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1、内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书（毕业论文）题 目：火焰切割机学生姓名：学 号：0604103423专 业：机械设计制造及其自动化班 级：机械06-4班指导教师： 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，火焰切割机是最传统的热切割方法，不论是钢坯加工还是钢板加工，都有广泛应用。本设计是基于对由德国GEGA公司生产，提供给包钢炼钢厂使用的大型小车式火焰切割机的研究、理解、和仿效而完成的。其中包括了总体分析、机架设计、小车设计、电机选取等部分的设计、计算及校核。关键字：火焰切割机、设计、校核、测量滚、同步运行、Abstract:With the
2、development of industrial modernization, equipment, automation systems in industrial engineering occupies an increasingly important position. In the iron and steel metallurgy, the flame cutting machine is the most traditional hot cutting methods, either slab or steel plate processing, have wide appl
3、ication. The design is based on the company by the German GEGA available to clad a large steel plant to use car-type flame cutting machine research, understand, and follow the completion. These include the overall analysis, frame design, car design, motor selection and other parts of the design, cal
4、culation and checking.Keywords: flame cutting machine, design, checking, measuring roll, synchronous operation,目录摘要：1Abstract:1第一章 绪论71.1 火焰切割71.1.1 工艺过程71.1.2 必要条件71.1.3 材质81.2 关于火焰切割机的术语级名词解释8第二章 火焰切割机具体说明92.1 火焰切割机总体描述92.1.1 火焰切割机作用92.1.2 火焰切割机同步运行92.1.3 火焰切割机设备说明92.2 火焰切割机技术说明102.2.1 火焰切割机设备结构10
5、2.2.1.1 火焰切割机框架结构102.2.1.2 火焰切割机的包括运行驱动装置在内的箱体122.2.1.3 火焰切割机切割枪小车圆坯铸机142.2.1.4 火焰切割机切割枪小车方坯铸机152.2.1.5 火焰切割机的夹紧152.2.1.6 火焰切割机限位开关装置152.2.1.7 火焰切割机的机器位置编码器162.2.1.8 火焰切割机的粒化162.2.1.9 测量辊162.2.2 火焰切割机的气体工艺设备172.2.2.1 火焰切割机的气体控制盘（每台设备一个）172.2.2.2 火焰切割机通往机器的介质供给182.2.2.3 火焰切割机机器上的介质供给192.2.2.4 火焰切割机装有
