CN116809884A - 一种宽厚板坯、大方坯火焰切割去除挂渣的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种宽厚板坯、大方坯火焰切割去除挂渣的装置及方法,包括支架、伸缩杆、调节弹簧、第一齿轮、第二齿轮、传动齿链和电机,所述支架为H型,且包括两个侧板和连接两个侧板的腹板,两个侧板的一端设有除渣滚轮,且另一端设有支撑杆,所述支撑杆的一侧面与伸缩杆连接,且另一侧面与支架的腹板通过调节弹簧连接,所述除渣滚轮的中心通过连接杆与第一齿轮连接,所述电机设置在支架的一个侧板上,且电机的输出端与第二齿轮连接,所述第二齿轮通过传动齿链与第一齿轮连接,所述除渣滚轮上套设有耐火棉套。本发明去除挂渣更环保、高效、彻底;更适合于厚板坯和大方坯的火焰切割瘤的去除。
Description
技术领域
本发明属于钢铁冶金技术领域,具体涉及一种宽厚板坯、大方坯火焰切割去除挂渣的装置及方法。
背景技术
在连铸生产中铸坯切割是一个重要的环节,其目的是将铸坯切割成定尺,以满足后道工序装炉条件和客户产品卷重的要求。因此,为确保火焰切割机的稳定,要求火焰切割机必须具备以下优异性能:切割可靠性高,确保铸机顺利生产;切割面平滑,挂渣少,为轧钢工序提供无毛刺的坯料。
常规去除火焰切割瘤的方法是在火焰切割时,在板坯或方坯下表面吹高压氮气或氧气,在切割氧化渣或钢水还是液态的时候吹除。但该种除渣的方法缺陷是:火焰切割时,钢坯中的合金元素燃烧会产生烟气,方坯或板坯下面吹的高压气体会将烟气吹散,污染车间空气,导致生产车间空气质量达不到环保要求,特别是切割截面大的大方坯和厚板坯,烟气更大,车间空气被污染的更严重。另外,厚板坯宽度大,切割厚度大,氧化渣和熔化钢水较多,高压气体吹渣,气体压力有限,无法采用气体吹渣的方式去除火焰切割瘤。另一种处理火焰切割瘤的方法是连铸产线上安装打毛刺机,利用高速旋转的摆锤打掉粘在切口下边缘的切割瘤,切割瘤的厚度与钢坯下表面粘结的牢固程度和钢种有很大关系,像帘线钢和弹簧钢等碳含量较高的钢种,切割瘤厚度大且粘结牢靠,毛刺机很难能打下来,所以打毛刺方法并不是对所有钢种都有效。
采用天然气火焰切割,火焰下部温度在2000℃以上,除了采用空气吹渣,采用刮渣的方式去除氧化渣要求材料能耐2000℃以上的高温。
因此,亟待一种环保的装置或方法从源头上去除火焰切割产生的氧化渣和流下的钢水。
发明内容
解决的技术问题:针对上述技术问题,本发明提供一种宽厚板坯、大方坯火焰切割去除挂渣的装置及方法,采用熔点3800℃石墨做成除渣滚轮,除渣滚轮套一层耐火温度2000℃以上的耐火棉套,采用熔点3410℃的钨合金做出支架固定,将除渣滚轮与火焰切割枪连接成一个整体,随着系统的移动,火焰切割的同时去除下部流下的切割氧化渣和钢水,是更加干净和彻底地去除方坯或板坯火焰切割的切割瘤的方法,对难以采用气体吹渣的宽厚板坯和高碳含量的钢种大方坯更适用。
技术方案:第一方面,本发明提供一种宽厚板坯、大方坯火焰切割去除挂渣的装置,包括支架、伸缩杆、调节弹簧、第一齿轮、第二齿轮、传动齿链和电机,所述支架为H型,且包括两个侧板和连接两个侧板的腹板,两个侧板的一端设有除渣滚轮,且另一端设有支撑杆,所述支撑杆的一侧面与伸缩杆连接,且另一侧面与支架的腹板通过调节弹簧连接,所述除渣滚轮的中心通过连接杆与第一齿轮连接,所述电机设置在支架的一个侧板上,且电机的输出端与第二齿轮连接,所述第二齿轮通过传动齿链与第一齿轮连接,所述除渣滚轮上套设有耐火棉套。
