板坯连铸自动火焰切割机系统简论
闫 彪，李田海 （1．河北钢铁集团矿业有限公司；2．唐钢第一钢轧厂，河北 唐山 063000）
2009-5-15
摘要：随着工业现代化的发展，设备自动化系统在工业工程中占有越来越重要的地位，在钢铁冶金中，板坯连铸的火焰切割是最传统的热切割方式，是钢板加工的一种常用方式。文章介绍了板坯连铸自动火焰切割机系统。
关键词：设备自动化系统；火焰切割；板坯连铸火焰切割机；工业自动化；钢板加工 中图分类号：TF341 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2009）10-0055-02
火焰切割是最传统的热切割方式，是钢板加工的一种常用方式。其切割金属厚度从1毫米到1米，但是当您需要切割的绝大多数低碳钢钢板厚度在20毫米以下时，应采用其他切割方式。
火焰切割是利用氧化铁燃烧过程中产生的高温来切割碳钢，火焰割炬的设计为燃烧氧化铁提供了充分的氧气，以保证获得良好的切割效果。
火焰切割设备的成本低并且是切割厚金属板唯一经济有效的手段，但是在薄板切割方面有其不足之处。与等离子比较起来，火焰切割的热影响区要大许多，热变形比较大。 我单位1700板坯连铸机采用的是气体切割工艺，气割就是用来切割金属的氧炔吹管的结构，用氧-乙炔火焰产生的热能对热板坯进行切割，它比焊炬多一根氧气导管。
气割的定义：是利用可燃气体与氧气混合燃烧的火焰热能将工件切割处预热到一定温度后，喷出高速切割氧流，使金属剧烈氧化并放出热量，利用切割氧流把熔化状态的金属氧化物吹掉，而实现切割的方法。
气割的要求：气割时应用的设备器具除割炬外均与气焊相同。气割过程是预热一燃烧一吹渣过程，但并不是所有金属都能满足这个过程的要求，只有符合下列条件的金属才能进行气割：（1）金属在氧气中的燃烧点应低于其熔点；（2）气割时金属氧化物的熔点应低于金属的熔点；（3）金属在切割氧流中的燃烧应是放热反应；（4）属的导热性不应太高；（5）金属中阻碍气割过程和提高钢的可淬性的杂质要少。
符合上述条件的金属有纯铁、低碳钢、中碳钢和低合金钢以及铁等。其它常用的金属材料如：铸铁、不锈钢、铝和铜等，则必须采用特殊的气割方法（例如等离子切割等）。目前气割工艺在工业生产中得到了广泛的应用。
在板坯连铸生产中火焰切割机的作用不可或缺，本设备是关系到生产的顺利进行的关键环节，设备所处环境属温度较高，所做工作需要一定的精确度，所以对于火焰切割机来说应具备以下几点：
一、机械部分
1．可靠的防热系统。对连铸板坯火焰切割机来说，由于长期在高温状态下工作，设备的防热显得尤为重要，所以切割机在防热措施上必须考虑得十分周到。（1）整体式水冷大车架；（2）水冷的切割机栏杆扶手。
2．可靠的切割机行走传动装置。
3．双行程同步压紧气缸。
二、能源介质控制部分
1．高性能的能介控制电磁阀。
2．稳定的车载线路。
三、切割定尺测量系统
常用的切割定尺测量系统有如下几种：（1）机械碰锤；（2）长度测量辊；（3）电视摄像定尺系统。
我单位1700板坯连铸机的火焰切割部分，定尺测量系统采用的是长度测量辊，使用旋转编码器，旋转编码器是用来测量转速的装置。它分为单路输出和双路输出两种。技术参数主要有每转脉冲数（几十个到几千个）和供电电压等。单路输出是指旋转编码器的输出是一组脉冲，而双路输出的旋转编码器输出两组相位差90度的脉冲，通过这两组脉冲不仅可以测量转速，还可以判断旋转的方向。
四、切割机的电控系统
火焰切割机能够达到自动化，电控系统是关键，一般为PLC 控制，每流一套。与连铸机主电控的通讯方式有网络通讯和I/O通讯两种。
PLC 即可编程控制器（Programmable logic Controller），是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。
PLC 的特点：
1．可靠性高，抗干扰能力强。高可靠性是电气控制设备的关键性能。和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC 带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。
