宽板坯火切机切割系统优化改造

【摘 要】本文首先介绍了火切机切割系统的组成和原理，接下来阐述火切机应用过程中的问题和隐患，最后讲解针对切割问题的系统优化和技术改造。

【关键词】切割原理；隐患；优化改造

我们用的火切机有两套切割系统，这和其他公司及冶金厂是一样的，两套目的是加快切割速度，预防其中一个系统出故障，可以保障还有一个可以切割。但是我厂的宽板坯连铸机最大断面是3250mm。如果生产过程中火切机发生故障无法切割，只靠人工手动切的话是不可能完成的；即便是一套切割系统坏掉了，由于坯子断面宽，单枪切割也是无法完成的，只能停止生产，造成断浇事故，直接经济损失高达30到50万元人民币。所以火切机的状况和性能直接影响整个生产的节奏和效益。

1.切割组成及原理

火切机组成：主要有两大部分切割车和两套切割系统。切割车有四台大车驱动变频电机，两用两备，负责切割车的前进和后退；车上有坯子压下系统和两套切割系统，压下系统的压下装置是由电磁阀控制靠液压驱动的，主要作用是切割时压住坯子，让切割车和铸坯同步运行，保证切割面的平整。车体上有1#、2#两套切割系统，每套切割系统的设备组成都有探坯器，作用是判断切割枪和板坯的距离；有升降和行走两台带编码器电机；还有两套切割枪，分主枪和副枪，一用一备，当然取样品时，1#、2#两套切割系统共四根枪同时切割。

火切机切割原理：根据2级发送的切割长度，当然也可以自己在一级系统手动输入，切割车通过编码器的测量计算，移动到准确位置，此时切割车的驱动停止工作同时压下系统执行命令，当压下装置压住坯子后，两个切割枪会同时从原始位相向前进，当探坯器探到坯子，发出有坯信号，切割枪由升降电机将枪提到设定的高度，点燃切割氧，切割枪进行预切和切割；当检测到1#、2#两套切割系统相遇了，其中一个切割枪停止切割并上升到最高位返回，另外一个枪切割到设定位置后也停止切割，上升到最高位返回到原始位，压下系统上升离开板坯，同时切割车返回原始位准备下一次切割。

2.切割问题和隐患

2.1探坯器故障

系统发出切割信号后，两套切割枪会同时相对前进，当探坯器探到板坯时，切割枪会在升降电机的驱动下升到预订位置，然后进行预切和切割，但是在长时间的使用过程中发现探坯器会发误信号。首先是提前发信号，导致切割枪提前升起点火进行预切，预切一定时间后会以正常速度切割，这样就造成实际预切功能没有完成，坯子边缘没有被切断，生产工不注意的话，就会连同下一块板坯一起输送，发现后需要人工切割，造成切割面不平整，影响整个生产节奏；其次是滞后发信号，这样将造成探坯器甚至切割枪没能提前提起撞到坯子上，探坯器会被撞坏，枪嘴会被撞坏，甚至整个切割枪系统都会撞坏，这样就会无法完成切割，手动切割又跟不上生产节奏，就会直接造成停浇，造成巨大经济损失。

2.2升降及行走电机故障

由于火切机的工作环境十分的恶劣，长时间的高温烘烤容易造成车体电气设备线路老化，空气中的金属附着物会干扰检测设备的检测精度。首先是提升电机编码器受干扰，这样会使切割枪无法提升到预设的位置，位置错乱或波动；如果提升高了，火焰距离板坯过高，将会造成板坯无法切断；提升低了会使探坯器、抢嘴或切割枪撞到板坯，还有可能是板坯堵住抢嘴火焰，使枪无法切割。其次是行走电机的编码器也存在受干扰的隐患，造成切割枪无法正常行走或变频器报警。当然四个编码器坏掉一个就会造成一套切割系统不能使用，影响切割进度，甚至影响整个生产节奏。

3.切割系统优化和改造

针对切割车的隐患，我们抽调技术人员，多个工种配合，经过长时间的勘察、讨论和现场模拟，我们本着尽可能的解决掉可以消除的隐患，改良现有的系统，用软件可以实现的功能代替硬件设备，减少现场故障隐患，制定出了优化方案。

首先是去掉探坯器，它是一个脆弱环节，特别容易出故障，去掉不用是最好的选择。本着由软件实现硬件功能的原则，通过软件编程完成切割枪启切位置的定位。通过PLC之间的通讯，将结晶器的宽度传到切割系统来，切割辊道的宽度D是定值，那么辊道的宽度D减去结晶器的宽度d的一半就是坯子的边缘即起切位置S，再加一个提前启切偏移量t，便形成了切割枪启切位置定位公式S=（D-d）/2+t。启切偏移量t值是根据不同钢种或断面不断改变的，我们将其做到HMI画面上。t值的大小需要切割生产工根据生产情况不断总结，自己设定填写。

其次就是对升降及行走四个电机编码器的改造。我们首先想到的就是升降的两个电机编码器，因为它们隐患最大，首先考虑的当然就是去掉，我们可以彻底消除隐患。我们做出了一个大胆的计划。我们可以去掉升降功能，将切割枪定到一个固定位置，在这个位置能保证板坯可以切断，因为板坯的厚度是不变的。想法虽好，但是实际运作中确实非常难，因为高度不合适就会影响切割效果。我们的工作是在不影响正常生产的基础上进行的，所以我们要合理充分利用每一个生产间隙，经过多方配合和多次的实验，我们终于找到了一个切割枪最合适的高度，既不影响切割效果，又不会使枪嘴撞到坯子。将切割枪固定不动，就可以甩掉两台电机，这样也就少用了两个编码器，减少了两个故障隐患点。

行走电机的编码器作用比较大，因为切割枪在切割过程中总是要横向移动的，两套切割系统相向而行，为防止它们碰撞必须有个横向的定位，两辆车启动的原点也需要有个定位。当然我们已经有了相遇信号的硬检测相遇开关，也有了原始位检测开关，似乎行走的两个编码器也可以去掉了。我们这个连铸机断面宽度是1600mm-3200mm，断面跨度比较大，不同的断面切割枪的启切位置变化较大，无法用限位实现，所以只能靠行走电机编码器来定位。我们就保留了这一部分，但是加强了它防高温、防干扰能力方面的设计。

4.小结

经过长时间的使用观察，优化改造后的切割系统运行非常好。即减少了设备和备件成本，又降低了事故隐患发生率，同时也给我们减少了很大的工作量。由于切割车工作环境恶劣，所以加强巡检和防护也是必要的。原有的设计是好的，但是结合实践，它也会存在某种隐患漏洞，这就需要我们运用自己的专业知识，想办法优化和改造，这样就会带来一系列的好的效果和收益。