优选的,所述耐火棉套的厚度为10-15mm,所述耐火棉套的材质为硅酸铝纤维。
优选的,所述除渣滚轮为石墨滚轮。
优选的,所述支架为钨合金支架。
优选的,所述伸缩杆的材质为2520不锈钢。
优选的,所述传动齿链的材质为耐热钢材。
优选的,所述调节弹簧为SPEC弹簧。
优选的,所述电机的外表面设有纳米隔热板。
第二方面,本发明提供一种宽厚板坯、大方坯火焰切割去除挂渣的方法,包括以下步骤:
S1、当火焰切割枪切割宽厚板坯或大方坯横向走动时,伸缩杆推动除渣滚轮靠近宽厚板坯或大方坯的下表面,通过抬高或者下压伸缩杆使得调节弹簧产生不同大小的形变,进而实现除渣滚轮高度的调节,保证耐火棉套贴合宽厚板坯或大方坯的下表面,随后启动电机,电机通过传动齿链带动除渣滚轮转动,实现刮渣;
S2、火焰切割结束后,除渣滚轮再持续工作一段时间,刮除流下的熔渣;随后,伸缩杆将除渣滚轮拉回,除渣装置随火焰切割枪一同复位至初始位置。
优选的,步骤S1中耐火棉套与火焰切割枪横向距离为10-15mm,在氧化渣和钢水完全流到下表面时开始刮渣,刮渣结束时间比火焰切割枪切割结束时间晚3-5S;除渣滚轮靠近宽厚板坯或大方坯下表面时,除渣滚轮逆时针旋转,使除渣滚轮紧密贴合宽厚板坯或大方坯下表面,贴合后除渣滚轮顺时针旋转,调节除渣滚轮的转速直至转速可以完全刮除火焰切割产生的熔融钢水和氧化渣。
有益效果:1)本发明采用除渣滚轮除渣,避免了火焰切割合金燃烧产生的烟气对车间环境的污染,更加清洁环保;
2)将除渣装置与火焰切割枪同步横向移动,解决了传统吹渣装置无法将宽厚板坯、大方坯火焰切割氧化渣和钢水吹干净、甚至无法吹渣的难题,固体接触式刮渣比传统的气体吹渣去除切割熔渣更彻底;当除渣滚轮顺时针转动时实现快速排渣,当除渣滚轮逆时针转动时,一方面能够实现除渣滚轮与钢坯下表面贴合紧密,另一方面能够将残存的挂渣擦除;
3)除渣装置各部件均采用超耐高温材料制作,适应火焰切割超高温环境,保证机构长期稳定运行;
4)耐火棉套避免了除渣滚轮与钢坯(宽厚板坯、大方坯)之间的刚性接触,避免碰撞导致的机构不能正常工作;另外,支架和支撑杆之间铰链连接,且用耐高温弹簧固定,保证了除渣滚轮在钢坯下表面有小的高度浮动情况下也可以自动调节除渣滚轮高度,自动与钢坯下表面贴合,保证刮渣效果;
5)除渣滚轮由电机驱动,齿链传动,可根据切割熔渣的多少调节转速。
附图说明
图1是本发明一种宽厚板坯、大方坯火焰切割去除挂渣的装置的结构示意图;
图2是本发明一种宽厚板坯、大方坯火焰切割去除挂渣的装置中局部连接结构图;
图3是除渣滚轮结构示意图;
图4是电机、齿轮和传动齿链连接示意图;
图5是本发明装置工作时与钢坯和火焰切割枪的位置示意图;
图中序号:1、伸缩杆,2、调节弹簧,3、支架,4、耐火棉套,5、除渣滚轮,6、第一齿轮,7、传动齿链,8、电机,9、支撑杆,10、第二齿轮,11、火焰切割枪。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作详细说明:
实施例1
