浅谈氢氧火焰切割在连铸的生产应用
氢氧能源机的工艺技术优势与应用
氢氧能源机的工艺技术优势与应用作者:屈丰胡敏来源:《现代电子技术》2015年第03期摘要:中国五矿长沙矿山研究院研发的氢氧能源机由IGBT逆变电源、自动控制系统、氢氧发生功能模块、主水箱、副水箱、水气分离系统、压力自动侦测系统、冷却系统、介质循环系统、防回火系统等功能单位系统组成。
其工艺和技术都高于行业标准,安全性能很高,切割工艺的适应性较强,且更加经济、安全。
可在替代高能耗、高污染的传统燃气设备在钢铁切割、汽车发动机除碳、医疗垃圾焚烧、锅炉催化燃烧、针剂拉丝封口、民用燃气等多个领域得到推广和普遍应用。
关键词:氢氧能源机;切割工艺;自动控制; IGBT逆变电源中图分类号: TN05⁃34 文献标识码: A 文章编号: 1004⁃373X(2015)03⁃0122⁃03Technology advantages and application of hydroxide energy machineQU Feng1, HU Min2(1. Changsha Institute of Mining Research Co., Ltd., Changsha 410012, China;2. Foreign Language Department, Hunan College of Finance and Economic, Changsha 410205, China)Abstract: The hydroxide energy machine developed by Changsha Institute of Mining Research is composed of IGBT inverter power supply, automatic control system, hydroxide generation function module, main water tank, auxiliary water tank, water and gas separation system,pressure automatic detection system, cooling system, medium circulating system, anti tempering system and other function systems. Its process and technology are better than those of industry standard. The hydroxide energy machine has strong adaptability in the cutting process and is more economic and safe. It can replace the traditional high energy consumption and high pollution gas equipments, and will be popularized and widely used in steel cutting, automobile engine carbon elimination, medical waste incineration, catalytic combustion of boiler, injection sealing, and civil gas application.Keywords: hydroxide energy machine; cutting technology; automatic control; IGBT inverter power supply1 氢氧切割能源机基本原理氢氧能源机是中国五矿长沙矿山研究院研发的一种氢氧清洁能源设备。
氢氧焰断火切割连铸坯技术的应用
2 5 O 元 ÷3 0 0 0 0 0 0 t 0. 8 3 元/ t
火 安 全装 置与能 介系统 之 间 。 断火 控 制 装 置 能 够 实 现 氢 氧气体 的 自 动通断, 当等待 切 割 时 间过 长 时 , 可 以通 过控 制 电 磁 阀来 自动 关 闭 氢 氧 燃 气管路 , 进 而 实 现设 备 电解 停止 ,
制 柜 与水 电 解氢 氧 发 生 器配 合使 用 , 可 大 幅
降低 切割 等待期间的电能消耗 , 断 火 切 割 成 本 ห้องสมุดไป่ตู้ 为 长 明火 的 l / 4 , 是 水 电解 氢 氧 发 生 器在节 能 环 保方面 的 重 大改 进 。 2 . 2 断 火控 制柜 的相 关能 介 参数
1 4 1 2 7 2 8 6 m ÷ 1. 7 m /i n i n÷ 切割 市 场 占有 率 在6 0 %以 上 , 能 满 足 铸坯 切 0 mi n/h 1 3 8 5 0 2 h 割 的要求, 但 是 随 着钢 铁 行 业 进 入 微 利 时 6
电源 电压 ( V) . DC 2 4
O . 6
代, 钢 铁 行 业 节 能 降 耗 成 为 竞 争 取 胜 的 关
键环节。 氢 氧 机 的 运 行 成 本主 要 是 运 行 电
( 3 ) 电能 消 耗
1 5 0 mI T I ×1 5 0 mm铸坯
l 1 3 9 60 h X 3 0 kW ×0. 6 元 /kW ・ h
2 连 铸 机 断 火切 割的 特点和 原理
2 . 1 氢 氧 发 生器 断 火控 制 的特 点及 用途