6、SDS 36F 烧嘴的 SB 500F 重型切割枪20第三章 总体方案设计203.1 火焰切割设备的特点203.2 切割设备方案203.2.1 火焰切割设备203.2.1.1 切割机的结构方案213.2.1.2 切割枪方案223.2.1.3 切割枪传动方案233.2.1.4 同步机构方案243.2.1.5 端面检测器方案273.2.1.6 自动定尺装置方案28第四章 火焰切割主要参数的确定284.1 气体压力（切割操作台前）284.2 气体消耗量（按一个切割枪）294.3 最小切割长度304.4技术数据314.4.1火焰切割机的详细说明314.4.1.1 尺寸314.4.1.2 速度314.4
7、.1.3 铸坯尺寸314.5 火焰切割机小车夹紧力33第五章 立柱设计345.1机架设计准则：345.2机架设计的一般要求：345.3 立柱的设计355.3.1 立柱外形355.3.2 立柱截面形状365.3.3立柱热处理36第六章 电机的选择386.1 变速方式386.1.1无级变速386.1.2 有级变速386.2 步进电机启动有突跳启动和升速启动。396.2.1 突跳启动396.2.2 升速启动396.3 电机的选取406.3.1 确定小车返回过程中所需要的406.3.2 确定电动机额定功率406.3.3 确定点击转速41第七章 火焰切割机小车轴的设计校核427.1 电机轴的相关参数计算
8、：427.2 小车返回时驱动轴的校核：437.2.1 小车返回驱动轴上的相关参数的计算437.2.2 按照弯扭合成应力校核轴的强度：467.2.3 精确校核疲劳强度：477.3 小车返回时从动轴的校核：497.3.1 小车返回时从动轴上的相关参数计算497.3.2 按照弯扭合成应力校核轴的强度：527.4 联轴器的选取527.5 轴承选取53第九章 提高火焰切割能力的途径、安全、操作与故障539.1不断改进切割枪的切割嘴549.2 尽量缩短切割辅助时间559.3 安全569.3.1 总述569.3.2 保护装置579.4 校正和检查579.4.1 总述579.4.2 预先检查579.5 火焰切
9、割机的起动589.6 气体控制盘以及带点火枪的中性火焰切割枪的起动589.7 操作检查599.7.1 是操作中断或受影响的故障599.7.2 氧气富集609.7.3 故障分析62参考文献：64结束语65鸣谢66第一章 绪论1.1 火焰切割1.1.1 工艺过程火焰切割是用热量切割的工艺过程。材料被局部加热到点火温度并在切割氧气流下燃烧。来自于加热火焰和材料燃烧放出热量的合成热量，在气体喷射存在的情况下提供了连续燃烧的可能性。产生的渣子靠切割氧气吹出，最后形成切缝。1.1.2 必要条件达到点火温度的材料在切割氧气射流的作用下一定是可燃的。燃烧必须是放热的。一旦燃烧开始，必须产生足够的热量，是在切割
10、方向上的材料达到燃烧温度，切割自动进行。渣子必须具有良好的流动性，这样才能被切割氧气流吹出。1.1.3 材质纯铁、非合金钢和某些合金钢能满足上述1.1.2部分的要求。除锰之外的合金组成使切割过程更加困难。增加Al、Si、Cr、C、Cu和 Mo的含量，使这种切割过程变得更加困难。因此，在不采用特别方法的情况下，高合金的CrNi和Si钢不能被自动切割。为使那些材料做到火焰切割断的可能，已经开发了一些特殊的方法，如“粉末切割”（用带有铁屑的的氧流切割）。1.2 关于火焰切割机的术语级名词解释切头切割：铸坯头部切割，通常是指浇铸过程中的第一次切割。切断头：异种钢连接。切割中断：火焰切割中断是由于材质不
11、和规格造成的。切割结束：有意的在工作段内中断切割。切割火焰：加热火焰上加切割氧气流。切割长度：完成切割后切割的长度=材料的长度。切缝：由于氧流将熔渣吹奏在材料内部形成缝隙。切痕：切割边缘可见的痕迹。切割速度：切割烧嘴和材质之间的速度。切割厚度：切割的深度=材料的厚度。终了切割：切割完所有的工作件时结束火焰切割。加热火焰：由氧气和煤气混合产生的火焰需要达到材料的点火温度。初始切割：材料切割口预热后，切割时通常要减小切割速度。主信号：一达到预定长度，长度测量系统就给出一个降下和夹紧信号。烧嘴夹持：是切割枪的一部分，切割烧嘴拧在它上面。烧嘴座：烧嘴夹持的密封表面。点火枪：分离或者组合的，点着加热或者
