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切割机原理

有关火焰切割机在板坯连铸的实践
2018-01-23 21:17:05

   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1.2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。 
   我单位板坯连铸数控火焰切割机采用的是气体切割工艺,用焦炉煤气―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PLC 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。 
   数控火焰切割机正在切割,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0~100Hz,切割频率为2~12Hz,其切割速度为100~500mm/min。 
   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,用脉冲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。 
   我单位使用的增量式编码器旋转一周所对应的输出脉冲为1024,测量辊直径D为310mm,浇铸速度正常情况下在0.6m/min-1.5m/min之间。 
   常见故障: 
  (1)编码器本身故障:是指编码器本身元器件出现故障,导致其不能产生和输出正确的波形。这种情况下需更换编码器或维修其内部器件。 
  (2)编码器连接电缆故障:这种故障出现的几率最高,维修中经常遇到,应是优先考虑的因素。通常为编码器电缆断路、短路或接触不良,这时需更换电缆或接头。 
  (3)编码器电缆屏蔽线未接或脱落:这会引入干扰信号,使波形不稳定,影响通信的准确性,必须保证屏蔽线可靠的焊接及接地。 
  (4)编码器安装松动:这种故障会影响位置控制精度,造成停止和移动中位置偏差量超差。 
   3、火焰切割机的操作方式 
   整个系统分为自动及手动两种方式,包括切割机(大车)、切割小车(割枪)、粒化水、同步压紧、燃气、预热氧、切割氧、定尺方式等,当所有设备均处在自动位时,切割机就为全自动切割,其中任意一设备均可选择自动或手动两种方式切割方式。 
  (1)自动 
   自动状态下,由上位计算机或通过在操作台上的工控机人工输入切割定尺长度后,切割机在PLC的控制下自动完成切割。一般情况下,切割机正常切割时,采用此方式。自动状态下,可由人工目测切割定尺到位前手动选择“预压紧”,到位后选择“压紧”开关后,切割机在PLC的控制下自动完成切割,或手动按下“手动开始切割”按钮,切割完成后,也可手动按下“手动切割结束”按钮。 
  (2)手动 
   由人工按压各功能按钮开关进行单独动作控制,如压紧装置的起落,切割机的行走和停止,切割小车的运行以及各种电磁阀的开闭等,主要用于调试和维修。 
   整个系统自动状态下,可实行手动干预。即在自动操作过程中,当因切割速度过快而产生翻渣时,将切割小车转换到手动方式,让切割小车停止,其它动作维持原状,而后可通过手动操作各种按钮开关实现切割机的正常切割,直到切割完成,或重新转换到“自动”方式下。 
   4、火焰切割机定尺切割的自动控制程序 
   将操作台面上转换开关置于“自动”,由测长辊测量定尺长度。 
   (1)当铸坯移动到设定预压长度时,压紧气缸预压紧,压块下降至铸坯上端约50mm处,同时切割小车电机启动并以慢速运行到铸坯边缘(其距离通过切割小车位移计数接近开关计算得出),切割小车运行电机停,预热火焰点燃; 
   (2)当铸坯运动到设定定尺长度时,压紧气缸处于主压紧状态,切割机与铸坯开始同步运行。同时预热开始计时。 
   (3)预热3秒(时间可修改)后,切割氧电磁阀得电打开,切割氧喷出、切割小车电机启动,割枪以起切速度开始切割。 
   (4)起切7秒(时间可修改)后,割枪以正常切割速度(可调)运行。当两台切割小车相遇后,其中一台切割小车(2#切割小车)停止切割,关闭预热氧、切割氧电磁阀,并返回原位;另一台切割小车继续切割余下的约200mm,直到切断。余下的200mm靠切割小车上位移计数信号(小车位移计数接近开关)发出计算脉冲计算其长度。 
   (5)铸坯切断并发切割完毕信号,关闭切割氧、预热氧、燃气电磁阀,同步机构压块抬起,脱离同步。切割机行走电机得电,切割机快速返回;到切割机减速位后,以慢速运行,并停在切割机原位上;割枪同时返回,并最终停在切割小车原位上。 
   5、火焰切割机的常见故障 
   (1)大车运行受阻。主要原因有:大车轨道变形错位使车轮受卡,减速器损坏或电气故障(线路接地、短路、断路,电机坏)等。 
   (2)切割枪横向移动受阻。主要原因有:走行轮的轴承损坏;走行轨道上有异物,轨道变形;减速器损坏;电气故障(线路接地、短路、断路,电机坏)等。 
   (3)切割枪垂直升降不灵或不稳。主要原因有:减速器损坏;升降夹紧轮损坏或受阻;联轴器连接部分松脱;电气故障(线路接地、短路、断路,电机坏)等。 
   (4)钢坯切割不断的问题则应从切割枪的位置、火焰的长度、氧气量等方面去查找原因。 
   结语 
   随着工业现代化的发展,数控火焰切割机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。 
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