应使火焰横断面的1/2～1/3落在铸坯角部边沿进行预热，切割嘴在切割结束返回后始终能靠在铸坯边角部。但生产过程中铸坯横向移位、上下抖动、拉坯方向的窜动使原设计的切割小车两侧斜导板和直导板导向长度不够，切割嘴在切割周期中无法到达预定位置，致使切割时发生铸坯不能完全切断的现象。为解决这一问题，对原设计中切割小车两侧斜导板和直导板的弧度和角度进行了调整，使斜导板和直导板导向长度增加，切割小车的两侧导臂沿导板弧度运动更加精确，保证了切割的进行。
5．改造电器介质箱和介质管道布置。将介质箱在原位置后侧2m处重新布置安装，并在距离铸坯一侧加装了隔热壁。各种介质管道原为坦克链水平弯折布置，由于切割时作周期性往返运动弯折导致管道破损漏气，影响切割。后改为高架悬挂纵向布置，管道弯折角度从180°改为45°，减少管道破损，使火焰切割机切成率更稳定。
四、结束语
经过多次的改进调整，两台火焰切割机都达到了生产要求，切割完成率在95%以上，定尺准确率也超过了原定的85%，而且铸坯断面平整，切口不变形，介质和备件的消耗大大减少，检修和操作工人的劳动强度极大降低。同比设备运行初期，每年可为车间节约费用60万元左右。
