小方坯連鑄機切割方式對比分析

郭 琴

（首鋼長治鋼鐵有限公司，山西 長治046000）

國內連鑄機切割鑄坯主要采用兩種方式，一種為火焰切割，多用在板坯、異型坯和小方坯連鑄機；一種為液壓剪，主要用于小方坯連鑄機。對于小方坯連鑄機而言兩種切割方式各有利弊，選擇何種切割方式可以滿足企業生產經營、組織管理、成本控制和安全環保等工作要求，以便在連鑄機生產線投運可滿足長期發展需要，本文就此兩種方式做一對比分析。

1 火焰切割和液壓剪簡介

1.1 火焰切割

火焰切割采用有丙烷氣、焦爐煤氣、天然氣、氫氣等四種燃燒介質。系統由燃氣設備（發生裝置或加壓裝置）、介質管道、介質控制箱、火切機等組成。火切機主要由橫移行走機構、擺動臂裝置、夾緊臂、氧槍調整裝置、割槍等構成，設置在鑄坯上方。

1.2 液壓剪

液壓剪有下部支架支撐或全懸掛式兩種，系統由液壓剪機、液壓泵站、蓄能器組、冷卻循環過濾及溫控系統、液位控制及控制閥臺、管路等組成。全懸掛式由于行走車輪、橫移油缸安裝在輥道上方，可大大降低水份、氧化鐵等雜質對行走機構影響，便于日常維檢，必要時可實現在線更換、平移油缸速度在線自動調整，目前多用。

從項目建設一次性投入看，由于液壓剪本身價格和配套設備設施多，液壓剪系統投入高于火焰切割系統。火焰切割中，氫氧切割采用氫氧發生器制造氫氣、氧氣作為切割介質，由于一次性投入大，未大規模使用。煤氣切割需配套凈化系統、加壓站等設備設施，一次性投入相對其它燃氣高。丙烷氣一次性投入最少。從目前各冶金企業連鑄設備使用燃氣種類看，天然氣由于價格高且不穩定，其供應受調配影響，使用的也不多。丙烷氣和煤氣在火焰切割中使用較多，因此，本文重點就以上兩種氣體為代表進行對比分析。

2 對比分析

2.1 安全環保方面

不論采用何種燃氣切割，火焰切割采用的介質屬危化品，均需考慮燃燒介質爆炸的安全風險和切割時產生揚塵而造成大氣污染的環保風險。丙烷氣需將燃氣室建設在廠房外部，解決燃氣室離高溫火源較近的安全隱患。煤氣通過管道輸送，但對于煤氣壓力管道安全管理要求較高。

火焰切割過程不可避免產生揚塵，必須在火切機上方設置除塵裝置，這又導致鑄坯產生的熱量不易擴散，火切機在高溫環境下，故障率較頻繁，同時也增加了火切機在線點檢維護難度。

液壓剪在切割過程中不存在煙塵，為避免在線漏油導致火災發生，液壓油可選擇水乙二醇等不易燃的介質。相比火焰切割，液壓剪每年可減少大量CO2、SO2等有害氣體排放。

2.2 適用范圍

火焰切割適應性廣，異型坯、板坯、小方坯均能切割。液壓剪目前只限于165 mm2以下小斷面鑄坯使用。對于斷面在165 mm2以上的小方坯，要求液壓剪工作壓力較高，目前液壓技術尚不能滿足。對于斷面不大于165 mm2的小方坯連鑄機，近年來由于液壓剪技術進步，液壓剪故障率及維修費率大幅下降，只要溫度符合要求(≥850℃)，不論特種鋼、合金鋼還是普通鋼種，剪切均可滿足要求。

2.3 對鑄坯質量影響

火焰切割時會產生鋼渣掛在鑄坯底部，必要時鋼渣可用事故割槍手動處理，一般對下道軋制工序影響不大，不需設置去渣設備。

液壓剪剪切鑄坯時，剪切斷面較平整，會發生3~5 mm變形量，對鑄坯內部質量無影響，不影響軋機進鋼。

2.4 切割速度

火焰切割割斷一支鑄坯用時20~40 s，液壓剪用時≤15 s，切割速度相比液壓剪較火切機快10~30 s，對于后續直軋或鑄坯軋制溫度有要求的，液壓剪減少了鑄坯的熱量流失。

2.5 運行費用

火焰切割運行費用主要由三部分組成，一是氣體消耗（含割槍割嘴）、人材機等運行費用約為1.2元/噸鋼（需要說明的是，氣體消耗是以本環節實際消耗計算的；如采用煤氣切割，企業不產生外部費用，但是在內部核算時需依據煤氣的使用量核算生產成本）。二是火切機及備件費用，參考1臺六機六流小方坯連鑄機，火切機及備件每年費用約5萬元。三是鑄坯割縫損失，丙烷氣切割小方坯割縫為3.5 mm左右（煤氣切割割縫大一些，約為5 mm左右），噸鋼金屬損失約為0.29~0.41 kg。

液壓剪運行費用包括電費、備件費、維修費、液壓油費。以一臺六機六流連鑄機為例，電費約為0.45元/t鋼，備件費約為0.4元/t鋼，液壓油費約為0.2元/t鋼，維修費約為0.1元/t鋼，總計約1.15元/t鋼。液壓剪剪切鑄坯沒有割縫，大大地減少了鑄坯損失。

2.6 日常維護

丙烷氣在鋼瓶中以液態形式存在，從鋼瓶出來后變為氣態輸送，如燃氣室在廠房外，存在傳輸距離長，在環境溫度過低時，部分氣態丙烷又會變成液態，氣源不穩定直接影響鑄坯切割，需增加伴熱輸送(比如采用電伴熱)裝置輸送。焦爐煤氣因其中含有較多雜質，管道容易堵塞。部分鋼廠設計之初釆用焦爐煤氣切割鑄坯，在生產過程中因無法改善這一問題，隨后改為丙烷氣切割鑄坯。如果想使用焦爐煤氣，一種方法是提高煤氣壓力到0.6 MPa，必要時定期更換煤氣管道。對于火切機由于其結構簡單，更換方便快捷，備件裝配精度要求也較低，在維護過程中，對維修人員的技能要求不高。

液壓剪對檢修人員主要在液壓知識和現場故障排除技能方面要求較高。液壓剪備件的裝配、液壓站設備日常的維護和管理也是現場管理的一項重要工作，因此需配備技能較高、具備一定液壓方面專業知識的人員維護設備。

3 結語

本文通過對火焰切割和液壓剪在安全環保等六個方面的對比，旨在說明小方坯連鑄機兩種切割的優劣勢，讓企業在連鑄機初步設計階段的設備選型、費用投入和人員配備等方面綜合考慮，以避免出現投產后不滿足安全環保、生產組織等要求，被迫進行改造等問題發生。