1 . 2 现有 氢 氧 火焰 切 割工 艺参 数
( 1 ) 上 海重 矿 连铸 技 术 工程 有 限 公 司生
浅谈氢氧火焰切割在连铸的生产应用
浅谈氢氧火焰切割在连铸的生产应用摘要:连铸坯氢氧火焰切割就是利用“水电解氢氧发生器”电解制取的氢氧混合气作为能源介质,取代传统的乙炔、丙烷等工业燃气,点火形成氢氧焰,氢氧焰火焰集中,温度高达2800度,燃烧强度仅次于乙炔而高于其它燃气,因而能快速切割连铸坯。
关键词:水电解氢氧发生器氢氧混合气回火“连铸坯氢氧火焰切割技术”在1999年成功地应用于连铸坯火焰切割后,经过不断发展完善,目前已有100多台连铸机、450多流连铸坯使用了氢氧火焰切割。
在当前钢铁市场严峻的形势下,为了积极响应河北钢铁集团公司“节能降耗,创新增效”的号召,淘汰高耗能、高污染等落后的生产工艺技术和设备,根据现场实际将河北省邯宝炼钢厂2台双流宽厚板连铸机的氧-焦炉煤气火焰切割方式改造成氧-氢氧气火焰切割。
但氢氧火焰切割的经济效益性和安全性究竟如何?成为生产使用者密切关注的问题。
1 经济性河北省邯宝炼钢厂2台双流宽厚板连铸坯从2012年3月份正式使用了氢氧火焰切割,现将氢氧气切割与原来使用焦炉煤气切割的经济技术从理论和实际两方面分析结果汇总如下。
1.1 基本数据水(H2O)电解的化学方程式为2H2O =2H2+ O2氢气(H2)燃烧的化学方程式为2H2+ O2=2 H2O水电解制取的氧气本身就满足了氢气燃烧的需要,因此不需要消耗低压氧(或称混合氧),可以省下大量的混合氧费用,但需使用少量焦炉煤气(每小时消耗焦炉煤气18.3 m3/h)作助燃剂,因此其直接使用成本与电费、水费、焦炉煤气有关,但根据水电解氢氧发生器每生产1 m3氢氧混合气消耗0.8公斤水计算消耗的水成本可以忽略。
[1]每次切割点火焦炉煤气耗量:18.3 m3/h÷3600s/h×330s=1.68 m3 点火焦炉煤气吨钢成本:1.68 m3×0.97元/ m3÷28.704t=0.06元/t而根据现场生产实际(2012年3月~2013.7月份统计)平均吨钢耗电:0.25~0.3千瓦·时/吨,按0.3千瓦·时/吨计算,吨钢直接成本:0.3 ×0.56+0.096+0.06=0.32元/吨1.3 氧-焦炉煤气切割的使用成本(不包括切割氧消耗)净化后的焦炉煤气是无色,有臭味的有毒气体,其主要成分是H2(60%)、C H4(22~26%)、CO(6~9%)、CnHm(4.5%)及C O2、N2、O2等杂质。
新型连铸坯火焰切割技术特点及应用成效
目前,中国大多数钢厂都采用传统火焰技术切割连铸坯,这种切割方式耗钢、耗气、耗氧,有很大的节能减排潜力。
天津环浚节能科技有限公司(以下简称环浚公司)抓住此市场先机,创新研发连铸坯火焰切割新技术,对钢厂现有切割工序进行技术改造,使传统的连铸坯火焰切割技术登上了一个新的台阶,产生了较好的经济效益。
从焦炉煤气净化找突破口金属的火焰切割是一个金属与氧气燃烧反应的过程,燃气的作用是通过自身燃烧释放出热量将金属加热至燃点。
由于连铸坯本身的温度较高,不需要过多的热量就可以将金属加热至燃点,从而切断铸坯。
目前国内用于连铸坯切割的燃气主要有以下几种:1)丙烷、丙烯等混合燃气。
近年来丙烷、丙烯或加入添加剂的一些混合气体因切割效果好而被广泛应用。
但是这些燃气都是以瓶装形式供应给用户,使用成本较高,且还有价格上涨趋势,同时这类气体还存在污染和不安全等问题。
2)天然气、液化石油气。
在国内有些地区,钢厂有条件利用天然气或者液化石油气作为切割燃料,但也由于价格在逐年上升,增加了连铸坯切割成本。
3)焦炉煤气。
在联合钢铁企业中,用焦炉煤气作为连铸坯火焰切割的气源虽然有十几年的发展历史,但未能全面推广。
究其原因,主要是焦炉煤气经过初步处理后,仍含有较多的有害成分,易造成煤气管道老化堵塞,切割燃气断火;割嘴堵塞严重,更换频繁;连铸坯切口质量差等弊端,而且切口缝普遍较宽,使钢耗增加。
因此采用焦炉煤气火焰切割对于煤气的纯净度要求很高,而传统净化方法投资费用高,工艺复杂,效果还不是非常理想。
环浚公司在长期的生产实践中坚持探索和研发,以焦炉煤气的完全净化为突破口,并采用新型切具和燃气专用设备,推出了新型连铸坯火焰切割技术,从而使该技术具备了切割温度高、速度快、断口平整、切缝小、耗能少、钢损低等优势。
节能环保双重效果显著科学技术的真正价值要体现在市场的应用中。
新型连铸坯火焰切割技术在首钢集团水钢炼钢厂应用一年多来,取得了良好的使用效果。
这种新型连铸坯火焰切割技术具有以下特点:1)有效利用二次能源。
连铸坯氢氧切割应用与碳排放研究
131中国设备工程Engineer ing hina C P l ant中国设备工程 2018.06 (上)氢氧切割最初是用于航空工业的精密切割,由于火焰温度高,切割火焰锋利,割缝小,逐步应用于钢铁行业的连铸坯切割。
邯钢已有多台连铸机应用氢氧切割,其应用效果在国内处于领先水平。
使用氢氧切割除了减少钢铁料消耗之外,氢氧切割过程能有效降低粉尘,目前,各个钢铁企业面对环保压力,氢氧切割的应用又能有效降低碳排放。
本文通过记录统计,计算出氢氧切割投用后的吨钢碳排放减少量。
1 氢氧切割工作原理传统的连铸坯的火焰切割是使用焦炉煤气,通过预热后再进行切割。
而连铸切割采用氢氧混合气切割。
不再需要预热氧和预热煤气,同时,切割过程中的切割煤气也不再消耗。
如图1所示,普通自来水氢氧发生器内通过电解,分解成氢氧混合气:2H 2O=2H 2+O 2氢气、氧气并不分离,而是混合在同一支管道内,此混合气既不是纯净的氢气也不是纯净的氧气,而是氢氧混合气,而混合浓度正好是生成水的比例。
