喷铁粉切割技术在宝特韶关公司的应用

韦祥建

摘 要：本文分析大方坯连铸机切割高合金钢喷铁粉切割经验不足，对其进行攻关总结，实现高合金钢顺利切割，增加了特钢品种生产能力。

关键词：高合金钢；喷铁粉切割；品种生产能力

中图分类号：X75 文献标识码：A

宝钢特钢韶关有限公司炼钢分厂连铸工序大方坯连铸机生产线是2010年从意大利达涅利公司引进并于2011年10月建成投产的。年设计棒材105万t，过程采用二级计算机控制。其主要设备有：大包下渣检测、中包液位自动控制、结晶器液面自动控制、结晶器电磁搅拌技术、末端电磁搅拌技术、动态轻压下技术、喷号机自动喷号技术等。

1.市场紧缺分析

（1）随着国家工业化振兴，国内制造业崛起，用于加工制造备件的合金模具钢变得日益紧缺。不少备件制造商不得不到各钢厂抢购，甚至不惜买回些切废料进行切分筛选。

（2）众所周知，高合金模具钢因合金加入量大，损耗高，过程控制难度大。特别是铸出的坯子难切断。

因高合金模具钢中含有较多的铬，高温下切割不锈钢易产生熔点黏稠的铬氧化物，黏附在切口面上，阻碍切割氧和铁的反应，从而使火焰切割过程中断，所以在切割过程中向切割区域加入铁粉助燃，以达到切开材料的温度。

通过清洁、干燥的压缩氮气，采用负压射吸方式，经过不锈钢管将铁粉均匀地输送到割嘴前端的铸坯上。在切割中通过同步喷出铁粉起到助燃助熔作用，增加切割燃烧时的氧化反应，对被铸坯进行预热，并借助铁粉在火焰中强烈的氧化反应释放出大量热能，使割口上部产生熔化并同时生产熔渣，把割件上部温度传到割口下部，才能顺利完成切割。致使很多钢厂生产不了，小部分能生产的也不愿意冒险生产。

（3）宝特韶关大方坯连铸机目前装备水平已经达到国内较高水平，若能进一步优化切割工艺，开发生产出像高合金模具钢类似的市场紧缺的钢种，必能进一步增强市场竞争力，实现效益最大化。

2.设备改造必要性

（1）铁粉罐改造必要性。

2014年曾在大方坯连铸机进行了加装切割喷铁粉装置来满足高合金钢的切割要求，但使用效果不理想，主要存在以下问题：

①粉罐体高、罐口小，铁粉加入困难。罐体顶盖用螺丝紧固，拆装麻烦易漏气；

②铁粉加入时间长，每罐加入50kg铁粉耗时15min以上；

③每次恢复使用调试时间过长，需6h～7h以上；

④粉罐体底部为半球形，切割中不利于下粉，切割结束不能很方便地排粉导致积粉多，既容易受潮污染罐体又造成浪费；

⑤下粉开关皮囊橡胶容易硬化，造成关不死而漏粉；

⑥气动元件及管路简陋，管路容易漏气，电磁换向阀阀芯易堵塞，导致喷射不畅或一直漏粉关不死；

⑦管路及喷嘴定位装置设计不合理，无法准确快捷有效地对准切割嘴火焰，影响切割成功率；

⑧下粉皮囊橡胶开关不可靠，导致送粉介质氮气压力难控制，压力小皮囊橡胶开关关不死漏粉，压力大将切割火焰吹斜。

配备铁粉罐如图1所示。

其外型如保温壶，上顶是盖板，用螺丝拧扣紧，内置有铁粉过滤滤芯，下底为圆弧底形。这种设计首先在线加铁粉时很麻烦，每次要先拧松螺丝，开盖将铁粉倒入。因内置过滤滤芯，线上补粉效率低。其次，因罐底为圆弧状，铁粉消耗到距罐身1/3时，铁粉出粉量变少，被迫又要再添铁粉。因而每浇次生产结束罐内余粉量大，浪费多。

（2）吹氩气管路系统改造必要性。之前氮气管路系统全部使用铜管硬连接，气压大或稍有碰撞，接头处就会出现松脱而漏气、漏粉的现象。所以必须改变氮气连接方式，以保证生产过程没有漏粉漏气现象。

3.改造的内容

（1）設备的改造

2016年11月对铁粉罐改造。将原来圆柱体形改为圆锥体。粉罐罐体底部为圆锥体，既有利于下粉，又可以减少铁粉残留；粉罐罐体采用碳钢材质，但内表面必须镀铬处理；罐顶开口大，与罐体直径等同，顶盖开启要方便快捷，加粉方便；喷粉电磁阀采用德国FESTO产品，稳定耐用。如图2所示。

改造后实现了拆装方便快捷、加粉速度快、密封好不漏粉，铁粉利用率高等。

氮气管路改造。将原来硬管连接改换用金属软管连接，既方便安装，又防止接头松脱漏气。

（2）工艺上进一步优化

①开浇前务必调试至切割正常。

通常安排每流吊放条冷坯来试切，要求达到以下3点：火线正；能切穿；切缝上口不积粉，切缝下口熔渣净。试切过程经常会出现以下两种情况：没铁粉出和切坯切不断。

没铁粉出有3种可能：罐子没铁粉了，需补加；管路被结块铁粉堵塞，需敲击罐体将结块物震落排出；控粉电磁阀失效没打开，通知电工检查处理。

切不断坯有两种可能。喷铁粉头角度偏大，致火焰吹斜，切到前限位时切缝下口仍有部分没切到。此时需将喷粉头角度调小，适当带点角度后用切割氧产生的气流将铁粉抽吸入为最佳。另一种可能氮气气压过高，气压过高同样会将火焰吹斜，致枪到前限位，切缝下口扔余有部分没切到。这时需调小氮气压力，依据现场具体情况，一般各流总管气压控制在4～5bar，进入罐体的气压控制在1～2bar。

②扎引锭。

高合金磨具钢材质偏硬，致时常有坯头卡死在引锭头脱不下来的情况。此时扎引锭应注意两点，一是要保证引锭头马蹄口及铜管壁润滑，应采用高温润滑剂替代菜籽油；二是扎引锭可适当多放入些铁屑，阻止钢液与马蹄口黏结。

③开浇。

因模具钢合金含量高，切割时烟气浓度大，同时起切看不到其他流进枪情况。因此开浇时应错开流子来开。

结语

生产高合金模具钢种风险相对较高，我们应综合考虑、预防为主，积极通过各种控制手段，逐渐降低风险率。从而实现铸机“稳定，顺行，高产，长寿，高效益”的生产目标。

参考文献

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