閆 彪 李田海

摘要:隨著工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展,設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)在工業(yè)工程中占有越來(lái)越重要的地位,在鋼鐵冶金中,板坯連鑄的火焰切割是最傳統(tǒng)的熱切割方式,是鋼板加工的一種常用方式。文章介紹了板坯連鑄自動(dòng)火焰切割機(jī)系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞:設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng);火焰切割;板坯連鑄火焰切割機(jī);工業(yè)自動(dòng)化;鋼板加工

中圖分類號(hào):TF341文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-2374(2009)10-0055-02

火焰切割是最傳統(tǒng)的熱切割方式,是鋼板加工的一種常用方式。其切割金屬厚度從1毫米到1米,但是當(dāng)您需要切割的絕大多數(shù)低碳鋼鋼板厚度在20毫米以下時(shí),應(yīng)采用其他切割方式。

火焰切割是利用氧化鐵燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的高溫來(lái)切割碳鋼,火焰割炬的設(shè)計(jì)為燃燒氧化鐵提供了充分的氧氣,以保證獲得良好的切割效果。

火焰切割設(shè)備的成本低并且是切割厚金屬板唯一經(jīng)濟(jì)有效的手段,但是在薄板切割方面有其不足之處。與等離子比較起來(lái),火焰切割的熱影響區(qū)要大許多,熱變形比較大。

我單位1700板坯連鑄機(jī)采用的是氣體切割工藝,氣割就是用來(lái)切割金屬的氧炔吹管的結(jié)構(gòu),用氧-乙炔火焰產(chǎn)生的熱能對(duì)熱板坯進(jìn)行切割,它比焊炬多一根氧氣導(dǎo)管。

氣割的定義:是利用可燃?xì)怏w與氧氣混合燃燒的火焰熱能將工件切割處預(yù)熱到一定溫度后,噴出高速切割氧流,使金屬劇烈氧化并放出熱量,利用切割氧流把熔化狀態(tài)的金屬氧化物吹掉,而實(shí)現(xiàn)切割的方法。

氣割的要求:氣割時(shí)應(yīng)用的設(shè)備器具除割炬外均與氣焊相同。氣割過(guò)程是預(yù)熱一燃燒一吹渣過(guò)程,但并不是所有金屬都能滿足這個(gè)過(guò)程的要求,只有符合下列條件的金屬才能進(jìn)行氣割:(1)金屬在氧氣中的燃燒點(diǎn)應(yīng)低于其熔點(diǎn);(2)氣割時(shí)金屬氧化物的熔點(diǎn)應(yīng)低于金屬的熔點(diǎn);(3)金屬在切割氧流中的燃燒應(yīng)是放熱反應(yīng);(4)屬的導(dǎo)熱性不應(yīng)太高;(5)金屬中阻礙氣割過(guò)程和提高鋼的可淬性的雜質(zhì)要少。

符合上述條件的金屬有純鐵、低碳鋼、中碳鋼和低合金鋼以及鐵等。其它常用的金屬材料如:鑄鐵、不銹鋼、鋁和銅等,則必須采用特殊的氣割方法(例如等離子切割等)。目前氣割工藝在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。

在板坯連鑄生產(chǎn)中火焰切割機(jī)的作用不可或缺,本設(shè)備是關(guān)系到生產(chǎn)的順利進(jìn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié),設(shè)備所處環(huán)境屬溫度較高,所做工作需要一定的精確度,所以對(duì)于火焰切割機(jī)來(lái)說(shuō)應(yīng)具備以下幾點(diǎn):

一、機(jī)械部分

1.可靠的防熱系統(tǒng)。對(duì)連鑄板坯火焰切割機(jī)來(lái)說(shuō),由于長(zhǎng)期在高溫狀態(tài)下工作,設(shè)備的防熱顯得尤為重要,所以切割機(jī)在防熱措施上必須考慮得十分周到。(1)整體式水冷大車架;(2)水冷的切割機(jī)欄桿扶手。

2.可靠的切割機(jī)行走傳動(dòng)裝置。

3.雙行程同步壓緊氣缸。

二、能源介質(zhì)控制部分

1.高性能的能介控制電磁閥。

2.穩(wěn)定的車載線路。

三、切割定尺測(cè)量系統(tǒng)

