不锈钢离线切割机除尘系统改造

曹晓东

(山西太钢不锈钢股份有限公司炼钢二厂，山西 太原 030003)

0 前言

某钢铁公司2012年不锈钢产量已经达到310万t，该炼钢二厂的不锈钢离线切割机承担着不锈钢连铸坯的头、尾坯及热轧中板切割任务，平均每月切割产量达5 500 t。在切割不锈钢过程中，会产生大量的烟尘，原来的除尘装置除尘效果差，除尘罩放置在切割机上使其行走不平稳，大量的烟尘干扰操作工视线，影响连铸坯的切缝质量，因此对原除尘系统进行改造势在必行。

1 原除尘装置的缺陷

1.1 结构概况

不锈钢切割机上安装有一个除尘罩，除尘罩的侧面开有上下两个孔，各安装一个连接管，由水平方向转成垂直向下的圆弧弯处的两个管道汇合在一起。在除尘总管上面覆盖一条宽皮带，该皮带两端固定在除尘总管上，皮带穿绕过切割机上的四根支撑轴，中间形成的空档即为连接管与除尘总管的接口，该接口位置随着切割机的移动而改变，使连接管始终能够对准除尘总管的开口。原设计的除尘总管长25 m，有效利用长度只有12 m。

1.2 使用效果

(1)除尘效果差，切割机周边烟尘弥漫，严重影响操作工身体健康及生产环境。

(2)切割工视线受干扰，切割机行走不平稳，出现爬行现象，造成切割缝的质量不稳定，切割机原来工作时的除尘效果如图1所示。

图1 切割机原来工作时的除尘效果Fig.1 Original dedusting spot during cutting machine operation

2 除尘系统改造

2.1 原因分析

导致除尘效果差的原因有:①连接管截面积小，减小了抽尘量;②除尘总管长，降低了抽尘力;③除尘罩与被切割连铸坯的连接管与除尘总管之间、除尘总管的地面与地下部分联接处密封性差。

导致切割缝的质量不稳定的因素有:①切割烟尘大，影响操作工视线;②除尘罩位于切割机上，增加运行负荷，切割机行走不平稳，使切割机的工作位置产生偏差，造成实际切割缝位置偏离要求［1］;③皮带穿绕过切割机，增加了单侧负荷，切割机行走过程出现爬行现象［2］，使切割机的工作位置产生倾斜，影响切割缝质量。

2.2 改进措施

改善除尘效果的对策有:①尽可能增加连接管截面积;②取掉除尘总管的不用部分，缩短长度;③除尘罩与被切割连铸坯之间进行密封，连接管下部与除尘总管之间进行密封，除尘总管的地面与地面下部分重新做联接。

为改善切割缝的质量稳定性，采取以下措施:①提高除尘效果，即可确保视线良好;②在除尘罩底部安装车轮，由该车轮承担除尘罩的全部重量，将该罩与切割机联接，实现与切割机同步运行;③取消皮带及除尘罩上的支撑轴结构，在除尘总管上方铺设盖板，将切割机工作时所在位置的盖板揭开或挪动位置［3］。

2.3 除尘系统改造

2.3.1 除尘罩的结构设计

(1)增加车轮。将除尘罩从切割机上移出，由车轮承担自身全部重量;车轮分两组，其中一组带有轮缘，起导向作用，安装在除尘罩的一侧;另一组无轮缘，用于消除除尘罩的制造误差、安装误差、轨距偏差及热胀冷缩等产生的偏差，安装在除尘罩的另一侧，保证车轮能稳定地位于导轨支承范围内［4］;车轮选用45#材料，进行整体调质，HB250-280，主要目的是提高车轮踏面的耐磨性［5］;为了适应切割机粉尘大的环境，车轮内的轴承选择带防尘盖的类型［6］。

(2)顶部形状、尺寸的确定。顶部选择锥形有利于收集烟尘，顶角越小烟尘收集效果越好，但是会增大除尘罩的高度，使其重量越重，从而增加切割机的运行负荷，综合考虑以上两个因素，顶角选择 120°［7］。