12、切割火焰。预热：加热材料到点火温度。残余切割：从铸坯上切断残余段，通常指浇铸过程中的最后切割。残余段：铸坯异钢种时的结束段。同步运行：在火焰切割期间，火焰切割机和铸坯的运行速度是相等的。切缝宽度：根据材料温度，烧嘴形式、切割速度和切割厚度的不同而有差异。第二章 火焰切割机具体说明2.1 火焰切割机总体描述2.1.1 火焰切割机作用火焰切割机把铸坯切割成设定长度，并能把热坯和冷坯分离，期望的坯子长度可以通过长度测量测量装置得到显示。2.1.2 火焰切割机同步运行带一定角度的火焰切割的基本要求是在切割过程中火焰切割的移动和铸坯保持同步运行，这可以通过机器中的侧面夹紧装置用两个夹紧臂夹在铸坯上来获得
13、。夹紧过程中产生的摩擦阻力能够使火焰切割机由铸坯在无滑动方式下带动运行。2.1.3 火焰切割机设备说明火焰切割机在铸坯两侧的横梁下的轨道上运行。当夹紧臂夹紧铸坯是就可以获得铸坯同步动作。这个功能是通过测量长度装置的信号来触发的，该信号是与给定的方/圆坯长度是一致的。当夹紧动作完成后，切割枪运行到铸坯的边缘开始把铸坯按方/圆坯定尺进行切割。切割完成后，机器自动回到原始位置。短定尺铸坯切割除外。用户应提供一套除掉渣子和铁皮的装置。介质通过电缆拖链进行供给。2.2 火焰切割机技术说明2.2.1 火焰切割机设备结构2.2.1.1 火焰切割机框架结构图2-1 火焰切割机框架结构对于每一台圆坯或方坯切割设
14、备都有一个框架，每一个框架安装在火焰切割区域内的辊道顶部。它包括一些横梁，每个横梁都固定在辊道上的来年各个支承装置上。火焰切割机运行的轨道被安装在横梁下与浇注方向平行的支承结构上。每组轨道都包括焊有一根轨道的两根中空型材。运行轨道和横梁通过强制循环水冷却。有一个有棚栏形成的平台安装在所有铸流之间，并且紧挨着第一流和第四流。这组平台作用是维修设备，使用梯子和另一个安装在与铸流方向交叉的平台可以接近他们。限位开关的标靶在运行轨道和挡板上，它被焊接在两根轨道上，机械限制机器运行路线。近程开关安装在机器小车内。拖链固定到焊接在运行轨道支撑架上底板上。这组拖链从这些固定点连接到机器小车上。他们包括所有的
15、软管和电缆，用于火焰切割机的介质传输。2.2.1.2 火焰切割机的包括运行驱动装置在内的箱体图2-2 火焰切割机箱体小车箱体内包含一块作为所有功能部件的承载的底盘，这些部件是机器的主要部分，比如切割枪小车的运行轨道，齿轮，车轮轴承，到有缸体的夹紧装置等等，底盘被设计成一种允许所有的部件都能跟他用螺栓连接的形式。通过留有足够大的间隔部件之间有足够的空间。箱体中包括的双壁、水冷构件安装在底盘的下面，用于保护功能部件免受烘烤。车轮轴承和用于机器位置编码器的轴承所需的垫座都被焊在地盘上。底盘也由双壁，中空水冷件，它们都用一种方式互相联接，允许冷却水通过（强制循环水冷），为了排水，在水冷盘下游两个排水塞
16、。注意：在长时间停机和天冷的时候，水必须从设备中排出。框架后部安装有一个轻型盖，为了能在维修时迅速打开箱体。这个盖包括两块用铰链相互扣起来的铝板，当它打开时，盖被制动。外壳前部有一个切换装置，这是为了进行核实的高度调整和切割枪夹持器线铸流相交叉方向移动。对于方坯铸机的箱体，这个切换装置随着保护盘而在尺寸上有所减少，因为切割枪仅仅在于铸流方向交叉的方向上运动。托着近程开关的管子和用于测量辊的轴承，以及测量辊编码器的电源插头通道，都被安装在中空水冷件内部。软管的支承架安装在箱体前部，和底盘的前部保护板以及第二水冷框架顶部用螺栓联接。机器上设有三个吊环，这是出于整套火焰切割机的运输目的而设置的。例如
17、总装和拆卸时。机器的前部设有一个小门，这是切割枪、枪夹持器、软管联接装置的检修孔。在顶部，软管支承装置是完全敞开的，以使从电缆拖链过来的软管穿入。机器小车的驱动装置布置在地盘上夹紧装置后面，它包括以下驱动单元：1、一套机器小车运行驱动装置，包括： （1）一套正齿轮 （2）一套带有制动器的交流电机2、两套驱动正轮3、两套驱动运动轮4、两根联轴器，没跟都配有一个轴承箱。5、分别安装在驱动运行装置和车轮的轴承之间的2套联轴器。与基础件相联的正齿轮和输出端的中空轴都与地盘安装在一起。驱动导向轮安装在左侧，驱动运行论轮安装在右侧（逆着浇注方向看），每个转接轴都装在轴承箱内，轴承箱内嵌有槽口，实行终身润滑