2．配套齐全，功能完善，适用性强。现代PLC 大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域，使得火焰切割机的自动化功能能够得以实现。
3．系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造。PLC 用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。
4．体积小，重量轻，能耗低。由于体积小很容易装入机械内部，是实现火焰切割机机电一体化的理想控制设备。
五、切割机上的行程控制装置
1．切割机前后极限控制装置。由安装在切割机一侧的前后车轮箱上的接近开关和焊接在轨道梁上的感应片组成。其中安装在前车轮箱上的接近开关用于控制切割机前行极限，安装在后车轮箱上的两个接近开关分别用来控制切割机返回时的快速转慢速和切割机到原点的制动控制。
2．割枪小车原位控制。由1＃及2＃割枪小车的外侧各装一个接近开关和安装在机架上的感应片所组成，作为小车退至原点的极限。
3．两枪相遇控制。由接近开关和感应片组成，接近开关和感应片分别安装在两台割枪小车上，两台割枪小车相遇（两枪距离约100mm ），此时一枪返回原点，另一枪继续切割。
4．割枪跟踪控制。安装在割枪小车传动装置电机与减速机的联接外壳上的一个接近开关和安装在联轴器上的感应块组成。电机转一圈接近开关发一信号。此信号的作用是当两枪相遇后，记录继续切割的割枪小车切割距离，以便在铸坯切断前10mm 时发出切后辊道启动信号，并在铸坯完全切断后，发切割完毕信号。
六、1700板坯连铸机火焰切割的操作方式
本机操作分为自动、半自动、手动三种方式。
1．自动操作。将操作台上的转换开关置于“自动”位置，接受外来切割信号，进行自动切割。自动操作时的手动干预功能。在预热过程中，如发现预热点位置不对或在切割过程中，发现切割速度过快引起翻渣现象时，可扳动操作台上相应的割枪运行方式选择开关，对该枪的现在位置进行“前进”或“后退”的手动干预，以保证最佳的预热和切割位置。
2．半自动操作。将操作台上的转换开关置于“半自动”位置，自控系统将失去自动控制定尺功能。由操作者目测切割长度，在操作台上手动按压“主压紧”按钮之后，切割机将按“全
自动”方式完成一个切割周期。
3．手动操作。将操作台上的转换开关置于“手动”位置后，切割机上各部动作将完全由手动操作控制。手动操作仅用于调试及自控系统故障时应急切割。
不论切割机处于何种控制方式，手动干预功能始终优先。
七、工作程序
本机的切割程序分为切头、正常切割和切尾程序三种。这里主要讲正常切割程序。 自动操作：将操作台上的转换开关置于“自动”、“正常切”位置，当切割机在完成一次切割后返回原点过程中、后，根据定尺切割机将自动完成“预压紧”、“主压紧”动作。
正常切割自动程序动作过程如下：（1）切割机在完成“主压紧”后，左右两台割枪小车快速接近铸坯，到达铸坯边缘位置，边缘探测器发出信号，割枪小车暂停，割枪预热火焰点燃；（2）预热6秒钟（据现场情况定）后，切割氧喷出，左右两台割枪小车以起切速度运行，开始切入铸坯；（3）起切9秒（据现场情况定）后（切入铸坯约5～20mm ），割枪以正常切割速度（可调）运行；（4）两枪相距100mm 时即两枪相遇后，2＃割枪小车停止切割并返回原点，1＃割枪小车继续运行切割；（5）1＃割枪小车继续切割90mm 后（铸坯尚留10mm 未切断），发启动切后辊道信号（启动切后辊道，避免切断后粘连，并把即将切断的铸坯运送出去）；（6）1#主割枪继续切割30mm （超程20mm ），铸坯切断并发切割完毕信号，依次关闭切割氧、预热氧，同时割枪快速返回。
半自动操作：将操作台上的转换开关置于“半自动”位置，由操作者目测切头长度，再按“主压紧”按钮之后，切割机就将自动完成正常切程序。
正常切割半自动程序动作过程如下：（1）目测铸坯移动长度，按下“主压紧”按钮后，左右两台割枪小车快速接近铸坯，到达铸坯边缘位置；边缘探测装置发讯号，割枪小车暂停，点燃预热火焰；（2）按下“主压紧”按钮后，同步压头下降压住铸坯，切割机与铸坯同步运行，对铸坯预热开始计时。