如图1-图4所示,一种宽厚板坯、大方坯火焰切割去除挂渣的装置,包括支架3、伸缩杆1、调节弹簧2、第一齿轮6、第二齿轮10、传动齿链7和电机8,所述支架3为H型,且包括两个侧板和连接两个侧板的腹板,两个侧板的一端设有除渣滚轮5,且另一端通过铰链设有支撑杆9,所述支撑杆9的一侧面与伸缩杆1连接,且另一侧面与支架3的腹板通过调节弹簧2连接,所述除渣滚轮5的中心通过连接杆与第一齿轮6连接,所述电机8设置在支架3的一个侧板上,且电机8的输出端与第二齿轮10连接,所述第二齿轮10通过传动齿链7与第一齿轮6连接,所述除渣滚轮5上套设有耐火棉套4;
上述耐火棉套4的厚度为10mm,所述耐火棉套4的材质为硅酸铝纤维;所述除渣滚轮5为石墨滚轮,熔点3900℃;所述支架3为钨合金支架,熔点3400℃;所述伸缩杆1的材质为2520不锈钢;所述传动齿链7的材质为耐热钢材;所述调节弹簧2为SPEC弹簧,保证装置可长期在1000℃高温下工作;所述电机8为微型电机,为防止高温灼烧电机8,延长电机8的使用寿命,电机8的外壳用纳米隔热板包裹覆盖,纳米板理化指标如下:
如图5所示,当火焰切割枪11开始横向切割时,水平推动伸缩杆1,从而推动除渣装置移动贴近钢坯下表面5 cm处,然后通过下压伸缩杆1使得调节弹簧2产生形变,将除渣滚轮5升高6-7 cm,进而实现除渣滚轮5的高度的微小调节,保证耐火棉套4贴合宽厚板坯或大方坯的下表面,随后启动电机8,电机8带动除渣滚轮5逆时针旋转,使除渣滚轮5紧密贴合钢坯下表面;贴合后除渣滚轮5顺时针旋转,且转动加速。除渣滚轮5与火焰切割枪11在横向距离上相差10 mm,待氧化渣流至钢坯下表面时开始刮渣。根据切割熔渣的多少调节转速直至转速可以完全刮除火焰切割产生的熔融钢水和氧化渣。当火焰切割结束时,除渣滚轮5继续逆时针转动刮渣持续4s,伸缩杆1将除渣装置拉回,除渣过程结束,回到初始位置,等待钢坯下一个位置切割除渣。
实施例2
本发明方法与传统气体吹渣方法相比较:
(1)传统吹渣装置在火焰切割横向移动过程中位置是固定不变的,采用氮气或氧气吹渣,该种吹渣装置对于宽度比较窄的小方坯有效果,但对于宽度比较大的大方坯作用受限,宽度更大的厚板坯却无法使用气体吹渣,为了保证吹气压力足够大,喷气口不能过大,吹在大方坯上气力集中的位置很窄,不能保证大方坯宽度较大的横向截面都能完全除渣,达不到预期的效果;
(2)合金钢在燃烧时,钢坯中的合金燃烧会产生烟气,采用气体吹渣把这些污染气体吹散,加快了污染气体在车间的扩散,影响车间空气质量。气体进入连铸切割机下部的水中,还会造成水污染;
(3)采用本发明的滚轮刮渣装置,以固体接触的形式刮渣,比传统的气体吹渣方式去除效果更彻底。不会把燃烧产生的污染气体吹散,减轻了火焰切割对车间环境的污染;
(4)节省成本,纯度达到99.5%的氧气2元/m3,工业用电1元/度,1m3氧气可以切割截面390mm×390mm的钢坯3次,而1度电可以驱动电机刮渣30次,成本仅仅是气体吹渣的1/10。
实施例3
本发明方法与传统打毛刺机去除切割瘤方法的比较:
(1)切割瘤产生的多少不仅与氧化渣中钢水的比例和火焰切割参数有关,还与所切割钢种碳含量及合金元素含量也有很大关系。对于C、Mn、Cr、V、Ni和Al含量较多的钢种,钢的燃点和熔点温度相差很近,切割瘤产生的较多,且氧化渣中钢水比例较高,切割瘤与钢坯粘结力较强。打毛刺机去切割瘤对这部分钢种达不到预期效果,往往打不干净甚至打不掉;
