连铸板坯去毛刺技术发展现状与创新趋势探析

摘要

在当代钢铁连铸工艺流程中，板坯去毛刺作为连续铸造与热轧产线之间的关键衔接环节，其处理水平对最终钢材的表面完整性、轧机辊系寿命及全线生产稳定性具有决定性影响。伴随高端钢材市场需求增长及智能制造模式的推进，去毛刺工艺与技术装备持续迭代升级。本文系统梳理连铸板坯去毛刺技术的最新进展，剖析主流装备特点，并探讨其智能化发展方向与未来前景。

一、 毛刺处理的战略意义与多维度影响

连铸阶段，采用火焰或等离子切割方式分离板坯时，其底部边缘常残留因高温熔融金属凝固形成的“毛刺”。若清除不彻底，将引发多重生产隐患：

轧材质量风险：残留毛刺在轧制时压入基体，导致氧化铁皮压入、疤痕等缺陷，对汽车外板、高端家电板等表面严格要求的产品构成严重影响。

设备损害与成本增加：毛刺在输送过程中易划伤辊道、导卫装置及轧辊，引发非计划停机，显著提高维护成本和生产损失。

生产流畅性干扰：脱落的大块毛刺堆积在设备间隙，清理难度大，易造成生产中断。

热送热轧工艺限制：尤其在热装热送（CC-DHCR）和直接轧制（CC-DR）模式下，毛刺若带入轧线，将放大质量与设备风险。

因此，开发和应用高效、精准、可靠的去毛刺技术已成为现代连铸生产线设计中的重要考量。

二、 主流去毛刺技术路径与创新进展

目前行业内广泛应用的去毛刺设备主要包括机械式与激光式两大类，其在技术原理与系统构成上具有显著差异。

1. 机械式去毛刺系统：高可靠性基础上的智能化升级

机械去毛刺通过刀具与板坯边缘的物理接触实现毛刺清除，主要分为固定式、摆动式和随动式。其中，随动式因具备在线跟踪调整能力，已成为主流配置。

技术演进特征：

感知精度提升：融合热金属检测器、多线激光扫描和视觉识别系统，实现对板坯轮廓与毛刺尺寸的实时侦测。

智能自适应控制：基于PLC或专用工控系统，依托伺服电机与液压协同驱动，实现刀头在多自由度上的精确轨迹跟踪与压力调控。

刀具材料与结构创新：广泛应用陶瓷复合刀具、超硬质合金刀盘，并引入磨损在线监测与自动补偿机制，大幅提升使用寿命与切削一致性。

力控加工策略：通过实时反饋切削力数据，实现恒力磨削，避免板坯形变导致的设备干涉或去毛刺不彻底。

优势：技术积淀深、投资与运营成本均衡、适应高速产线。

瓶颈：刀具属消耗件，机械接触带来磨损与噪声问题。

2. 激光去毛刺技术：非接触加工的突破性应用

激光去毛刺依靠高能束流瞬间加热并去除毛刺，属于无接触加工范式，特别适合高洁净度要求的生产场景。

技术前沿表现：

高效能激光源普及：采用20–40 kW级高功率光纤激光器，处理单块板坯时间缩短至20秒内，产能匹配性强。

机器人柔性协作：结合六轴高刚性工业机器人，可实现复杂路径下的全覆盖作业，消除处理死角。

视觉智能引导系统：搭载高动态范围视觉传感器，进行毛刺三维轮廓重构，生成定制化加工轨迹，实现自适应加工。

绿色生产特性：无机械作用力，无刀具损耗，烟尘发生量少且易于集中处理，维护需求极低。

优势：卓越的处理质量、智能化程度高、无工具消耗、数据可追溯。

挑战：初始投入高、系统运维专业性强、能耗相对突出。

三、 产业应用现状与选型策略

现阶段，高精度机械随动去毛刺设备因综合性价比优势，仍在大型碳钢生产线中占主导地位，尤其适用于高产能、常规钢种生产场景。

激光去毛刺系统则逐渐成为高端特钢、汽车板、硅钢和不锈钢生产线的优先选择，其在新建“黑灯工厂”和旧线升级改造中展示出显著优势。此外，出现“机械粗处理+激光精处理”的复合模式，兼顾效率与质量冗余，进一步提升工艺可靠性。

四、 发展趋势与前景展望

深度融合数字孪生与物联网技术：通过构建虚实映射的系统模型，实现去毛刺过程实时仿真、故障预测与全生命周期管理。

AI驱动的自主决策系统：嵌入机器学习和机器视觉，使设备具备毛刺类型识别、工艺参数自优化和异常诊断能力。

激光设备成本效益优化：随着激光器件规模化生产和光路系统改进，其应用门槛有望逐步降低，向中型生产线渗透。

节能与绿色制造诉求：聚焦能耗控制与除尘效率提升，推动去毛刺环节与钢厂环保目标协同。

结论

当前连铸板坯去毛刺领域呈现机械与激光技术并行发展、智能升级不断深化的格局。机械式设备凭借稳定性和经济性仍是市场主力，而激光技术以其精准、洁净、智能的特点，成为高端制造的重要技术路径。未来技术选型需基于企业产品结构、产线特点和智能化水平综合决策，唯一不变的是对去毛刺效率、质量与可靠性持续提升的核心诉求。