顶部尺寸与连接管尺寸有关。在除尘罩靠近除尘总管侧顶部开出一个矩形口，用于安装抽尘连接管，为了加大抽尘量改善除尘效果，连接管的截面积应尽可能大，该截面的宽度值与除尘总管的宽度值b相同，长度值a越大则截面积越大，但是除尘罩的顶部长度值会相应增大，同样会增加除尘罩重量，增大切割机的运行负荷，综合考虑以上因素，按照黄金分割的比例选取连接管的长度［8］，即为宽度的1.618倍，选取 a=1.618b，则截面积为1.618b2。除尘罩顶部形状、尺寸如图2所示。

图2 除尘罩顶部形状、尺寸示意图Fig.2 Sketch and size of dedusting cover

(3)与切割机的连接。在除尘罩与切割机下部两侧相对应处，各焊接一块钢板，配做螺栓过孔，使用螺栓联接，将除尘罩与切割机相联;将除尘罩后面设计为“［”形框架结构［9］，使其与切割机之间没有相互干涉部位，可以直接将除尘罩推至联接部位，检修时拆开螺栓即可直接推出，便于拆装;与切割机联接后增加了除尘罩的刚性，可以确保运行过程的稳定性。

2.3.2 连接管的结构

上口与除尘罩顶部呈矩形口联接，下口对准除尘总管，位于其垂直上方，保留约50 mm的间隙，下口底部外周边焊有法兰，通过压板夹持着石棉帘，石棉帘长度约为100 mm，依靠自重下垂，遮盖住连接管下口与除尘总管盖板之间的缝隙，起密封作用［10］。

2.3.3 除尘系统的密封

在除尘罩前面、后面的底部、除尘罩周边的孔隙以及切割机后面的下部安装石棉帘，分别对除尘罩与被切割连铸坯之间、除尘罩与切割机之间、除尘罩周边、切割机与被切割连铸坯之间进行密封;在观察孔、点火孔位置安装可以推拉的玻璃;在连接管下部安装石棉帘，实现连接管与除尘总管之间的密封。

2.3.4 除尘总管的改造

(1)去除多余部分。最初设计除尘总管时，考虑与其余设备的除尘装置共用此管道，预先增加了管道长度，但是除尘总管投入使用后，设计发生了变更，其余设备未安装。将除尘总管多余的13 m截断，并重新制做了除尘总管的地面与地下部分的联接结构，确保了结合处的密封性。

(2)除尘总管上口的结构。采用盖板紧密排列方式进行密封，盖板搭放在除尘总管上方，盖板上安装着活动拉手，工作状态时，拉手在重力作用下，落在下方;当需要揭开或向旁边挪动位置时，拉起拉手即可操作。

2.4 切割机工作位置所需的操作说明

(1)切割机运行之前，目测切割缝所对应的除尘总管位置，将预计连接管能够覆盖的盖板揭开。

(2)开动切割机至工作位置，微调除尘总管的盖板位置，确保除尘总管的开口与连接管下口对齐，使除尘通道畅通［11］，如图3所示。

图3 连接管与除尘总管的联接Fig.3 Connection between connecting pipe anddedusting main pipe

3 使用效果

除尘效果得到明显改善，只有在除尘罩石棉帘与所切割连铸坯之间的缝隙、连铸坯下面与地面之间存在少量的烟尘泄漏，如图4所示。切割工的视线清晰了，切割机行走平稳，启停灵活，切割机工作位置停靠准确，提高了连铸坯切割缝质量。

图4 改造后的除尘系统工作情况Fig.4 Operation status of the revamped dedusting system

4 结束语

针对原有除尘系统存在的除尘效果差、切割机行走不平稳等问题，本文设计了带车轮的除尘罩，并从连接管、密封等方面综合改进。现场使用情况表明改进后运行状态较为稳定，除尘效果得到明显改进，切割工视线清晰、切割机行走平稳，提高了生产稳定性。

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