18、。机器小车左边的导向轮和右边的驱动轮都以“过盈配合”的防止安装在软管支架的后面，此软管支架与行走轮位于同意外壳内。机器小车的四个轮的齿轮箱也焊接在地盘上。机器小车的驱动传动装置有不同种功能：交流电机上闭合的制动器能使机器固定在它的位置上。当预夹紧时，机器小车的传动被制动，随着夹紧力减小，夹紧臂压紧铸坯，并被铸坯引到一边。夹紧信号发出后制动器打开，夹紧装置的汽缸提供满压力，夹紧臂夹紧铸坯。当制动器打开后，机器和铸坯保持同步运行。当火焰切割结束后，相对应的信号发出，机器随同机器小车运行回原始位置。切割枪小车的轨道位于夹紧装置前面，软管支架后面。夹持器以及导向钢带和齿条与和浇注方向交叉的形式安装在机
19、器小车的底盘上。2.2.1.3 火焰切割机切割枪小车圆坯铸机图2-3火焰切割机切割枪小车切割枪小车在导向钢带上运行，它包括1个地盘和4个驱动轮。它的传动装置和用于切割枪提升的4个运行轮的夹持器被安装在地盘上。运行轨道安装在这些夹持器之间，用于重型切割枪的夹持器和点火枪安装在这些轨道上。高度调整的运动（160mm）是通过汽缸来实现的。气缸靠一个加持装置固定在底盘上。用于切割枪小车运行的两个底部运行辊和切割枪提升装置左边的两个运行辊用偏心螺栓安装用来做必要的调整。运行和提升轮的所有滚珠轴承是终身润滑，而且不需要修理，切割枪小车的驱动装置包括一个交流电机和一个双涡轮传动装置。带有齿形轮的驱动轴安装在
20、双涡轮传动装置（第二级）的中空轴内，并且通过一个六角埋头螺帽（M20 X 1.5）与中空轴靠摩擦的形式啮合。把这个螺帽松开后，驱动轴就很容易在中空轴内旋转，也就是说，切割枪小车很容易用手来移动。切割枪小车的行走距离通过一个近程开关限制在原始位置和终点位置，这个进程开关是拧进一个焊接在箱体上的夹持器内。2.2.1.4 火焰切割机切割枪小车方坯铸机方坯铸机的切割枪小车的设计同圆坯是一个形式，于圆坯铸机性比较，它没有设置切割枪高度调整装置，也就是说，他没有气缸，轮子，导轨进行高度调整2.2.1.5 火焰切割机的夹紧夹紧装置安装在机器小车的中心，两个和可更换的夹紧装置在一起的水冷夹紧臂安装在两个装有槽
21、口的滚珠轴承的外壳内。轴承箱安装在箱体内的地盘上。气缸通过杆驱动夹紧臂。即使铸坯偏离辊道中心，但由于气缸的“浮动”悬挂特性，夹紧臂也能适应任何这样的偏差。打开时，夹紧臂压向可调节缓冲器，这是为了获得强制的对中调整，防止由于“浮动”悬挂长生夹紧臂的意外停止。在原始位置，夹紧臂是打开的，即，气缸的活塞杆一侧与压缩空气接通。而且，当“预夹紧”的信号发出时，气缸的活塞端也导通。由于活塞端比活塞杆有较大的表面，以较低的能量使夹紧臂向铸坯方向驱动。然后夹紧臂手铸坯牵引。产生的摩擦力不足以是制动着的机器小车移动，当长度测量装置发出主信号时，夹紧缸的活塞杆端位立即提升，根据操纵杆的条件一全力压向铸坯，这个力与
22、活塞杆面积和空气压力有关。当脉冲器的主信号发出，是运行驱动装置的制动器打开时，火焰切割及与铸坯同步运行。2.2.1.6 火焰切割机限位开关装置用于行走距离的限制的近程开关安装在外部水冷箱体的管状型材内，标靶夹持器按揭在框架的运行轨道上。标靶可以在夹持器上移动。它们都用螺栓固定。2.2.1.7 火焰切割机的机器位置编码器机器位置编码器的轴承安装在逆着铸流方向的机器外壳的左侧。链轮安装在机器左侧（逆着浇注方向看）他的辊子链上移动。辊子链固定在运行轨道上，链轮用一根轴和一个脉冲发生器连接在一起。机器位置编码器测出火焰切割及相对于它的原始位的位置。2.2.1.8 火焰切割机的粒化粒化装置粒化在火焰切割