压力 1bar 左右,随产随用,且不能储存,因为在管道内停留30分钟后,会逐步重新生成水。
切割过程靠此混合气体进行燃烧,产生锋利的火焰,铸坯切割效果断面整齐规则,流渣少,割缝仅有4~5毫米(图2)。
使用氢氧切割主要发生以下反应:2H 2 + O 2 =2H 2O 2Fe+ O 2 = 2FeO 4Fe+ 3O 2 = 2Fe2O 3因为氢氧混合气体燃烧火焰温度高割缝小,切割过程融化和燃烧Fe 的高压切割氧用量在减少,同时,产生的粉尘也在减少。
由于不再预热煤气和切割煤气,切割过程中的碳排放直接降低。
图1 氢氧发生器 图2 使用氢氧混合气对铸坯进行切割2 使用氢氧切割碳排放计算邯钢某炼钢分厂连铸区域在采用氢氧切割后的焦炉煤气消耗见表1。
2012年1~2月份是采用传统煤气切割,2012年3~5月份是全面采用氢氧切割。
由于连铸区域焦炉煤气除铸坯切割车使用以外,还包含中间包烘烤,中间包干燥,铸坯表面质量清理以及维修用焦炉煤气,假设这些月度消耗均衡无变化。
氢氧火焰断火切割连铸坯技术的研究与应用
氢氧火焰断火切割连铸坯技术的研究与应用连铸坯是钢铁制造行业中使用最广泛的原材料,但是在加工过程中,很多连铸坯的加工程序存在着许多困难,比如切割、焊接、成型等。
而氢氧火焰断火切割技术可以显著提高连铸坯加工的完成率和效率,同时还提高了切割品质,并减少烧伤几率,成为当今钢铁制造行业中使用最为广泛的加工技术之一。
氢氧火焰断火切割技术的原理是,利用氢氧火焰将连铸坯的强烈的热能量传递到特定的位置,使特定的切割位置受热后,实现熔化切割。
氢氧火焰断火切割技术主要由氧元素和氢着两种元素组成,通过对两种元素进行调整可以改变火焰的性质,比如可以改变火焰的温度,改变火焰的发射量,以此调节断火切分时达到尽量少的烧伤,从而使切割品质更高。
使用氢氧火焰断火切割技术制作连铸坯加工需要特别注意的是,由于气体和熔化金属的反应必须要在一定的时间内完成,因此在安装断火切割技术时,需要对气体流速和煤气压力等参数进行精确的控制,以免对切割质量造成影响。
此外,另一方面,由于氢氧火焰断火切割技术的发展,自动断火切割设备逐渐得到普及,自动断火切割设备可以更快更准确地完成切割,并且可以根据当前生产任务动态调整断火切割参数,从而有效提升生产效率和切割质量。
至于氢氧火焰断火切割技术的研究,近几年已经取得了重大突破,比如已经开发出大量新型氢氧火焰断火切割设备,能够根据不同材料表面反射率和热膨胀系数合理调整断火切割参数,从而达到较好的切割性能;此外,已经发展出具有多级断火切割功能的设备,可以自动预热断火切割段,以有效降低烧伤段,从而达到提升切割品质和提高切割效率的目的。
总之,通过不断的改进,氢氧火焰断火切割技术已经取得了巨大的进步,并在钢铁生产行业中得到了广泛的应用,它的出现不仅提高了连铸坯加工的效率,而且还改变了制造行业的发展方向,使制造行业的生产更加高效,使质量更高。
连铸坯氢氧火焰切割技术规范行业标准编制说明
《连铸坯氢氧火焰切割技术规范》行业标准编制说明一、工作简况(一)任务来源根据国家发改委2008年发改办工业[2008]1242号“国家发展改革委办公厅关于印发2008年行业标准计划的通知”要求,由冶金机电标准化技术委员会归口、中冶集团建筑研究总院(现已更名为中冶建筑研究总院有限公司)负责组织制定《连铸坯氢氧切割技术要求》(现已申请更名为《连铸坯氢氧火焰切割技术规范》)行业标准。
(二)工作过程1、开展的阶段工作立项批准后,根据主管部门要求由中冶建筑研究总院有限公司牵头,成立了标准起草小组,研究讨论了标准框架结构、标准涉及内容、确立标准调研内容等。
中冶建筑研究总院有限公司组织人员走访了有关生产、设计、使用单位,了解国内氢氧火焰切割技术应用情况,同时收集国外有关技术资料及应用情况。
具体工作如下:2008年3月至2009年3月:开展国内外调研和资料搜集工作。
2009年3月31日召开标准编制工作组成立暨第一次工作会议,参加会议的有标准归口单位、主编单位的有关领导和参编单位的专家代表共15人。
与会代表就标准编制工作大纲、编制分工和进度计划等进行了认真深入的讨论,并重点就标准申请名称变更、增加参编单位等达成一致意见。
2009年4月至2010年7月:编写标准初稿。
2010年8月15日召开标准编制工作组第二次工作会议,主编单位的有关领导、编制人员及参编单位的专家代表共12人参加了会议。
与会专家逐章逐节逐条对标准初稿的主要内容、需研究解决的问题进行认真细致的讨论,对下一步的编制工作计划和进度做出具体安排。
2010年8月至10月:标准主编单位和主要执笔人根据第二次编制工作会议提出的意见和建议,对标准初稿进行修改完善,形成征求意见稿。
2010年11月20日前发征求意见稿,12月20日前汇总多方面意见。
2、国内外调研情况连铸坯氢氧火焰切割技术及水电解氢氧发生器,在国内由中冶建筑研究总院有限公司(原冶金部建筑研究总院)于1988年开始研制,并于1997年分别在福建三钢(集团)有限责任公司炼钢厂、河南济源钢铁(集团)有限公司炼钢厂首次成功投入使用。
分离式氢氧机在连铸坯火焰切割中的应用
口并将金属切断 。 ( )燃 烧强 度 在火焰切割中 ,燃烧 强度是衡量燃 2 气加热性能 的综合指标 ,其大小主要取决 于火 焰燃烧速 度和燃气 的总热 值。 目前燃 气 中乙炔 的燃烧 强度最 高 ,
第二 ,设备简单 ,操作 方便。设 备操作采 用工业触
摸屏 ,人机界面友好 ,设备运行参数设 定方便 ,并有设
