连铸坯切割工艺的关键技术与优化策略研究

一、引言

在钢铁生产流程中，连铸坯切割是将连续铸造出来的铸坯按照特定长度要求进行分割的重要环节。本文通过近几年我团队对湘钢连铸坯切割工艺的改进和优化而产生的质量、成本优势进行讨论研究。先进的切割工艺不仅能提高钢材质量，还能有效降低生产成本，增强企业在市场中的竞争力。因此，深入研究连铸坯切割工艺的关键技术并进行优化具有重要的现实意义。

二、连铸坯切割工艺关键技术

2.1 火焰切割技术

火焰切割利用可燃气体（如天然气、丙烷等）与氧气混合燃烧的高温火焰，将连铸坯切割部位加热至燃点以上，再用高压氧气流吹掉熔渣实现铸坯分离。可燃气体与氧气混合比例、火焰温度、压力和流量等因素，决定切割质量和效率。现湘钢绝大部分铸机（2-11#）使用液化天然气（LNG）进行切割，LNG 与管网天然气相比较，甲烷含量更高（ 98.69%>97.37% ），高位体积发热量更大（ 37.04MJ/m³> 36.95MJ/m³. ），但成本更高，如果管网天然气增加添加剂相比 LNG 切割效果更好且成本更低、更便捷。精细测算两种气源的性价比湘钢可实时变更达到降本增效的目的。火焰切割设备简单、操作方便、投资成本低，能适应多种材质和规格的连铸坯切割。不过，它切割速度慢，火焰控制不好造成大割缝，产生钢耗，现湘钢连铸坯割缝大小已达到行业前列。

2.2 机械切割技术

机械切割通过机械力切断连铸坯，常见设备有锯切机、剪切机等。锯切机用高速旋转锯片或往复锯条与铸坯接触，靠摩擦力和切削力锯断铸坯；剪切机施加巨大剪切力使铸坯断裂。湘钢炼钢厂 1#铸机使用剪切机切割 150mm 厚度的方坯。设备刀具或刃口的材质、形状及切割参数（如切割速度、进给量等）对切割效果影响大。机械切割效率高、切口平整，但设备投资成本高、刀具磨损快、维护成本高，对硬度过高的和一些特殊钢种连铸坯切割有困难，且适合切割断面较小的铸坯。

三、连铸坯切割工艺现存问题分析

3.1 切割质量问题

在实际生产中，由于可燃气体、氧气压力没调节好、或者燃气和氧气的混合比例没有达到最佳，导致火焰较差，切割会出现上表面圆角、反渣、割缝大等质量问题；其次是火切机设备不稳定易抖动，割枪不对中，割嘴损坏产生错位切伤，切割面不垂直有坡度等质量问题，对后端工序轧制加工有一定影响。机械切割虽然精度相对较高，但如果刀具磨损不均匀或切割参数设置不合理，也会导致切口不平整、尺寸偏差等问题。这些切割质量问题不仅会降低钢材的成材率，还增加钢铁企业的一系列成本。

3.2 切割效率问题

火焰切割速度较慢，较难满足拉速过快（ 2.0m/min ）的连铸机，对大厚度连铸坯的切割，耗时较长，严重影响生产效率。机械切割过程中如遇异常需频繁更换刀片，致使切割效率降低。而在一些生产任务紧张的情况下，切割效率低下会成为制约生产产能提升的瓶颈。

3.3 切割成本问题

火焰切割需要消耗大量的可燃气体和氧气，湘钢 2023 年连铸坯切割气体消耗成本约 1.25 元/吨钢（燃气 0.9+ 氧气 0.35），2024 年降至 0.99 元/吨钢（燃气 0.69+ 氧气 0.3），能源价格的浮动加上工艺的变化导致成本控制难度增大。机械切割设备的投资成本高，刀具磨损快，更换刀具的费用以及设备维护保养费用都较高。此外火焰切割的宽割缝造成的损耗，也在一定程度上增加了生产成本，进一步压缩了企业的利润空间。

四、连铸坯切割工艺优化策略

4.1 设备升级与配件改进

以湘钢连铸机为例，我们不断优化火切机提高其稳定性，控制可燃气体和氧气混合比例，调火试火使燃烧火焰达到最佳状态，燃气消耗从 1.43（吨/万吨钢）降至 1.32（吨/万吨钢），燃气 ⋅⁺ 配件成本从 0.85（元/吨钢）降至 0.82（元/吨钢），大大降低了湘钢生产成本，并且提高切面质量。

持续改进割枪及割嘴，板坯（厚度 300mm 割缝降至 4.5mm ，厚度 450mm 割缝降至 7mm ）方坯（厚度 240mm 割缝降至 4mm ），割缝的减少可间接降低钢企成本（平均每缩小 1mm 降低成本 1 元/吨钢）。

可采用先进的燃烧控制系统，精确控制气体混合比例；优化改进配件，提高切割效率、切面质量和降低生产成本。

4.2 工艺参数优化

针对不同厚度以及不同钢种连铸坯确定最佳切割工艺参数，控制拉速和切割速度至最佳，火焰切割优化相关参数；机械切割合理调整参数，减少刀具磨损。

4.3 自动点断火技术应用

我方于 2023 年对湘钢炼钢厂连铸车间 1、2、3、4#连铸机进行点断火改造，连铸坯在辊道行程中点火枪一直处于长明火燃烧等待状态，造成不必要的燃气消耗，我方通过安装自动点火设备，自动电子点火枪气源管路单独分流，搭架，从原来点火枪长明火状态改造为自动点、断火状态，在切完连铸坯等待下一块连铸坯过程中，点火枪自动断火，待铸坯到达指定切割位置时，引火枪自动点火，点燃主切割枪进行切割作业，改造后降低燃气消耗 10%-20% ，减少燃气消耗成本。

4.4 加强人员培训与管理

操作人员的技能水平和责任心对切割工艺的实施效果有着重要影响。加强对切割操作人员的培训，使其熟练掌握切割设备的操作方法、工艺参数调整技巧以及常见问题的处理方法。建立完善的奖惩制度，明确操作人员的职责和考核标准，激励员工提高工作质量和效率，减少因人为因素导致的切割质量问题和生产事故。

五、结论

湘钢连铸坯切割工艺的关键技术包括火焰切割、机械切割，两种技术都有其独特的工作原理和特点。我单位承接湘钢连铸坯切割业务，近几年我们团队通过设备升级与配件改进、工艺参数优化、自动点断火技术应用、加强人员培训与管理等一系列优化策略的实施，有效提升连铸坯切割工艺的水平，提高切割质量和效率，降低生产成本，增强钢企的市场竞争力。在未来的发展中，随着科技的不断进步，连铸坯切割工艺将不断创新和完善，为钢铁行业的高质量发展提供更有力的支撑。