常用的切割定尺測(cè)量系統(tǒng)有如下幾種:(1)機(jī)械碰錘;(2)長(zhǎng)度測(cè)量輥;(3)電視攝像定尺系統(tǒng)。

我單位1700板坯連鑄機(jī)的火焰切割部分,定尺測(cè)量系統(tǒng)采用的是長(zhǎng)度測(cè)量輥,使用旋轉(zhuǎn)編碼器,旋轉(zhuǎn)編碼器是用來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)速的裝置。它分為單路輸出和雙路輸出兩種。技術(shù)參數(shù)主要有每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)(幾十個(gè)到幾千個(gè))和供電電壓等。單路輸出是指旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出是一組脈沖,而雙路輸出的旋轉(zhuǎn)編碼器輸出兩組相位差90度的脈沖,通過(guò)這兩組脈沖不僅可以測(cè)量轉(zhuǎn)速,還可以判斷旋轉(zhuǎn)的方向。

四、切割機(jī)的電控系統(tǒng)

火焰切割機(jī)能夠達(dá)到自動(dòng)化,電控系統(tǒng)是關(guān)鍵,一般為PLC控制,每流一套。與連鑄機(jī)主電控的通訊方式有網(wǎng)絡(luò)通訊和I/O通訊兩種。

PLC即可編程控制器(Programmable logic Controller),是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。

PLC的特點(diǎn):

1.可靠性高,抗干擾能力強(qiáng)。高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比,電氣接線及開(kāi)關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一,故障也就大大降低。此外,PLC帶有硬件故障自我檢測(cè)功能,出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。

2.配套齊全,功能完善,適用性強(qiáng)?，F(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力,可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域,使得火焰切割機(jī)的自動(dòng)化功能能夠得以實(shí)現(xiàn)。

3.系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小,維護(hù)方便,容易改造。PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯,大大減少了控制設(shè)備外部的接線,使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短,同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái)。

4.體積小,重量輕,能耗低。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部,是實(shí)現(xiàn)火焰切割機(jī)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。

五、切割機(jī)上的行程控制裝置

1.切割機(jī)前后極限控制裝置。由安裝在切割機(jī)一側(cè)的前后車輪箱上的接近開(kāi)關(guān)和焊接在軌道梁上的感應(yīng)片組成。其中安裝在前車輪箱上的接近開(kāi)關(guān)用于控制切割機(jī)前行極限,安裝在后車輪箱上的兩個(gè)接近開(kāi)關(guān)分別用來(lái)控制切割機(jī)返回時(shí)的快速轉(zhuǎn)慢速和切割機(jī)到原點(diǎn)的制動(dòng)控制。

2.割槍小車原位控制。由1#及2#割槍小車的外側(cè)各裝一個(gè)接近開(kāi)關(guān)和安裝在機(jī)架上的感應(yīng)片所組成,作為小車退至原點(diǎn)的極限。

3.兩槍相遇控制。由接近開(kāi)關(guān)和感應(yīng)片組成,接近開(kāi)關(guān)和感應(yīng)片分別安裝在兩臺(tái)割槍小車上,兩臺(tái)割槍小車相遇(兩槍距離約100mm),此時(shí)一槍返回原點(diǎn),另一槍繼續(xù)切割。

4.割槍跟蹤控制。安裝在割槍小車傳動(dòng)裝置電機(jī)與減速機(jī)的聯(lián)接外殼上的一個(gè)接近開(kāi)關(guān)和安裝在聯(lián)軸器上的感應(yīng)塊組成。電機(jī)轉(zhuǎn)一圈接近開(kāi)關(guān)發(fā)一信號(hào)。此信號(hào)的作用是當(dāng)兩槍相遇后,記錄繼續(xù)切割的割槍小車切割距離,以便在鑄坯切斷前10mm時(shí)發(fā)出切后輥道啟動(dòng)信號(hào),并在鑄坯完全切斷后,發(fā)切割完畢信號(hào)。