2 1 年 第 2期 0 1
焊 接 与切 割
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磊 工。 加 热工
圜
备故 障自诊断功能。内部 由可编程控制器 P C控制 。 L 第三 ,环保 节能 。氢 氧火 焰燃烧 只产 生热量 和水 , 对环境没有任何污染 ,而煤气有毒且 有异味 ,燃烧 后生 成的物质直接危 害人身健康 ,对环境 污染严重 ;现 场水 电解制氢成本 低 ,且不 受地 域 限制 ,安 全可靠 。因此 ,
本上采用火焰式 切割 ,机 械剪切式 切割 目前 已被淘 汰。
而较 常使用 的切割能源介质都是焦炉煤气 。在 实际使用
过程中,煤气管道铺设 复杂 、安 全性 能低 以及 管道易老 化 、堵 塞等 问题会逐渐显露 出来 ,并 且采用煤 气火焰对
于煤气纯度要 求 很 高 ,这无 形 中又增 加 了设 备使 用成
l 圜
型 』 垫
分 离 式 氢 氧 机 在 连 铸 坯 火 焰 切 割 中 的应 用
上海高企新 能源科技 有限公 司 (0 6 2 钱金川 2 10 )
【 摘要 】 本文对 目前钢铁企业连铸机切割能源介质 ,焦炉煤气与环保节能氢氧火焰切割进行 了详细全
面 的介绍 。将 两种 能源 介质在 切 割质量和 节 能环保 方面进 行 对 比说 明 ,氢氧 机替代 传 统 焦炉煤 气在 钢 产 业连
连铸坯氢氧火焰切割技术规范
YBICS 标准文献号连铸坯氢氧火焰切割技术规范Oxyhydrogen Flame Cutting Technical Code forContinues Casting Slab201×-××-××发布 201×-××-××实施中华人民共和国工业和信息化部 发布YB/T ××××—201×前言为规范氢氧火焰切割的设计和应用,确保安全生产,节约能源,保护环境,满足生产要求,做到技术先进,经济合理,制订本标准。
本标准由中国钢铁工业协会提出。
本标准由冶金机电标准化技术委员会归口。
本标准的附录A、B、E为规范性附录。
本标准的附录C、D、F、G、H、I为资料性附录。
本标准起草单位:本标准主要起草人:本标准为首次发布。
连铸坯氢氧火焰切割技术规范1 范围本规范规定了氢氧火焰切割技术应用于连铸坯火焰切割的设计、设备制造、安装、使用、维护等相关要求。
本规范适用于以氢氧气为燃气介质的连铸坯的手动、半自动及自动火焰切割。
所切割的连铸坯须满足火焰切割条件,如碳钢及低合金钢等可直接采用氢氧火焰切割,特殊合金钢的火焰切割须加装喷粉装置。
2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB 150.1-.4 固定式压力容器GB 2894 安全标志及其使用导则GB/T 8162 结构用无缝钢管GB 8978 污水综合排放标准GB 9448 焊接与切割安全GB 13495 消防安全标志GB 15630 消防安全标志设置要求GB 50029 压缩空气站设计规范GB 50030 氧气站设计规范GB 50052 供配电系统设计规范GB 50316 工业金属管道设计规范GB/T 8162 无缝钢管JB 8795 水电解氢氧发生器JB/T 5000.2 重型机械通用技术条件第2部分:火焰切割件3 术语和定义下列术语和定义适用于本标准。
氢氧火焰在连铸坯切割中的安全应用
1 引起回火的原因分析 回火 主要 是 割 嘴内 混 合 气 燃 烧 速 度 大
工业技术
科技创新导报 2012 NO.28
Science and Technology Innovation Herald
氢氧火焰在连铸坯切割中的安全应用
胡雪林 (河北邯宝炼钢厂 河北邯郸 056003)
摘 要:氢氧发生器(氢氧机)是一种用于切割作业的特殊设备,它是采用电化学方法,将贮存在机内电解槽中的水分解为氢气和氧气,氢氧气体
“氢 氧 混 合 气”作为乙 炔 等 代 用气 的 一 种,其 性 能 特点 如下:(1)环 保无 污 染:氢 氧 发 生器生 产 过 程 无 污 染,氢 氧气 燃 烧 后产 物 为 水,无 毒、无 味、无 烟,不 会 危 害 操 作人员 身体健康,是真正的绿色燃气。(2)燃烧强度 高:火焰温度高达 28 0 0℃,并且火焰集中不 发散,可快速切割钢板,燃烧强度仅次于乙炔 而高于其他燃气。(3)高效节能:氢氧切割的 使 用费用为乙炔 的1/4,丙 烷、丙烯 等 燃 气 的 1/ 2 ,采 用 连 铸 坯 氢 氧 断火 切 割 技 术可 再 降 低 5 0 %以 上。氢 氧 火 焰切 割 更 适 用于 水电资 源廉 价,适合 一次性投资,长 期 性使用的新 建 工厂采用。(4)安 全 性 差:爆 炸 极 限与乙炔 相当(在 氧中爆 炸 极 限 为 4.7 %~9 3.9 %),而 氢氧燃烧速度高于乙炔,爆炸危险性更大。
中图分类号:TG4
文献标识码:A
氢氧火焰断火切割连铸坯技术的研究与应用
氢氧火焰断火切割连铸坯技术的研究与应用近年来,随着社会经济的发展,氢氧火焰断火切割连铸坯技术在生产实践中获得了广泛的应用。
氢氧火焰断火切割连铸坯技术是一种用高温的氢氧火焰切割及断火理着的应用技术。
它的应用不仅可以提高在设备上的切割效率,节省断火切割时间,而且可以在炉内断火切割有效地控制及改善坯体的冷冻结构,更加多的可以提升冶炼的坯体质量。
为了更好地了解氢氧火焰断火切割连铸坯技术,对其进行了较为深入的研究。