23、过程中形成的切割渣。即高温渣通过水幕冷却之后被破碎成小颗粒。每套装置包括一个供水管和两个喷嘴。这些喷嘴以能使喷淋水覆盖于整个火焰切割区域的形式来安装。在无粒化时，机器的冷却水从单独的一根管子流到管沟。2.2.1.9 测量辊图2-4 火焰切割机测量辊测量辊包括一个水冷测量轮，它通过法兰和一根水冷轴连接。这根轴的轴承安装在机器箱体外部和后部的水冷箱体内。编码器也安装在这第二个箱体内。编码器通过另外一根轴与测量轮的轴相联接，用于冷却目的的水从机器箱体分支并通过强制循环方式通到测量辊各个需要水冷却的部分。然后它通过一根安装在机器箱体内的管子通到管沟内。测量辊的箱体与一根安装在及其箱体内的轴通过法兰联接
24、。当气缸之一伸长时，测量轮用侧面压向铸坯。2.2.2 火焰切割机的气体工艺设备图2-5 火焰切割机夹紧装置圆坯铸机火焰切割机的气体控制盘安装在右前方的支架上（逆着铸流方向看），方坯铸机则安装在左前方（逆着铸流方向看）。氧气，燃气、压缩空气和冷却水等介质的接点按在空气控制盘下面。这些管子与用户管子接点焊接在一起。用于运行轨道的冷却水通过前置循环的方式从外侧其中一根运行轨道到另一根外侧运行轨道。其他接点在这里都给予提供。2.2.2.1 火焰切割机的气体控制盘（每台设备一个）用于设备切断的一个球形阀安装在燃气、氧气、压缩空气和机器冷却水的管道内。保养装置安装在气体控制盘的压缩空气管道内，在那里可进行
25、四个机器的夹紧装置，切割枪提升装置（仅对于圆坯铸机），测量辊的压力调整（2.53.0 bar）。分配管子从气体控制盘的外端接到框架的横向管道上，每一根压缩空气管子都从分配管子安装到框架上的电缆拖链的固定点上。在球形阀的旁边，由一个赃物收集器用于对进入燃气管道的介质机械的进行清洁。这根煤气管道一直通到气体控制盘上。在那里为四个机器提供煤气的总管道出现分支。在这里，每个机器的介质都分成：（1） 用于点火枪（2） 加热煤气对于每台机器，到达的氧气在氧气管路中的球阀后面分成：（1） 加热氧气（2） 切割氧气到达的介质压力通过减压器或者气体控制单元进行单独的调整。为了机械性的切断设备的介质，在煤气减压器
26、的前面安装一个球形阀。用于加热和切割氧气的气体控制单元包括一个球阀和一个减压器。2.2.2.2 火焰切割机通往机器的介质供给通过位于横梁前面的管道，每个介质都可以通到电缆拖链的固定点上。对于每个切割枪都有单独的煤气加热管道，加热氧气管道，切割氧气管道和用于点火枪的煤气管道。横梁上用于压缩空气和机器冷却水的管道式分配管道。它们分配给每台机器。这些管子安装在牵引链下部并一直接到电缆拖链的固定点上。在链内，介质通过下列一组软管通告机器上：一套用于切割氧气的软管一套用于加热氧气的软管一套用于加热煤气的软管一套用于设备的冷却水的软管一套用于压缩空气的软管一套用于点火枪煤气的软管2.2.2.3 火焰切割机
27、机器上的介质供给机器冷却水到达机器上时分为两路循环，一路工期重型切割枪，另一路供给给机器箱体冷却水。电磁阀安装在用于加热煤气，切割氧气和加热煤气的官道上。这些阀根据切割周期切换，用于更精确的压力调整的控制单元有另外安装在用于加热氧气的电磁阀的后面。切割氧气，加热氧气，加热煤气以及切割冷却水等介质通过一组软管接到切割枪上，这些装置包括以下PIFE软管： 一套用于加热氧气的软管 一套用于加热氧气的软管 一套用于加热煤气的软管 两套用于切割枪冷却水的软管随后，冷却水接到自由输出端。从第二个分支来的冷却水穿过箱体和机器小车的侧面板，然后它穿过夹紧臂，或者流入粒化管道或者通向自由输出端。用于夹紧，切割枪
28、提升（仅对圆坯铸机），测量辊的汽缸都通过位于机器小车内的与之相对应的电磁阀来供给压缩空气。从机器箱体引出的冷却水是为了冷却测量辊。水通过测量辊后，通过一个单独的管子流到管沟内。2.2.2.4 火焰切割机装有SDS 36F 烧嘴的 SB 500F 重型切割枪SB 500F 重型切割枪是一支水冷的机器切割枪，被切材料厚度从50到50mm，切割枪包括一个圆柱形枪头（烧嘴座），他有两个铣出的板口平面，切割枪由铜管供给煤气，氧气和水，切割枪通过夹紧套管与机器相连接，这样可以很容易地进行高度调整。内部的供应管线通过这个套管受到保护，他的顶端焊接着一个盖子。供应管线的接头端伸出很长以留有的足够的空间，一边和