其余与自动方式切割程序（2）～（6）相同。
八、注意事项
1．机器的操作和维修人员须经培训，熟悉本机性能并具有使用氧气和燃气的知识和经验。
2．严格遵守国家“GB9448-88焊接与切割安全”标准的有关规定。
3．机器工作时（包括未进行切割，但机器下有热铸坯通过，及进行割枪点火调试时）必须保证冷却水正常循环。否则将立即损坏切割枪或造成机体变形，严重时发生水箱及管路爆裂事故。
4．在有结冻危险时，短时停机必须保持冷却水循环。长时停机则应打开放水口将冷却水放空，卸开割枪进出水软管，用压缩空气从割枪出水口吹入，将割枪内存水从割枪进水口吹出，以防冻裂枪体。
5．无论选用何种切割操作方式，操作人员必须位于能直接观察到割枪切割火焰的位置，以便随时调整切割速度和处理各种意外情况。
6．在每次点火时，必须逐个打开相应的球阀和节流阀后点燃火焰。严禁在全部打开所有球阀和节流阀后再去点火。以防造成大量燃气泄漏。
7．在“自动”或“半自动”切割操作过程中，严禁随意扳动、转换操作台面中的选择开关。
8．在一个切割周期中，严禁随意改变切割程序，否则将引起程序错误。
9．在“自动”或“半自动”切割操作过程中，严禁随意按“切割完毕”按钮。
10．在手动切割操作时，每一次切割必须先按预热按钮，后按切割按钮。
11．手动切割操作中两枪相遇后，必须立即将其中一台割枪小车返回，否则将导致两台割枪小车相撞而损坏电机。
12．采取“自动”操作方式时，每一次给PLC 上电后，必须将切割车开回原位，再开始进行“自动”切割。开回原位的方法：（1）将转换开关置于“手动”，扳动转换开关将切割车退回原位；（2）方法二：将转换开关置于“半自动”，半自动切割一块坯子，切割车自动退回原位后，再将转换开关置于“自动”，开始自动切割。
以上内容是BGb48型连铸板坯火切机的简要论述，随着工业现代化的发展的发展，设备自动化系统在工业工程中将占有越来越重要的地位，涉及专业及领域更多，技术更新更快，也将更加复杂，要想把此项工作做好管好，技术工作人员需要不断地积累经验和学习，与时俱进。
板坯连铸自动火焰切割机系统简论
闫 彪，李田海 （1．河北钢铁集团矿业有限公司；2．唐钢第一钢轧厂，河北 唐山 063000）
2009-5-15
摘要：随着工业现代化的发展，设备自动化系统在工业工程中占有越来越重要的地位，在钢铁冶金中，板坯连铸的火焰切割是最传统的热切割方式，是钢板加工的一种常用方式。文章介绍了板坯连铸自动火焰切割机系统。
关键词：设备自动化系统；火焰切割；板坯连铸火焰切割机；工业自动化；钢板加工 中图分类号：TF341 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2009）10-0055-02
火焰切割是最传统的热切割方式，是钢板加工的一种常用方式。其切割金属厚度从1毫米到1米，但是当您需要切割的绝大多数低碳钢钢板厚度在20毫米以下时，应采用其他切割方式。
火焰切割是利用氧化铁燃烧过程中产生的高温来切割碳钢，火焰割炬的设计为燃烧氧化铁提供了充分的氧气，以保证获得良好的切割效果。
火焰切割设备的成本低并且是切割厚金属板唯一经济有效的手段，但是在薄板切割方面有其不足之处。与等离子比较起来，火焰切割的热影响区要大许多，热变形比较大。 我单位1700板坯连铸机采用的是气体切割工艺，气割就是用来切割金属的氧炔吹管的结构，用氧-乙炔火焰产生的热能对热板坯进行切割，它比焊炬多一根氧气导管。
气割的定义：是利用可燃气体与氧气混合燃烧的火焰热能将工件切割处预热到一定温度后，喷出高速切割氧流，使金属剧烈氧化并放出热量，利用切割氧流把熔化状态的金属氧化物吹掉，而实现切割的方法。
气割的要求：气割时应用的设备器具除割炬外均与气焊相同。气割过程是预热一燃烧一吹渣过程，但并不是所有金属都能满足这个过程的要求，只有符合下列条件的金属才能进行气割：（1）金属在氧气中的燃烧点应低于其熔点；（2）气割时金属氧化物的熔点应低于金属的熔点；（3）金属在切割氧流中的燃烧应是放热反应；（4）属的导热性不应太高；（5）金属中阻碍气割过程和提高钢的可淬性的杂质要少。