首先,对断火切割氢氧火焰及其在连铸坯上的应用进行了分析,确定了断火切割氢氧火焰的理想温度及气体流量。
其次,针对连铸坯断火切割氢氧火焰要求,研发了针对不同断火切割要求的氢氧火焰头。
根据其理论分析,研制了一套适合本实验的氢氧火焰头。
研究进一步证明,该头具有头小、成本低、利用率高的特点,在断火切割连铸坯时,效果非常理想。
此外,在实践中,为了提高断火切割连铸坯的效果,还建立了基于连铸坯的模多特曲线,对连铸坯断火切割氢氧火焰实施模拟,研究发现,断火切割氢氧火焰与连铸坯原料相结合,可以解决断火切割连铸坯表面开裂问题,更好地控制坯体的冷冻结构,并有效地提高坯体的质量。
最后,在实际应用中,针对不同的连铸坯,氢氧火焰断火切割技术可以实现高效、精确的切割、断火和改变坯体冷冻结构等功能,有效地改善坯体表面结构,并可以降低实际切割时间和能耗,提高冶炼
质量。
综上所述,氢氧火焰断火切割技术是一种准确、可行、高效的技术,在连铸坯断火切割生产实践中起着重要作用,可以有效地改善坯体表面结构,提高冶炼品质。
同时,对氢氧火焰断火切割连铸坯技术的理论研究及其实际应用需要不断的深入研究,以更好地提高坯体的加工性能。
有关火焰切割机在板坯连铸的实践
I I N- '
有 关 火 焰 切 割 机 在 板 坯 连 铸 的 实践
梁宝成 焦利 民
( 新疆 八 一 钢 铁股 份 有 限公 司 8 3 0 0 2 2 )
[ 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 板坯 自动火 焰切 割机 是板坯 连铸机 的后 部主要 设备 , 将 连铸坯 切割 成所需 的定尺 长度 。 而火 焰切 割机 性能可 靠 、 技术 先进 、 结构 紧 凑 、 功 能 齐全 、 运行 平 稳 、 能在 高温 连续 生产 的条件 下 , 快 速 准确地 完成 切割 任务 。 【 关键 词] 设 备 自动化 系统 ; 火焰切 割 ; 板 坯 连铸 火焰 切割 机 , 中图分 类号 : T G 4 8 文 献标识 码 : A 文章编 号 : 1 0 0 9 — 9 1 4 X ( 2 0 1 4 ) 2 7 — 0 2 8 0 — 0 2
引 言
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 l 毫 米到1 . 2 米。 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 。 我单 位板坯连 铸火焰 切割机采 用的是 气体切割 工艺 , 用焦炉煤 气一 氧气火 焰产 生的 热能对 热板坯进 行 切割 。 1 , 火 焰切 割机 的工 作原 理 本 机采 用P L C控制, 在连 续不 断 的切割 过 程 中完成 : ( 1 ) 通 过 长度 测量 辊测 量定 尺实 现铸 坯 长度 的测量 ; ( 2 ) 预 压 紧及压 紧 动作 , 实现切 割 机与 铸坯 同步 ; ( 3 ) 两 台切割小 车 同 时靠近 铸坯 , 并停 在铸 坯边 缘 ; ( 4 ) 当铸坯 长度 到设 定预压 长度 时 , 预压 紧并 打开预 热氧 , 开 始预 热铸坯 , ( 5 ) 当铸坯 长度 到设 定定尺 长度 时 , 主压 紧并 打开切 割氧 , 开 始切 割铸坯 ; ( 6 ) 两 枪相 遇后 , 其 中一 把割枪 返 回 。 另一 把割 枪继 续切 割 , ( 7 ) 切 断 后关 闭相 应 的能 介 电磁 阀 ; ( 8 ) 割 枪 及切 割机 返 回并停 在 原位 上, 等 待下一 次 定尺信 号 。 当切 割机 正在 切割 , 其 行走 到移动 辊子 时 , 相对应 的辊 子会 自动摆 下并 高 速运 转 , 以防止火 焰割 伤辊 子 , 待 离开 辊子 后 , 所摆 下 的辊 子就 自动 抬起 。 切 割时 的运行 速度通 过变 频器调 节 , 其变频 范 围为O ~1 0 0 Hz , 切 割频率 为 2 ~1 2 Hz , 其切 割 速度 为 1 0 0 ~5 0 0 am/ r ai r n。 工作原 理 图如 图 l : 2 、 切 割 定尺 测量 系统 我单位 板坯 连铸机 的火 焰切割 机 , 定尺 测量 系统 采用 的是长度 测量 辊 , 使 用旋转 增量型 编码器 来测量 板坯 定尺长度 。 增 量式编码 器是将 位移转 换成周 期 性 的 电信 号 , 再 把这个 电信号 转变成 计数 脉冲 , 用 脉 的个数 表示位移 的大小 。 旋 转增 量式 编码 器 以转动 时输 出 脉冲 , 通 过计数 设 备来 知道 其位置 。
氢氧切割技术在切割机上的应用分析
氢氧切割技术在切割机上的应用分析作者:于金辉尹文祥安领军郝良慧来源:《科技资讯》 2012年第26期于金辉尹文祥安领军郝良慧(河北钢铁集团邯钢邯宝炼钢厂河北邯郸 056015)摘要:本文通过铸坯切割用燃气焦炉煤气和氢氧混合气切割效果、安全性和成本投入的对比分析,得出使用氢氧切割时,切割断面具有平整、割缝小、无挂渣等优点,同时可大幅提高铸机的金属收得率并节约投资,使用氢氧混合气作为连铸坯切割气效益显著。
关键词:氢氧混合气焦炉煤气切割中图分类号:TG5 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)09(b)-0082-01在板坯连铸生产工艺中,火焰切割机是切割区域设备中的关键设备,担负着头坯、尾坯、定尺坯和硫印试样的切断任务。
