连铸板坯刮刀式去毛刺机工作效率及工况适应性分析

摘要：刮刀式去毛刺机是板坯连铸生产线在线处理火焰切割底部毛刺的专用冶金设备，仅可完成板坯下表面毛刺清理，板坯上表面、侧面毛刺无法处理。本文从工作原理、结构组成、实际生产效率、效率影响因素、设备优缺点、适用边界开展分析，为连铸产线设备选型与工艺参数设定提供技术参考。

0 引言

板坯火焰切割过程中，熔融钢水在铸坯下沿积聚，形成切割毛刺、挂渣与氧化皮。若底部毛刺清理不彻底，后续轧制工序会划伤轧辊，在钢板表面产生压入缺陷，直接影响成品钢材质量。刮刀式去毛刺机依靠刮削剪切作用去除底部毛刺，设备全程在线运行，无需铸坯离线翻转，是板坯后处理的关键设备。该设备作业对象仅限板坯底面，上表面与侧面需配置铣削、砂轮打磨等其他装置完成处理。

1 设备工作原理与主要结构

1.1 工作原理

高温板坯由输送辊道输送至去毛刺工位，热金属检测器识别铸坯到位信号；气囊（气缸）升降机构驱动刮刀总成抬升，定位销锁止刀架，防止刮刀工作状态发生转动打滑；硬质合金刮刀压紧贴合高温板坯下表面，依靠辊道带动板坯移动形成相对滑动，以剪切刮削方式铲除板坯底部毛刺与氧化皮；刮削脱落的钢渣落入下部集渣溜槽集中收集；单切口处理完成后，刮刀总成下降复位，辊道输送板坯向下游工序流转，设备等待下一块铸坯信号，实现全自动循环作业。

注意：纯刮刀机型无冲击破碎功能，面对大块坚硬切割瘤，直接刮削极易发生刀片崩损故障。

1.2 主要结构组成

刮刀总成：硬质合金刀片、刀座组件，刀片可拆卸，支持修磨重复使用；

升降压紧单元：气囊或者气缸驱动，提供稳定刮削压紧力；

锁止定位机构：定位销机构，工作状态锁止刀架，消除打滑偏移；

机架底座：承受高温热辐射与刮削载荷；

集排渣系统：渣槽、渣斗，收集刮落钢渣；

PLC 自动控制系统：热金属检测元件、限位开关，与连铸主控系统联锁，全自动运行。

2 纯刮刀式去毛刺机实际工作效率

设备为在线跟随辊道作业模式，不占用额外吊运、离线处理时间，生产效率完全受辊道刮削速度、铸坯状态、刀片工况约束。

刮削作业辊道速度

工作速度区间2‑6 m/min，生产常用工艺区间3‑4 m/min。当毛刺偏大、板坯出现翘曲鼓肚变形时，需要降低至 2‑3 m/min 运行，规避刀片崩刀风险。设备升降动作响应迅速，刮刀抬升、复位单次动作时间 1‑3 s。

单切割切口处理周期

单个火焰切割切口处理时长8‑20 s，处理时长随板坯宽度增加相应延长。设备理想工况下，可匹配连铸产线每分钟 1 块定尺板坯的生产节拍；当毛刺厚度大、铸坯变形严重时，产线处理节拍被迫降低，无法适配高速连铸生产。

毛刺去除率指标

在薄毛刺、片状氧化皮工况条件下，板坯底面毛刺去除率可达 95%‑98%，刮后底面平整度好。遇到大块切割瘤、厚硬挂渣，仅依靠刮刀无法彻底清除毛刺，强行高速作业会造成刀片崩裂，只能降低辊道速度勉强作业，实际有效处理效率大幅下降。

3 制约设备工作效率的关键因素

3.1 铸坯毛刺形态

毛刺薄、片状粘连氧化皮，刮刀可以高速稳定刮除，效率最优；大块、厚硬切割瘤，超出刮刀剪切承载极限，必须降速，单纯刮刀设备无法高效处理该类工况。

3.2 板坯本体状态

板坯翘曲、鼓肚、底面起伏，刮刀无法实现全程稳定贴合，接触压力波动，为保障除渣质量必须降低辊道运行速度，直接降低整机效率。

3.3 刀片磨损状态

刀片刃口磨损钝化后，刮削剪切力下降，如果维持原有辊道速度，会出现毛刺残留，只能降速生产；需要定期检修更换、修磨刀片，恢复设备工作效率。

3.4 板坯规格宽度

板坯宽度越大，刮刀整体负载增大，同等毛刺条件下，需要适当下调作业辊道速度。

4 设备优势与使用局限性

4.1 主要优势

在线全自动作业，铸坯直接辊道通过，无需离线、翻转工序，工艺衔接流畅；

刮削作业相比冲击式飞锤设备运行噪音更低；

整机结构简洁，备件种类少，刀片拆装、修磨维护便捷；

刮削后板坯底面表面质量好，残余氧化皮清理干净。

4.2 局限性

处理面受限，仅处理板坯下表面，上表面、侧面毛刺本机不能处理；

对大块坚硬切割瘤适应性差，单用刮刀容易崩刀片，效率衰减明显；

刀片长期承受高温铸坯热冲击，存在正常磨损，需要定期维护；

仅适配板坯断面，圆坯、方坯不适用该类刮刀机型。

5 选型应用建议

纯刮刀式去毛刺机适合火焰切割质量稳定、毛刺以薄片状挂渣为主、板坯翘曲变形量小的板坯连铸产线，可以充分发挥设备运行噪声低、维护简单的优势。

对于切割产生大块切割瘤、生产节奏高的连铸生产线，不建议单独选用纯刮刀设备，行业主流采用飞锤 + 刮刀组合工艺：飞锤先行冲击破碎大块毛刺，刮刀负责底面精刮，兼顾处理效率与清理质量。若产线同时需要处理板坯上表面、侧面毛刺，需要另外配置上刮刀装置、侧铣设备。

6 结语

刮刀式去毛刺机针对板坯下表面薄毛刺工况具备良好的处理效率与处理质量，但设备有明确适用边界。在设备选型和生产工艺设定时，应当充分结合产线切割质量、板坯变形、生产节拍综合评估，合理匹配工艺参数，才能发挥设备最大效能，保障铸坯后处理质量，降低设备故障停机时间。