 
沃克能源氢氧发生器在炼钢厂连铸坯切割工艺中的应用
1. 连铸坯切割概述
随着科学技术的不断发展进步，连铸技术在钢铁厂中广泛使用，生产效益显著提高。传统的连铸坯切割工艺通常采用液压剪或机械剪切机。使用剪机进行连铸坯切割一次性设备投资大，使用成本高，特别是设备故障率高，维护维修费用很大，同时又影响生产。此外，利用剪切机切断的钢坯断面易产生变形，这对钢坯的二次加工来说，明显不利。部分用户将变形的钢坯断面利用火焰切割处理。
连铸坯的切割采用火焰切割代替机械剪切方法已成为发展趋势。对于有自产焦炉煤气的钢铁企业，采用焦炉煤气用于连铸坯切割使用成本较低。不具备焦炉煤气、或焦炉煤气压力偏低、气体纯度不够的企业，大多采用乙炔或丙烷(烯)等燃气用于连铸坯切割。氧乙炔火焰温度高、热值大，但其制作及使用成本较高，同时存在使用不安全、污染等问题。此外，连铸坯温度很高(1073K以上)，对燃气的发热值要求并不高，乙炔并不是连铸坯切割的最佳燃气。丙烷或丙烯等燃气用于连铸坯切割，在一定程度上降低了使用成本。这些燃气均以瓶装形式供应，存在成本较高、使用不便、不安全、污染等问题
2. 水电解氢氧切割机(氢氧发生器)
早在一百年以前人们就曾经把氢气用作燃气，燃烧后变成水，没有污染并且成本较低，但是过去氢气一直是由专业生产厂制造，而且氢气必须由瓶装供应，存在运输和使用不方便等问题。同时，氢气易燃易爆存在安全问题，未能得到广泛使用。氢氧气作为一种新兴的能源介质，自1997年在济源钢铁公司试用火焰切割取代剪机切割120mm~120mill连铸坯以来，随工艺技术的不断提高，采用氢氧焰切割连铸坯具有使用安全、成本低、无污染、切割断口质量好等优点。受到中小钢铁企业的普遍重视。
水电解氢氧发生器主要由整流及控制装置、电解槽、补水系统、集气装置、滤水系统、以及泄爆设施、报警和压力控制系统、水封装置等组成。交流电经整流供给电解槽作用于含有约20％氢氧化钾或氢氧化钠的水溶液，氧离子在电解槽的阳极释放电子析出氧气，氢离子在电解槽的阴极获得电子析出氢气，钾(或钠)离子用于提高水溶液的导电能力。所产生的氢气与氧气未经分离以混合形式经由集气装置及冷凝滤水系统降低气体温度和饱和水蒸汽含量后，通过压力控制装置和水封装置直接供给燃烧器。当气压达到限定上限压力时，压力控制装置自动切断电源，电解槽停止产气；电解槽系统压力低于限定下限压力时，电解槽自动通电重新产气。水封装置一方面可对氢氧气进行洗涤去除气体中的残余碱，主要作用是防止回火和泄爆.
3. 燃气特性
乙炔(C2H2)、丙烷(C3H8)和焦炉煤气的完全燃烧产物均为C02和H20，CO2的理论浓度依次为66．7％、42．9％和约25．0％．在高温条件下，燃烧产物中的CO2可与金属铁发生作用，在连铸坯切割后挂渣且不易清理，在轧钢前需要专门精整。氢气(H2)的完全燃烧产物只有H20，采用氢氧气切割可明显降低连铸坯的挂渣现象。此外，氢氧气火焰挺直度好，切割断面平整。
乙炔属不饱和烃，易燃易爆，着火温度为679—713K，与空气混合的爆炸极限范围很宽2．5％一80％，298K时与空气的相对密度为0．906，极易均匀混合和发生着火及爆炸。丙烷是饱和型碳氢化合物，着火温度为788—816K，与空气混合的爆炸范围较窄2．3％一9．5％，298K时与空气的相对密度为1．52，燃烧速度较慢，不易发生回火及爆炸。焦炉煤气的着火温度为823—923K，与空气混合的爆炸极限是4．27％一 37．59％，易发生中毒、着火、爆炸等安全事故。氢氧气价格低廉，无污染，着火温度为853—863K，与空气混合的爆炸极限是4．0％一74．2％．水电解氢氧发生器工作压力低，不储存，随产随用，各种安全装置可有效抑制氢氧气回火爆炸等事故。此外，氢气无毒，不会危害操作人员的身体健康，燃烧后无废物排出，不污染环境，符合环保和循环经济的发展要求。
4. 技术经济分析
根据生产现场实际测量150mm×150mm方坯采用丙烷气每切割一次消耗为0．3m3(断火)，120mm×120mm方坯每切割一次消耗约0．2m3；乙炔和焦炉煤气的用量参照丙烷换算。上述二种规格连铸坯按下述参数采用不同燃气的使用成本对比如表1所示。
(1)定尺取为3m；
(2)拉速分别为2.5m／min(150mm×150mm)和3.3m／min(120mm×120mm)；
(3)管道氧气0．5元／m3，钢坯生产成本1200元／t；
(4)氢氧发生器每台耗电25kW，二供一耗电40kW，电费按0．5元／度；生产过程中不断火，氢氧气切割连铸坯吨钢成本与拉速成反比，与定尺无关；
(5)燃气计算单价依次取为：乙炔13．2元／m3，丙烷8．33元／m3，焦炉煤气1.0元／m3；
(6)割缝平均宽度参见表2.
水电解制取的氧气本身满足了氢气燃烧的需要，直接使用成本除备件费用、维护成本及维护人员工资外，只与电费有关。由表1可以看出，使用氢氧气的成本明显低于其他燃烧介质。此外，由于氢气的燃烧速度快，氢氧火焰挺直，集束性好，切割缝窄、切割面平直，较其他燃烧介质可明显降低切割过程的铁损(参见表2)．另外，氢氧火焰的燃烧介质单一，不易造成割嘴的堵塞，切割用割嘴的使用寿命可成倍提高。
年产60万t，4机4流，150mm*150mm截面，6m定尺，采用上述四种不同燃气的经济对比如表3所示。显然，采用氢氧气作为连铸坯切割的能源介质，仅铁损和使用成本节约就可产生较大的经济效益，结合后续加工和环境影响，还有社会效益，其综合效益更加可观。
5. 氢氧发生器切割连铸坯的可行性结论
水电解氢氧发生器用于连铸坯切割，设备简单，操作方便，只消耗电和水，使用压力低，气体不储存，随产随用，设备事故率低，维护量少 ，使用成本低，安全可靠；氢氧火焰集中，割损少，切割质量好，切割表面平整，挂渣少且易清理；氢气无毒无嗅，燃烧后生成水，对环境没有污染。
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