邯宝炼钢厂目前共有4台切割机,全部采用高压焦炉煤气火焰切割,使用比较稳定,随着时间的推移,也逐渐暴露出煤气管道铺设复杂、易老化堵塞等问题,并且煤气火焰切割对于煤气的纯净度要求很高,无形中增加了设备成本。
在使用多年后,面临的主要难题是由于煤气质量不好等原因,易造成切割割缝大、切割氧消耗大、割缝底部粘渣、割嘴堵塞严重更换频繁等问题,连铸坯切口质量受到很大影响。
而清洗甚至于更换煤气管道工程量较大,成本极高,严重影响生产,因此对切割机介质系统改造势在必行。
而氢氧切割技术因其成本低、切割效果好、效益显著等优点成为炼钢厂火焰切割机改造的首选。
1 氢氧切割与焦炉煤气切割效果对比氢氧气燃烧的热值为12250kJ/m3左右,焦炉煤气燃烧的热值为17128kJ/m3左右,相比之下,虽然氢氧气的热值较焦炉煤气低,但氢氧气的火焰温度较高,为2660℃左右,而焦炉煤气的火焰温度为1900℃左右。
切割时氧燃气焰的作用是预热铸坯和切割氧,保证切割点处钢坯的氧化反应温度,因此较高的火焰温度能保证较快的切割速度。
实际切割过程中发现,氢氧切割较焦炉煤气切割速度平均可高出30%以上。
对两种燃气的切割断面进行分析观察,发现氢氧切割时铸坯割断面光滑、平整无凹凸,断面下缘基本不挂渣。
连铸坯氢氧火焰切割经济效益分析
连铸坯氢氧火焰切割经济效益分析连铸坯火焰切割采用氢气作为燃气介质与采用其它燃气介质相比,具有良好的经济效益,以下从两个方面进行分析计算钢损方面以150×150 mm 定尺为10 m规格。
按六机六流年设计产量为100万t进行对比分析:采用不同燃气介质切割连铸钢坯时的割缝平均宽度见下表从表数据中了解,如用氢气作为连铸钢坯火焰切割的燃气介质,割缝与用焦炉煤气切割相比小25%左右。
仅此一项就会对连铸坯切割时的钢损节约非常可观。
计算依据:1)按六机六流年设计产量100万吨计算,10 m的切割定尺;2)拉速3.5 m/min,工艺周期为171.4 s,切割周期为31.7s;3)氧—氢气切割:切割150×150 mm方坯,氢氧机每流每小时实际耗费20kwh(CHO—6000 )电费按0.6元/度计算。
4)管道氧气0.5元/m3,焦炉煤气1.2元/m3。
钢坯销售价格3,000元/t5)割枪燃气耗量:24 m3/h(H2气流量,六机并接)6)割枪预热氧气耗量:12 m3/h钢损计算焦炉煤气、氢氧气的使用成本焦炉煤气的使用成本切割周期计算表全年煤气消耗成本全年预热氧消耗成本焦炉煤气(净化后)是无色、有臭味的有毒气体,其主要成分是H2(60%)、CH4(甲烷)(22-26%)、CO(6-9%)、碳氢化合物CnHm(4.5%)及CO2、、H2、O2等杂质。
根据成分折算、焦炉煤气燃烧需要混合氧气体积比是1∶1,即用焦炉煤气切割吨钢耗氧费用为为0.44元/吨。
(4)用焦炉煤气作为燃气介质进行火焰切割的总成本(不含切割氧成本)为0.88元/吨。
氢氧气的使用成本氢氧气价格较为廉价,无污染,符合环保要求,氢气无毒,不会危害操作人员的身体健康。
着火温度为580 - 590℃,与空气混合的爆炸极限是4.0%-74.2%,与空气比相对密度小。
水电解氢氧机工作压力低,不储存,随产随用,且氢气比重小,易逸出飞散,即使泄漏也不会聚积,不会发生燃气站爆炸等恶性事故,同时,氢氧机因工作压力低,不属于压力容器,不在社会劳动部门管辖的范围内,而使用其它任何燃气要通过社会劳动安全部门监管。
氢氧火焰切割的优势分析
使用氢氧火焰切割的优势分析* *摘要:现代钢铁工业整体正朝着低能耗、低污染、高效益的方向发展,这要求绿色环保的思想要落实到细处。
据统计数据显示,2015年我国钢铁产量约8亿吨,而钢铁产量中目前约60%应用焊接结构,预计到本世纪三十年代将达到70%。
在衡量一个国家的钢铁工业机械化加工水平时,焊接结构件的产量占整个钢铁的产量比例是一个非常重要的指标,因为焊接结构的广泛应用具有明显的节能效果和社会经济效益。
而在焊接结构件的加工过程中,钢材切割又是其中一个十分重要的工序。
一般常用的钢材切割方法有机械剪切、气体火焰切割和等离子切割三种,其中气体火焰切割技术因其广泛的适应性,技术的成熟性、可靠性和较好的经济性而一直在实际生产作业中大量采用。
本文对气体火焰切割技术中常用的几种气体进行比较,着重指出在使用氢气作为火焰切割用气时,实际生产的使用成本、切割效果和安全性上均优于乙炔、丙烷和焦炉煤气。
正文:气体火焰切割是现代钢铁工业对金属进行加工的一种常用的热方法,也是钢铁加工过程中十分重要的一环。
火焰切割是利用氧化铁在燃烧过程中释放的大量热量来切割钢铁。
工业上常用的切割用可燃气体主要有乙炔、氢气、焦炉煤气、天然气和液化石油气等,其中焦炉煤气是一氧化碳、甲烷、氢、烃类等可燃气体的混合物。
由于不同的可燃气体燃烧时具有不同的燃烧热值、火焰温度和耗氧量,结合生产成本和存储成本等因素,在实际使用时就会带来不同经济效益。
在使用氢氧气体作为燃气时,与使用乙炔、丙烷和焦炉煤气三种燃气相比在使用成本、切割效果和安全性方面均有优势。
利用电解水产生氢气进行钢铁切割具有最好的节能效果,并且符合当下社会可持续发展的要求,是一种值得推广并有广阔应用前景的技术。
一、氢气与丙烷、乙炔、焦炉煤气的使用成本比较1 丙烷丙烷(C3H8)燃烧的化学方程式为C3H8+5O2=3CO2+4H2O每消耗一个单位体积的丙烷需要5倍单位体积的混合氧气。
丙烷一般为气态,是石油化工的副产品之一,一般液化后存储用作燃料,称为液化石油气。
浅析火焰切割机在连铸中的使用及改造