符合上述条件的金属有纯铁、低碳钢、中碳钢和低合金钢以及铁等。其它常用的金属材料如：铸铁、不锈钢、铝和铜等，则必须采用特殊的气割方法（例如等离子切割等）。目前气割工艺在工业生产中得到了广泛的应用。
在板坯连铸生产中火焰切割机的作用不可或缺，本设备是关系到生产的顺利进行的关键环节，设备所处环境属温度较高，所做工作需要一定的精确度，所以对于火焰切割机来说应具备以下几点：
一、机械部分
1．可靠的防热系统。对连铸板坯火焰切割机来说，由于长期在高温状态下工作，设备的防热显得尤为重要，所以切割机在防热措施上必须考虑得十分周到。（1）整体式水冷大车架；（2）水冷的切割机栏杆扶手。
2．可靠的切割机行走传动装置。
3．双行程同步压紧气缸。
二、能源介质控制部分
1．高性能的能介控制电磁阀。
2．稳定的车载线路。
三、切割定尺测量系统
常用的切割定尺测量系统有如下几种：（1）机械碰锤；（2）长度测量辊；（3）电视摄像定尺系统。
我单位1700板坯连铸机的火焰切割部分，定尺测量系统采用的是长度测量辊，使用旋转编码器，旋转编码器是用来测量转速的装置。它分为单路输出和双路输出两种。技术参数主要有每转脉冲数（几十个到几千个）和供电电压等。单路输出是指旋转编码器的输出是一组脉冲，而双路输出的旋转编码器输出两组相位差90度的脉冲，通过这两组脉冲不仅可以测量转速，还可以判断旋转的方向。
四、切割机的电控系统
火焰切割机能够达到自动化，电控系统是关键，一般为PLC 控制，每流一套。与连铸机主电控的通讯方式有网络通讯和I/O通讯两种。
PLC 即可编程控制器（Programmable logic Controller），是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。
PLC 的特点：
1．可靠性高，抗干扰能力强。高可靠性是电气控制设备的关键性能。和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC 带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。
2．配套齐全，功能完善，适用性强。现代PLC 大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域，使得火焰切割机的自动化功能能够得以实现。
3．系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造。PLC 用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。
4．体积小，重量轻，能耗低。由于体积小很容易装入机械内部，是实现火焰切割机机电一体化的理想控制设备。
五、切割机上的行程控制装置
1．切割机前后极限控制装置。由安装在切割机一侧的前后车轮箱上的接近开关和焊接在轨道梁上的感应片组成。其中安装在前车轮箱上的接近开关用于控制切割机前行极限，安装在后车轮箱上的两个接近开关分别用来控制切割机返回时的快速转慢速和切割机到原点的制动控制。
2．割枪小车原位控制。由1＃及2＃割枪小车的外侧各装一个接近开关和安装在机架上的感应片所组成，作为小车退至原点的极限。
3．两枪相遇控制。由接近开关和感应片组成，接近开关和感应片分别安装在两台割枪小车上，两台割枪小车相遇（两枪距离约100mm ），此时一枪返回原点，另一枪继续切割。
4．割枪跟踪控制。安装在割枪小车传动装置电机与减速机的联接外壳上的一个接近开关和安装在联轴器上的感应块组成。电机转一圈接近开关发一信号。此信号的作用是当两枪相遇后，记录继续切割的割枪小车切割距离，以便在铸坯切断前10mm 时发出切后辊道启动信号，并在铸坯完全切断后，发切割完毕信号。
六、1700板坯连铸机火焰切割的操作方式
本机操作分为自动、半自动、手动三种方式。
1．自动操作。将操作台上的转换开关置于“自动”位置，接受外来切割信号，进行自动切割。自动操作时的手动干预功能。在预热过程中，如发现预热点位置不对或在切割过程中，发现切割速度过快引起翻渣现象时，可扳动操作台上相应的割枪运行方式选择开关，对该枪的现在位置进行“前进”或“后退”的手动干预，以保证最佳的预热和切割位置。