(2)对于碳含量高和含有较多还原性较强合金的大方坯或宽厚板坯,更适合用本发明提出的固体接触的除渣滚轮除渣方法,该种方法不仅除渣彻底、环保干净、而且成本低廉,采用该种用滚轮刮渣的去除切割瘤方式可以从源头上彻底去除火焰切割瘤,适合大规模推广。
本发明解决了行业内截面尺寸大、宽度大、还原性合金含量高的宽厚板坯火焰切割瘤较难去除的难题。也是一种节能环保的除渣方法,适合大规模推广。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种宽厚板坯、大方坯火焰切割去除挂渣的装置,其特征在于:包括支架、伸缩杆、调节弹簧、第一齿轮、第二齿轮、传动齿链和电机,所述支架为H型,且包括两个侧板和连接两个侧板的腹板,两个侧板的一端设有除渣滚轮,且另一端设有支撑杆,所述支撑杆的一侧面与伸缩杆连接,且另一侧面与支架的腹板通过调节弹簧连接,所述除渣滚轮的中心通过连接杆与第一齿轮连接,所述电机设置在支架的一个侧板上,且电机的输出端与第二齿轮连接,所述第二齿轮通过传动齿链与第一齿轮连接,所述除渣滚轮上套设有耐火棉套。
2.根据权利要求1所述的一种宽厚板坯、大方坯火焰切割去除挂渣的装置,其特征在于:所述耐火棉套的厚度为10-15mm,所述耐火棉套的材质为硅酸铝纤维。
3.根据权利要求1所述的一种宽厚板坯、大方坯火焰切割去除挂渣的装置,其特征在于:所述除渣滚轮为石墨滚轮。
4.根据权利要求1所述的一种宽厚板坯、大方坯火焰切割去除挂渣的装置,其特征在于:所述支架为钨合金支架。
5.根据权利要求1所述的一种宽厚板坯、大方坯火焰切割去除挂渣的装置,其特征在于:所述伸缩杆的材质为2520不锈钢。
6.根据权利要求1所述的一种宽厚板坯、大方坯火焰切割去除挂渣的装置,其特征在于:所述传动齿链的材质为耐热钢材。
7.根据权利要求1所述的一种宽厚板坯、大方坯火焰切割去除挂渣的装置,其特征在于:所述调节弹簧为SPEC弹簧。
8.根据权利要求1所述的一种宽厚板坯、大方坯火焰切割去除挂渣的装置,其特征在于:所述电机的外表面设有纳米隔热板。
9.一种采用权利要求1-8任一项所述的装置去除挂渣的方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、当火焰切割枪切割宽厚板坯或大方坯横向走动时,伸缩杆推动除渣滚轮靠近宽厚板坯或大方坯的下表面,通过抬高或者下压伸缩杆使得调节弹簧产生不同大小的形变,进而实现除渣滚轮高度的调节,保证耐火棉套贴合宽厚板坯或大方坯的下表面,随后启动电机,电机通过传动齿链带动除渣滚轮转动,实现刮渣;
S2、火焰切割结束后,除渣滚轮再持续工作一段时间,刮除流下的熔渣;随后,伸缩杆将除渣滚轮拉回,除渣装置随火焰切割枪一同复位至初始位置。
10.根据权利要求9所述的装置去除挂渣的方法,其特征在于:步骤S1中耐火棉套与火焰切割枪横向距离为10-15mm,在氧化渣和钢水完全流到下表面时开始刮渣,刮渣结束时间比火焰切割枪切割结束时间晚3-5S;除渣滚轮靠近宽厚板坯或大方坯下表面时,除渣滚轮逆时针旋转,使除渣滚轮紧密贴合宽厚板坯或大方坯下表面,贴合后除渣滚轮顺时针旋转,调节除渣滚轮的转速直至转速可以完全刮除火焰切割产生的熔融钢水和氧化渣。
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