3.2 整改措施 因为 HMI 和现场操作盘对 PLC 的通讯方式不同所以, 在程序中没 有作出 HMI 修改参数功能 (通讯如图)。 针对上述问题, 通过仔细查看 了火切机程序, 并添加了火切记程序中的功能块 FC128 (OVERTAKE_INPUT_DATA), 建立数据块 DB28 (ACTUAL_INPUT_DATA) 使得各项需要修改的参数都输入 DB 块, 然后由 HMI 读去和修改。 因为 HMI 上火切机的参数窗口是只读方式, 所以我们也修改了 HMI 上 参数的属性, 使原来只能作为监视的参数变为可以写入式, 并且增加了 一些变频器故障恢复与点火使能按钮, 可以快速的在 HMI 上确认故障 信号 。
修改后切割画面
3.3 效果 火切机系统修改后, 如果外部的操作盘发生故障或通讯中断无法 操作后也可以可以在 HMI 的画面上完成全部的工作, 并且现在火切机 的操作已完全在 HMI 上进行了, 操作工除开浇时在现场操作, 其它时 间完全在切割室内进行。 不仅为操作工提供了便利而且保障了生产的顺 利进行, 为抢修工作赢取了宝贵的时间, 因通讯中断而导致停机问题现 在消失了。 4 火焰切割机提升装置改造
浅析火焰切割机在连铸中的使用及改造
张志勇 1 聂忠庆 1 郭 松 1 梁义霞 2
(1.河南安钢第二炼轧厂电气车间, 河南安阳 455004; 2.河南安钢第一炼轧厂连铸车间, 河南安阳 455004)
友荃能源氢氧发生器在连铸坯切割中的应用
友荃能源氢氧发生器在连铸坯切割中的应用友荃能源氢氧发生器在连铸坯切割中的应用1.连铸坯切割概述随着科学技术的不断发展进步,连铸技术在钢铁厂中广泛使用,生产效益显著提高。
传统的连铸坯切割工艺通常采用液压剪或机械剪切机。
使用剪机进行连铸坯切割一次性设备投资大,使用成本高,特别是设备故障率高,维护维修费用很大,同时又影响生产。
此外,利用剪切机切断的钢坯断面易产生变形,这对钢坯的二次加工来说,明显不利。
部分用户将变形的钢坯断面利用火焰切割处理。
连铸坯的切割采用火焰切割代替机械剪切方法已成为发展趋势。
对于有自产焦炉煤气的钢铁企业,采用焦炉煤气用于连铸坯切割使用成本较低。
不具备焦炉煤气、或焦炉煤气压力偏低、气体纯度不够的企业,大多采用乙炔或丙烷(烯)等燃气用于连铸坯切割。
氧乙炔火焰温度高、热值大,但其制作及使用成本较高,同时存在使用不安全、污染等问题。
此外,连铸坯温度很高(1073K以上),对燃气的发热值要求并不高,乙炔并不是连铸坯切割的最佳燃气。
丙烷或丙烯等燃气用于连铸坯切割,在一定程度上降低了使用成本。
这些燃气均以瓶装形式供应,存在成本较高、使用不便、不安全、污染等问题2.水电解氢氧切割机(氢氧发生器)早在一百年以前人们就曾经把氢气用作燃气,燃烧后变成水,没有污染并且成本较低,但是过去氢气一直是由专业生产厂制造,而且氢气必须由瓶装供应,存在运输和使用不方便等问题。
同时,氢气易燃易爆存在安全问题,未能得到广泛使用。
氢氧气作为一种新兴的能源介质,自1997年在济源钢铁公司试用火焰切割取代剪机切割120mm~120mill连铸坯以来,随工艺技术的不断提高,采用氢氧焰切割连铸坯具有使用安全、成本低、无污染、切割断口质量好等优点。
受到中小钢铁企业的普遍重视。
水电解氢氧发生器主要由整流及控制装置、电解槽、补水系统、集气装置、滤水系统、以及泄爆设施、报警和压力控制系统、水封装置等组成。
交流电经整流供给电解槽作用于含有约20%氢氧化钾或氢氧化钠的水溶液,氧离子在电解槽的阳极释放电子析出氧气,氢离子在电解槽的阴极获得电子析出氢气,钾(或钠)离子用于提高水溶液的导电能力。
炼钢连铸工序火焰切割工艺
炼钢连铸工序火焰切割工艺节能项目简介资料汇编2008年8月18日编制炼钢连铸火焰切割新技术可行性及效益分析一、技术可行性针对连铸方坯、板坯切割工艺存在的问题,研制出连铸方坯、板坯火焰切割新技术。
通过众多的大小钢厂运用,取得了明显的节能降耗效果,经济效益显著。
该技术具有以下特点:1.先进性:切割火焰温度达3410度,切割速度快,切割表面光洁,形成好,不塌边,不粘渣或挂渣少易清除,割缝为3mm以下。
2.环保性:所用燃气经过与改进的割枪、割嘴相匹配得以充分燃烧,不冒黑烟无毒无味不危害人体健康,起到节能环保降耗作用。
3.安全性:使用中不回火,不鸣爆,爆炸极限2.0-9.8%,安全可靠。
4.易操纵性:使用连铸方、板坯火焰切割新技术,可实现精确点火,自动控制,故障率低。
5.经济性:由于切割火焰集中,切割氧冲击力大,钢坯上沿塌边与下沿挂渣情况大为好转,切割表面平整度好,割缝小,不连角,大大降低人工处理清渣的工作量。
二、经济效益分析1、金属切割损失:连铸坯切割新工艺在不影响生产的情况下进行技术改造,原先使用传统割枪割嘴进行切割,割缝达6-10mm,采用新技术割缝实际降至2.5mm左右,现以方坯割缝为例具体分析如下:方坯比较:原技术:150mm×150mm×7mm(割缝)×7.85(T∕m³)=1.23kg新技术:150mm×150mm×3mm(割缝)×7.85(T∕m³)=0.52kg相比较每道缝可减少割损:1.23㎏-0.52㎏=0.71㎏降耗计算:150×150钢坯为每6米定尺为1.05吨,也就是每吨产量发生一次割缝,每次降耗0.53㎏。
日产3000T×0.53㎏=1.59吨月产量90000T×0.53㎏=47.7吨年产量100万吨×0.53㎏=530吨即每年生产100万吨就能节省530吨钢材流失。
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( 5 ) 1 台 切割 车 燃 气流 量 : l 6 0 m / h 。 ( 6 ) 基本 数 据 计 算 :