29、过来的供应管线连接。除了切割氧气，加热氧气和加热煤气的供应管线外，还有两个用于烧嘴座冷却水的连接件。当煤气和氧气的管线搅在一起时，完全不同的连接螺纹和避免将管线混淆。由于 SDS 36F 烧嘴的设计师建立在烧嘴上或者内部混合的理论基础上，产生的大的热效率有利于更好喝更快的切割。同时，在烧嘴内彻底的预混对于使用不同的煤气都很经济。特殊的结构可以保证绝对的回火安全。第三章 总体方案设计3.1 火焰切割设备的特点火焰切割设备的主要特点是：投资少，设备易于加工制造；切缝质量好且不受铸坯的温度和断面大小的限制，比较灵活，尤其是铸坯断面越大越能体现其优越性；设备的外形尺寸较小，尤其对多流连铸机更为合适。至
30、目前，铸坯坯厚在200以上的几乎都采用火焰切割，而坯厚在200以下的也有不少使用火焰切割的。3.2 切割设备方案3.2.1 火焰切割设备火焰切割主要是氧气和各种燃气的切割。通常使用的燃气有乙炔、丙烷、天然气和焦炉煤气等。在实际生产中多采用乙炔做预热燃气，故各叫氧乙炔切割。火焰切割的基本原理与手工气割的基本原理完全一样。3.2.1.1 切割机的结构方案火焰切割机通常有切割机构、同步机构、返回机构、端面检测器、定尺机构及氧、乙炔管路系统等部分组成。切割机一般都做成小车型式，故也有称之为切割小车的。前四部分通常都布置在小车上，只有定尺机构是在铸坯的下面辊道中间，而输送电、气和水的管道则是通过软管导入
31、小车中。图3-1 火焰切割装置切割机构切割机构是火焰切割设备的关键部分，它主要由切割枪及其传动机构组成。要实现横向切割铸坯，切割枪必须能沿整个铸坯宽度方向移动以切断铸坯。为切割不同厚度的铸坯，需调整切割枪的切割嘴与铸坯表面的垂直距离，故切割枪还应能做到垂直方向的运动。3.2.1.2 切割枪方案切割枪是火焰切割装置的主体部件，它直接影响切缝、切割速度和操作的稳定与可靠性。切割枪由枪体和切割嘴两部分组成，且关键是切割嘴。切割嘴依预热氧及预热燃气混合位置的不同，大致可分为以下三种型式：1）枪内混合式：预热氧气和燃气在切割枪内混合，喷出后燃烧。2)内混式：预热氧气和燃气在切割枪端的切割嘴内混合，喷出后
32、燃烧。3）外混式：预热氧气和燃气分别经单独孔道喷出切割嘴后在大气中混合燃烧。图3-2切割嘴的三种形式前两种型式切割枪的火焰内有短的白色焰心，只有充分接近铸坯时才能进行切割，通过需要在10左右。而外混式的切割枪其火焰的焰心为白色长线状，一般切割嘴距铸坯50左右便可进行切割，甚至距离加大到100也能切割。外混式切割常用于切割1001200厚的钢板。当钢坯小于100和大于1200时，常用内混式切割枪，切割嘴内混合好些。在铸坯的热清理和切割上，从耐久的角度来看外混式为好。外混式切割枪具有如下特点：1）因预热氧气和燃气在空气中混合燃烧，这样不能产生回火，灭火，工作安全可靠，长时间使用时切割嘴不会产生过热
33、；2）切缝小（610）且切缝表面平整，这不但使金属损耗少且能提高切割速度（400/min左右）；3）改变切割嘴距钢坯表面的间距，不影响切割钢坯的质量。可乎动切割，也可摆动切割。为外辊式切割枪，其切割嘴是由切割喷嘴和预热喷嘴两部分组合而成。切割嘴为长方形，由铜合金制造。采用循环水进行冷却，其头部有专业支架保护。根据铸坯宽度的大小，可决定采用单枪切割或采用双枪切割。一般当铸坯宽度小于600时可采用单枪切割，大于600时可用双枪切割。采用双枪切割能提高切割速度，但要求两支切割枪的运动轨迹应严格保持在一条直线上，否则切缝不齐。同时，还要求在切割的过程中当两支切割枪相距200时，其中一支切割枪应立即停止
34、切割，且把切割火焰变成引火火焰，并将切割枪迅速返回原始工作位置，余下的切坯任务将由另一支切割枪完成。当切断铸坯后，该切割枪也应迅速返回原始工作位置。在整个切割过程中，一但其中有一支切割枪出了故障，另一支切割枪也应能切断铸坯。3.2.1.3 切割枪传动方案切割枪为了切断铸坯应能作于铸坯运动方向相垂直的横向运动。实现切割枪的这种横移动的方案有齿条传动、螺旋传动、链传动或液压传动等几种。这些传动方案都能很好的实现切割运动的要求，因此可根据具体的情况选择其中任何一种方案。由于切割速度主要随铸坯的温度和厚度而变化，故以选用直流电动机为宜。而有有的连铸机也有采用异步调速电动机驱动的，但一定要具有良好的调速