六、1700板坯連鑄機(jī)火焰切割的操作方式

本機(jī)操作分為自動(dòng)、半自動(dòng)、手動(dòng)三種方式。

1.自動(dòng)操作。將操作臺(tái)上的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于“自動(dòng)”位置,接受外來(lái)切割信號(hào),進(jìn)行自動(dòng)切割。自動(dòng)操作時(shí)的手動(dòng)干預(yù)功能。在預(yù)熱過(guò)程中,如發(fā)現(xiàn)預(yù)熱點(diǎn)位置不對(duì)或在切割過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)切割速度過(guò)快引起翻渣現(xiàn)象時(shí),可扳動(dòng)操作臺(tái)上相應(yīng)的割槍運(yùn)行方式選擇開(kāi)關(guān),對(duì)該槍的現(xiàn)在位置進(jìn)行“前進(jìn)”或“后退”的手動(dòng)干預(yù),以保證最佳的預(yù)熱和切割位置。

2.半自動(dòng)操作。將操作臺(tái)上的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于“半自動(dòng)”位置,自控系統(tǒng)將失去自動(dòng)控制定尺功能。由操作者目測(cè)切割長(zhǎng)度,在操作臺(tái)上手動(dòng)按壓“主壓緊”按鈕之后,切割機(jī)將按“全自動(dòng)”方式完成一個(gè)切割周期。

3.手動(dòng)操作。將操作臺(tái)上的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于“手動(dòng)”位置后,切割機(jī)上各部動(dòng)作將完全由手動(dòng)操作控制。手動(dòng)操作僅用于調(diào)試及自控系統(tǒng)故障時(shí)應(yīng)急切割。

不論切割機(jī)處于何種控制方式,手動(dòng)干預(yù)功能始終優(yōu)先。

七、工作程序

本機(jī)的切割程序分為切頭、正常切割和切尾程序三種。這里主要講正常切割程序。

自動(dòng)操作:將操作臺(tái)上的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于“自動(dòng)”、“正常切”位置,當(dāng)切割機(jī)在完成一次切割后返回原點(diǎn)過(guò)程中、后,根據(jù)定尺切割機(jī)將自動(dòng)完成“預(yù)壓緊”、“主壓緊”動(dòng)作。

正常切割自動(dòng)程序動(dòng)作過(guò)程如下:(1)切割機(jī)在完成“主壓緊”后,左右兩臺(tái)割槍小車快速接近鑄坯,到達(dá)鑄坯邊緣位置,邊緣探測(cè)器發(fā)出信號(hào),割槍小車暫停,割槍預(yù)熱火焰點(diǎn)燃;(2)預(yù)熱6秒鐘(據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況定)后,切割氧噴出,左右兩臺(tái)割槍小車以起切速度運(yùn)行,開(kāi)始切入鑄坯;(3)起切9秒(據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況定)后(切入鑄坯約5～20mm),割槍以正常切割速度(可調(diào))運(yùn)行;(4)兩槍相距100mm時(shí)即兩槍相遇后,2#割槍小車停止切割并返回原點(diǎn),1#割槍小車?yán)^續(xù)運(yùn)行切割;(5)1#割槍小車?yán)^續(xù)切割90mm后(鑄坯尚留10mm未切斷),發(fā)啟動(dòng)切后輥道信號(hào)(啟動(dòng)切后輥道,避免切斷后粘連,并把即將切斷的鑄坯運(yùn)送出去);(6)1#主割槍繼續(xù)切割30mm(超程20mm),鑄坯切斷并發(fā)切割完畢信號(hào),依次關(guān)閉切割氧、預(yù)熱氧,同時(shí)割槍快速返回。

半自動(dòng)操作:將操作臺(tái)上的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于“半自動(dòng)”位置,由操作者目測(cè)切頭長(zhǎng)度,再按“主壓緊”按鈕之后,切割機(jī)就將自動(dòng)完成正常切程序。