单块 钢坯 重 折合钢坯 数量
=
断发展完善, 目前 已有 l 【 ) ( 】 多台 连铸 机 、 4 5 0 多流 连 铸 坯 使 用 了氢 氧 火 焰 切 割 。 在 当 前
Ke y W o r d s: Th e wa t e r e l e c t r o l y z e o x y h y d r o g e n c r e a t o r; T he g a s wh i c h mi x e d b y t h e h y d r o g e n a n d o x y g e n l Ba c k f i r e
Ap p l i c a t i o n o f o x yh yd r o g e n f l a me cu t t i n g i n t h e c o n t i n u ou s c a s t i n g p r o ce s s
H U Xu e —l i n。 YU JI N -h u i . HAO L i a n g -h u i
北钢铁 集团公 司“ 节能降耗 , 创新 增 效 ” 的 号召 , 淘汰高耗能、 高 污 染等 落 后 的 生 产 工
艺技 术和设备 , 根 据 现 场 实 际 将 河 北 省 邯
( 1 ) 按2 台 双 流 宽 厚板 连 铸 坯 设 计 产 量 5 2 0 万 吨计 算 。
( 2 ) 拉速为1 . 2 m/ mi n , 平 均每 块 切 割时
wa t e r e l e c t r o l y z e o x y h y d r o g e n c r e a t o r a s t h e ut i l i t y, i n s t e a d o f t h e t r a d i t i o n a l a n d i n d u s t r i a l i z e d H a s s uc h a s t h e a c e t y l e n e 、
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Q:
SCl EN CE & TE CH N0L OGY l NF ORMATI ON
工 业 技
术
浅 谈氢 氧 火 焰切 割 在连 铸 的 生产 应 用 ①
胡 雪林 于金 辉 郝 良慧 ( 河 北省 邯郸 市邯钢 邯宝炼 钢厂 河北 邯郸 0 5 6 01 5 ) 摘 要: 连铸 坯氢 氧火焰 切割就是 利 用“ 水 电解氢氧 发生 器” 电解 制取 的氢 氧混 合 气作为 能源介 质 , 取代 传统 的乙炔 、 丙烷 等工业燃 气, 点火形 成氢氧 焰 , 氢氧焰 火焰集 中, 温度 高达2 8 0 0 度, 燃烧 强度仅 次于 乙炔 而 高于其 它燃 气, 因而 能快速切 割连俦坯 。 关键 词 : 水 电解氢氧发生器 氢氧 混合 气 回火 中 图分 类 号 : T G 4 文 献标 识 码 : A 文 章编 号 : 1 6 7 2 -3 7 9 1 ( 2 0 1 3 ) 0 8 ( a ) 一0 0 9 5 - 0 2
l o we r t h a n t h e a c e t y l e n e, b u t h i g h e r t h a n o t h e r ga s e s , S O i t c a n c ut t h e s l a b f a s t e r t h a n b e f o r e.
钢铁 市场严峻 的形势 下 ,基本 数 据
0. 2 3 m x 1 . 6 m x 1 0 m 5 2 0 0 0 0 0t ÷2 8. 7 0 4t / 块
x 7 . 8 t / m =2 8. 7 0 4 t
( H a n b a o s t e e l p l a n t o f H a n d a n s t e e l c o mp a n y , H a n d a n H e b e i 。 0 5 6 0 0 3 , C h i n a )
Ab s t r a c t : Ox y h y d r o g e n f l a me c u t t i n g i n t h e c o n t i n u o u s c a s t i n g i s us e t h e g a s w h i c h mi x e d b y t h e h y d r o g e n a n d o x y g e n g e t f r o m t h e
di me t n y l me t ha n e, t h e n g e t t h e i g n i t i o n o x y hy dr o g e n f l a me, a n d t h e t e mp e r a t ur e g e t t o 2 80 0℃ , t h e i n t e ' n s i t y o f c 0 mb u s t i b i l i t y o n l y
“ 连 铸 坯 氢氧 火 焰 切割 技 术 ” 在1 9 9 9 年 铸 坯 从 2 O l 2 年3 月份 正式 使 用 了 氢 氧 火 焰 算 。
成功地 应用于 连铸坯 火焰切割后 , 经 过 不
切割 , 现 将 氢 氧 气 切 割 与 原 来 使 用 焦 炉 煤
气 切割 的 经济 技 术 从 理 论和 实 际 两 方 面 分