35、性能。一般都采用低速进行切割，切断后切割枪高速返回。从理论上计算的电动机功率通常都在0.30.7kw。而在具体选用时，往往都选用0.7kw左右的电动机，以防因工作条件恶劣一旦发生意外情况影响切割。当连铸坯的宽度在300以上时，切割枪在进行切割时可做横移动，而当铸坯的宽度在300以下时，切割枪可实行摆动切割，也可作移动切割。但摆动切割的工艺性好，因为它是先从角度开始切割，使角部得到预热，易于切入铸坯，能缩短切割的时间，所以，有的连铸机在切割板坯时，将切割枪先摆动到铅垂位置后再移动切割。同样，切割枪应具有垂直于铸坯上表面的上升和下降运动。实现切割枪的这种运动可采用通常能实现直线运动的机构，至于是采
36、用液压、气动还是电动驱动，则应根据设计中的综合条件具体确定。由于使用切割嘴的型式不同，在进行切割时，切割枪嘴与铸坯表面间的距离也应不同。对于外混式切割枪，其切割嘴与铸坯表面间的距离约为50左右，而对于内混式的切割枪则要缩小到10左右。图3-3 摆动切割传动简图3.2.1.4 同步机构方案同步机构系只实现切割小车与连铸坯同步运行的机构。也就是说切割小车应在与铸坯无相对运动的条件下切断铸坯。目前在生产上使用的同步装置都属于机械夹批同步机构，其结构比较简单，工作可靠，应用广泛。它大致可分为三种型式：（1）夹头式同步机构是一种不可调的气动夹头式同步机构。它是由气缸（空气压力为0.290.69MPa）驱
37、动夹头夹住铸坯的，当连铸坯碰到自动定尺装置后，行程开关发出信号，由电磁阀控制气缸动作，带动夹头合拢夹住铸坯，并在铸坯的带动下切割小车与铸坯同步运行，同时开始切割铸坯。切断铸坯后，松开夹头，小车返回原位。夹头镶有耐热铸铁块或耐热合金刚块。这种不可调的夹头同步机构，结构简单，但不适应经常变换断面的连铸机，故它多用于生产方坯的连铸机。是可调的夹头式同步机构。它是通过螺旋传动使夹头架靠近（或远离）铸坯，再由气缸驱动夹头而夹紧（或松开）连铸坯。当夹头夹住铸坯时，切割小车便在铸坯的带动下雨铸坯同步运行，并开始切坯。切断铸坯后，再由气缸驱动夹头松开，同时通过螺旋传动使夹头架迅速返回原始位置停下，等待下一次切
38、割。 图3-4 不可调夹头式同步机构 图3-5 可调夹头式同步机构这种可调的夹头式同步机构的结构简单、工作可靠。它适于铸坯宽度变化范围较大的连铸机，并且能在铸坯中心线偏离设备中心线的情况下，在一定范围内可通过螺旋传动机构使其进入正常被切位置。例如，用在2003009251600的板坯连铸机火焰切割装置中的同步机构，就是这种可调的夹头式同步机构。其主要参数为：连铸坯对设备中心线的偏差应在100以内，螺旋传动电动机位0.75kw，移动速度为1000m/min,夹紧气缸工作压力为0.49MPa，气缸活塞杆速度为200/s。（2）钩式同步机构在一机多流或铸坯断面变化较频繁的连铸机中，可以采用钩式同步机
39、构，如图 所示。它是一个由电磁铁控制升降的钩式挡板，当需要切坯时便落下挡板，借助于连铸坯的端部顶着挡板并带动切割小车同步运行。切割后，抬起挡板，小车快速返回原始位置，并可通过调整钩式挡板的长度来变更定尺寸长度L。图3-7 钩式同步机构这种型式的同步机构结构简单轻便，对连铸机铸坯断面的改变和流数的增减适应性较强。但当铸坯的切口不平整时，其工作的可靠性差，若铸坯未被切断，则将无法继续进行切割操作。同时其定尺长度的调节范围较小。（3）坐骑式同步机构这种型式同步机构的特点是，在切割铸坯时将切割小车直接“骑”在连铸坯上，借此达到二者的同步运行，如图 所示。当它切断铸坯，切割小车迅速返回原始位置后，再用钢
