氢氧气切割铸坯在攀钢连铸的运用

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1、攀钢技术·19·氢氧气切割铸坯在攀钢连铸的运用游明峰(新钢钒提钒炼钢厂)摘要：攀钢采用PSA制氢系统制取氢气，在大方坯连铸机上成功实现了氢氧气切割铸坯，且整个系统运行稳定、安全可靠。与原煤氧气切割铸坯相比，采用氢氧气切割铸坯具有割嘴不易堵塞，铸坯切割端面光滑、平整、挂渣少，割缝窄、提高金属收得率等优点，具有良好的经济效益和环保效果。关键词：连铸坯；氢氧切割；不堵塞烧嘴；端面平整；金属损失0引言对于大多数钢铁企业来说，采用焦炉煤气—氧气火焰切割连铸坯成为其首选。近年来，随着连铸机切割技术的进一步发展，逐渐开

2、始采用氢氧气火焰切割连铸坯技术。氢气和氧气燃烧后生成水，所以氢气是目前世界上最清洁的燃气，而其它燃气都存在燃烧产物污染环境或气体泄漏时存在安全隐患，危害人身健康的问题。氢气被誉为绿色燃气，符合建设绿色工厂要求[1]。因此，采用氢氧气切割铸坯是发展方向。1攀钢煤氧气切割铸坯存在的问题攀钢提钒炼钢厂现共有4台连铸机，分别为：两机两流板坯1台，断面为（750～1350）mm×200mm；一机一流板坯1台，断面为（900～1350）mm×200mm；六机六流大方坯1台，断面为（380、325）mm×280mm；四

3、机四流大方坯1台，断面为480mm×360mm。4台连铸机自从投产以来一直采用焦炉煤气—氧气火焰切割技术，多年来的生产实践证明，运行稳定可靠，能够满足生产的需要。但也还存在以下问题：（1）焦炉煤气硫化氢含量高，含有萘和少量焦油、饱和水蒸汽等，造成切割机割嘴容易堵塞，频繁换切割枪、换割嘴，同时还需要定期吹扫煤气主管道，运行成本高，工人劳动强度大。（2）使用焦炉煤气切割连铸坯时，由于煤气中含碳，在燃烧过程中析出的碳元素与铁元素结合生成黏且不易清理的碳化铁[1]，造成连铸坯切口下部挂渣多、发粘、不易清理，在一定

4、程度上影响了后工序热轧板厂和轨梁厂的轧制质量。（3）与氢气比较，焦炉煤气燃烧速度慢，火焰分散，火焰挺直度不好，造成连铸坯割缝较宽，一般在13～25mm，切割断面不规则，形成上、下面割缝大，中间小，呈“X”形，从而造成铸坯损失量较大，影响金属收得率。因此，随着氢氧气切割连铸坯技术的日趋成熟，采用氢氧气替代焦炉煤气—氧气切割连铸坯，既可解决目前使用焦炉煤气氧气切割连铸坯存在的问题，又符合当前倡导的节约型、创新型、环保型的要求。2制取氢气方案选择目前国内使用的氢氧气切割铸坯，全部采用氢氧发生器制取氢气。但使用氢

5、氧发生器电解水产生氢气存在以下问题：（1）氢氧发生器采用的是电解浓度为20%～30％的KOH电解液，使其产生氢气，因此其耗电量较高，运行成本较高，另外备件﹑材料费用较高。（2）单台氢氧发生器制氢量较小，故障率相对较高，需要多台同时运行，且需备用设备；氢氧发生器放置在现场，安全性较差，占地面积大。（3）氢氧发生器产生的氢气含有饱和水和电解液，且火焰预热点较低，导致割嘴易堵。·20·2009年第32卷第2期针对以上存在的问题，攀钢结合自身动力厂的气体保护站使用焦炉煤气变压吸附制氢系统（以下简称PSA制氢系统）

6、为冷轧退火长期稳定提供氢气的运行经验。决定采用PSA制氢系统为连铸切割机提供氢气的方案。该方案与氢氧发生器生产氢气相比，具有以下优点：（1）焦炉煤气中本身含有62％的氢气，为PSA制氢提供了充足的优质原料，分离氢后的煤气还可供其它普通用户使用。（2）PSA制氢系统与氢氧发生器系统相比，工艺虽然较复杂，但工艺成熟，全自动控制，自动化程度高，运行可靠，投资少。（3）连铸煤气净化加压站压缩机出口压力为0.6～0.8MPa，能够满足PSA制氢系统的技术要求。具备长距离管道输送气体的条件，有利于采取集中制氢，集中控

7、制，4台铸机可互相调剂。（4）使用PSA制氢系统产生的氢气具有杂质少，不含饱和水的优点，氢气含量大于99.5％，氢气洁净，割嘴不易堵塞，可以减少更换割枪和割嘴的次数，降低工人劳动强度。因此，使用PSA制氢系统产生的氢气作为攀钢提钒炼钢厂切割连铸坯的气源在技术上是可行的，且具有明显的优势。3氢氧气切割铸坯试验3.1氢氧气切割铸坯试验过程从2005年9月开始，先用攀钢氧气厂的管道氢气和手动小切割枪在线外反复切割相同规格的冷态铸坯，初步选定适合的氢气、氧气压力，流量及割嘴型号；再利用现有切割机的割枪和连接管道，

8、更换氢气专用割嘴后，使用瓶装氢气在线切割热态铸坯，摸索氢氧气切割的可行性及相关工艺参数和切割效果。经过多次试验，确定了氢氧气切割铸坯的有关氢气、氧气压力及流量等参数，并选择了氢氧气专用割嘴型号。在此基础上决定先建1套PSA制氢系统，并将氢气通过金属管道分别送到两台方坯切割机开展试验。试验成功后推广到板坯连铸机上。在厚度为360mm的2#方坯上进行热态在线试验，通过不断优化切割工艺参数和割嘴参数，相继在2#方坯和1#方坯上试验成