2．半自动操作。将操作台上的转换开关置于“半自动”位置，自控系统将失去自动控制定尺功能。由操作者目测切割长度，在操作台上手动按压“主压紧”按钮之后，切割机将按“全
自动”方式完成一个切割周期。
3．手动操作。将操作台上的转换开关置于“手动”位置后，切割机上各部动作将完全由手动操作控制。手动操作仅用于调试及自控系统故障时应急切割。
不论切割机处于何种控制方式，手动干预功能始终优先。
七、工作程序
本机的切割程序分为切头、正常切割和切尾程序三种。这里主要讲正常切割程序。 自动操作：将操作台上的转换开关置于“自动”、“正常切”位置，当切割机在完成一次切割后返回原点过程中、后，根据定尺切割机将自动完成“预压紧”、“主压紧”动作。
正常切割自动程序动作过程如下：（1）切割机在完成“主压紧”后，左右两台割枪小车快速接近铸坯，到达铸坯边缘位置，边缘探测器发出信号，割枪小车暂停，割枪预热火焰点燃；（2）预热6秒钟（据现场情况定）后，切割氧喷出，左右两台割枪小车以起切速度运行，开始切入铸坯；（3）起切9秒（据现场情况定）后（切入铸坯约5～20mm ），割枪以正常切割速度（可调）运行；（4）两枪相距100mm 时即两枪相遇后，2＃割枪小车停止切割并返回原点，1＃割枪小车继续运行切割；（5）1＃割枪小车继续切割90mm 后（铸坯尚留10mm 未切断），发启动切后辊道信号（启动切后辊道，避免切断后粘连，并把即将切断的铸坯运送出去）；（6）1#主割枪继续切割30mm （超程20mm ），铸坯切断并发切割完毕信号，依次关闭切割氧、预热氧，同时割枪快速返回。
半自动操作：将操作台上的转换开关置于“半自动”位置，由操作者目测切头长度，再按“主压紧”按钮之后，切割机就将自动完成正常切程序。
正常切割半自动程序动作过程如下：（1）目测铸坯移动长度，按下“主压紧”按钮后，左右两台割枪小车快速接近铸坯，到达铸坯边缘位置；边缘探测装置发讯号，割枪小车暂停，点燃预热火焰；（2）按下“主压紧”按钮后，同步压头下降压住铸坯，切割机与铸坯同步运行，对铸坯预热开始计时。
其余与自动方式切割程序（2）～（6）相同。
八、注意事项
1．机器的操作和维修人员须经培训，熟悉本机性能并具有使用氧气和燃气的知识和经验。
2．严格遵守国家“GB9448-88焊接与切割安全”标准的有关规定。
3．机器工作时（包括未进行切割，但机器下有热铸坯通过，及进行割枪点火调试时）必须保证冷却水正常循环。否则将立即损坏切割枪或造成机体变形，严重时发生水箱及管路爆裂事故。
4．在有结冻危险时，短时停机必须保持冷却水循环。长时停机则应打开放水口将冷却水放空，卸开割枪进出水软管，用压缩空气从割枪出水口吹入，将割枪内存水从割枪进水口吹出，以防冻裂枪体。
5．无论选用何种切割操作方式，操作人员必须位于能直接观察到割枪切割火焰的位置，以便随时调整切割速度和处理各种意外情况。
6．在每次点火时，必须逐个打开相应的球阀和节流阀后点燃火焰。严禁在全部打开所有球阀和节流阀后再去点火。以防造成大量燃气泄漏。
7．在“自动”或“半自动”切割操作过程中，严禁随意扳动、转换操作台面中的选择开关。
8．在一个切割周期中，严禁随意改变切割程序，否则将引起程序错误。
9．在“自动”或“半自动”切割操作过程中，严禁随意按“切割完毕”按钮。
10．在手动切割操作时，每一次切割必须先按预热按钮，后按切割按钮。
11．手动切割操作中两枪相遇后，必须立即将其中一台割枪小车返回，否则将导致两台割枪小车相撞而损坏电机。
12．采取“自动”操作方式时，每一次给PLC 上电后，必须将切割车开回原位，再开始进行“自动”切割。开回原位的方法：（1）将转换开关置于“手动”，扳动转换开关将切割车退回原位；（2）方法二：将转换开关置于“半自动”，半自动切割一块坯子，切割车自动退回原位后，再将转换开关置于“自动”，开始自动切割。
以上内容是BGb48型连铸板坯火切机的简要论述，随着工业现代化的发展的发展，设备自动化系统在工业工程中将占有越来越重要的地位，涉及专业及领域更多，技术更新更快，也将更加复杂，要想把此项工作做好管好，技术工作人员需要不断地积累经验和学习，与时俱进。