正常切割半自動(dòng)程序動(dòng)作過(guò)程如下:(1)目測(cè)鑄坯移動(dòng)長(zhǎng)度,按下“主壓緊”按鈕后,左右兩臺(tái)割槍小車快速接近鑄坯,到達(dá)鑄坯邊緣位置;邊緣探測(cè)裝置發(fā)訊號(hào),割槍小車暫停,點(diǎn)燃預(yù)熱火焰;(2)按下“主壓緊”按鈕后,同步壓頭下降壓住鑄坯,切割機(jī)與鑄坯同步運(yùn)行,對(duì)鑄坯預(yù)熱開(kāi)始計(jì)時(shí)。

其余與自動(dòng)方式切割程序(2)～(6)相同。

八、注意事項(xiàng)

1.機(jī)器的操作和維修人員須經(jīng)培訓(xùn),熟悉本機(jī)性能并具有使用氧氣和燃?xì)獾闹R(shí)和經(jīng)驗(yàn)。

2.嚴(yán)格遵守國(guó)家“GB9448-88焊接與切割安全”標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定。

3.機(jī)器工作時(shí)(包括未進(jìn)行切割,但機(jī)器下有熱鑄坯通過(guò),及進(jìn)行割槍點(diǎn)火調(diào)試時(shí))必須保證冷卻水正常循環(huán)。否則將立即損壞切割槍或造成機(jī)體變形,嚴(yán)重時(shí)發(fā)生水箱及管路爆裂事故。

4.在有結(jié)凍危險(xiǎn)時(shí),短時(shí)停機(jī)必須保持冷卻水循環(huán)。長(zhǎng)時(shí)停機(jī)則應(yīng)打開(kāi)放水口將冷卻水放空,卸開(kāi)割槍進(jìn)出水軟管,用壓縮空氣從割槍出水口吹入,將割槍內(nèi)存水從割槍進(jìn)水口吹出,以防凍裂槍體。

5.無(wú)論選用何種切割操作方式,操作人員必須位于能直接觀察到割槍切割火焰的位置,以便隨時(shí)調(diào)整切割速度和處理各種意外情況。

6.在每次點(diǎn)火時(shí),必須逐個(gè)打開(kāi)相應(yīng)的球閥和節(jié)流閥后點(diǎn)燃火焰。嚴(yán)禁在全部打開(kāi)所有球閥和節(jié)流閥后再去點(diǎn)火。以防造成大量燃?xì)庑孤?/p>

7.在“自動(dòng)”或“半自動(dòng)”切割操作過(guò)程中,嚴(yán)禁隨意扳動(dòng)、轉(zhuǎn)換操作臺(tái)面中的選擇開(kāi)關(guān)。

8.在一個(gè)切割周期中,嚴(yán)禁隨意改變切割程序,否則將引起程序錯(cuò)誤。

9.在“自動(dòng)”或“半自動(dòng)”切割操作過(guò)程中,嚴(yán)禁隨意按“切割完畢”按鈕。

10.在手動(dòng)切割操作時(shí),每一次切割必須先按預(yù)熱按鈕,后按切割按鈕。

11.手動(dòng)切割操作中兩槍相遇后,必須立即將其中一臺(tái)割槍小車返回,否則將導(dǎo)致兩臺(tái)割槍小車相撞而損壞電機(jī)。

12.采取“自動(dòng)”操作方式時(shí),每一次給PLC上電后,必須將切割車開(kāi)回原位,再開(kāi)始進(jìn)行“自動(dòng)”切割。開(kāi)回原位的方法:(1)將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于“手動(dòng)”,扳動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)將切割車退回原位;(2)方法二:將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于“半自動(dòng)”,半自動(dòng)切割一塊坯子,切割車自動(dòng)退回原位后,再將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于“自動(dòng)”,開(kāi)始自動(dòng)切割。

以上內(nèi)容是BGb48型連鑄板坯火切機(jī)的簡(jiǎn)要論述,隨著工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展的發(fā)展,設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)在工業(yè)工程中將占有越來(lái)越重要的地位,涉及專業(yè)及領(lǐng)域更多,技術(shù)更新更快,也將更加復(fù)雜,要想把此項(xiàng)工作做好管好,技術(shù)工作人員需要不斷地積累經(jīng)驗(yàn)和學(xué)習(xí),與時(shí)俱進(jìn)。