40、绳卷扬机通过活动横梁的吊钩将切割小车吊挂在提升架上，使其脱离铸坯等待下一次切割。为了保证小车落下时的位置准确，应使活动横梁沿着提升架的导轨上下运动。切割小车底座的内部应通水冷却，而底座的下面要用耐火材料隔热，以减少高温铸坯的热辐射对小车的影响。切割小车的车轮采用喷水冷却。坐骑式同步机构的突出优点是能保证等距离切割，但因小车车轮直接接触铸坯，故其工作条件恶劣，轴承磨损严重。返回机构方案返回机构的主要任务是在切断铸坯后，使切割小车快速返回原始工作位置，以备下一次切割铸坯。切割小车的返回机构一般是采用普通的小车运行机构来完成，并配备有自动变速装置。在小车运行的终点处设有缓冲装置，待小车停稳后，再由气
41、缸把小车推到原始位置实行自动定位。对某些小型连铸机则常常是由重锤通过钢绳经滑轮把小车拉回到原始工作位置。3.2.1.5 端面检测器方案在实行自动化合半自动化操作时，应配备铸坯端面检测器。由于铸坯的宽度不同以及拉出连铸机的中心线与连铸机的中心线不一致等原因，并应尽可能的缩短切割周期，使切割枪能准确的从铸坯端面开始切割，为此没有专门的铸坯端面检测器。在进入切割铸坯前，端面检测器首先与切割枪一起迅速向铸坯的侧面移动。当检测器的触头与铸坯的侧面接触后，切割枪立即下降，且由夹头式同步机构夹住铸坯，这时切割嘴由引火火焰变为切割火焰并开始切割。与此同时，端面检测器退回到距铸坯侧面200处自动停止。铸坯端面检
42、测器可确保切割枪自动的从铸坯侧面开始切割，切断铸坯后还将控制切割枪的切割行程终点。这不但节省了空行程时间，而且也缩短了切割周期。同时还能有效的防止因误操作造成设备的损坏。3.2.1.6 自动定尺装置方案为将铸坯切割成预先要求的定尺寸长度，连铸机应设有自动定尺装置及其控制装置。其工作原理如图 所示，由气缸4推动测量辊2从下面往上压靠连铸坯1，这样测量辊便在铸坯与其摩擦力的带动下转动，且事先将铸坯的长度与辊子的转数按一定比例联系起来。如把脉冲发生器所发出的脉冲次数换算成铸坯长度，当达到定尺长度时，则由计数器发出讯号即可自动开始切割铸坯。用在2003009251600板坯弧形连铸机上的自动定尺装置的
43、有关参数如下：测量辊的直径为254.65，压靠气缸的压力是0.39MPa压靠力约为1.96KN，测量辊的行程以作业线为准50，脉冲发生器600次脉冲/转。第四章 火焰切割主要参数的确定火焰切割的主要参数是气体的压力、耗量、切割的速度及最小的切割长度等。目前，对于在弧形连铸机中有关火焰切割参数的确定，尚无系统的总结。因而通常都参照立式连铸机的计算方法确定。但在立式连铸机中是横向水平切割铸坯，而在弧形连铸机中则是横向垂直切割铸坯，显然后者比前者的切割排渣条件好，故在设计中应结合实际条件做适当的修正。下面将立式连铸机火焰切割的有关参数（除铸坯最小切割长度外）的计算方法介绍如下。若铸坯厚度为H(),则
44、4.1 气体压力（切割操作台前） 切割氧 0.61MPa; 预热氧 0.20.6 MPa； 乙炔 4998 KPa; 天然气 98196 KPa。4.2 气体消耗量（按一个切割枪）（1）切割氧的消耗量Q切 （4-1）=312 N/h 式中 KA温度系数（2）预热乙炔消耗量Q乙 （4-2）=192 N/h 式中 KB温度系数。(3) 预热时间 （4-3） = h 式中 KD温度系数。(4)切割速度 （4-4）=500 mm/min 式中 KC温度系数。表4-14.3 最小切割长度连铸坯的最小切割长度是火焰切割装置的重要参数之一，它限定了铸坯的最小定尺长度。最小切割长度与连铸坯的断面尺寸、温度、钢
45、种、火焰切割的速度及拉坯的速度等因素有关。对于普碳钢（含CO.3%）连铸板坯，若其铸坯温度为800C，用两支SAH600型切割枪切割，切割嘴为LPM60-300型，氧气纯度为99.5%，丙烷发热量为100560kJ/时，则其铸坯最小切割长度可用插图法迅速查出。图4-1 确定铸坯最小切削长度在实际设计中，应结合具体切割条件，并参照上述方法确定最小切割长度。4.4技术数据4.4.1火焰切割机的详细说明4.4.1.1 尺寸流数/机器2 X 4切割枪数量.2 X 4铸流中心距1650mm 切割枪运行距离.630mm 4.4.1.2 速度机器行走1200mm/min切割枪运行速度4000mm/min初始切割40mm/min切割 .0600mm/m
