方圆坯连铸机夹持段的优化研究.doc

转正论文炼钢厂3#方圆坯连铸机夹持段的优化研究维检中心冶炼检修二车间刘 强炼钢厂3#方圆坯连铸机夹持段的优化研究维检中心冶炼检修二车间 刘 强摘 要：夹持段是方圆坯连铸机的“大动脉”，其检修质量的好与否直接关系到连铸机的正常生产和铸坯质量。根据投产以来现场生产实际对夹持段的对弧、对中存在不足做出详细的分析，并据实际情况作出优化研究，并提出改造措施。解决了现有设备缺陷，提高设备在线使用寿命。关键词：夹持段 对弧 对 中 优化研究 改进措施1.前 言攀钢3#方圆坯连铸机于2009年10月建成投产。属1机6流全弧型连铸机，基本圆弧半径为方坯R10000 mm，圆坯R10004 mm，连续矫直，主机部分主要由结晶器、振动台、电磁搅拌、夹持段、铸流导向段、拉矫机、引锭杆、后区辊道等部分组成。其中夹持段是连铸机的重要设备之一。在实际生产过程中发现，由于土建结构不牢固，造成基础框架发生沉降与变形以及刚性引锭杆的缘故，使得夹持段对中、对弧困难，流道弧度质量下降，容易造成连铸机漏钢、铸坯缺陷、设备非周期下线等事故。因此我们通过对检修工艺技术进行分析以及对设备自身结构进行优化研究，解决夹持段在线对中、对弧的问题，不断改善在线使用效果，减轻夹持段检修工作量，减少备品、备件的消耗和降低漏钢率，为钢厂保产顺行提供保证。2.方圆坯主机设备组成攀钢方圆坯连铸机为1机6流。每流主机设备由1台结晶器、1套振动装置、1台电搅、1台夹持段段、3台导向辊组成以及1台自由辊组成。其辊列图如图1所示。图1 方圆坯单流辊列图3.夹持段的结构、功用3.1夹持段的结构夹持段主要由夹持段框架、内外弧辊子装配、左右侧辊子装配、上下定位装置以及冷却配管、润滑配管组成(图二所示)。其中夹持段框架采用一个整体的焊接件, 用螺栓将内外弧辊子装配,左右侧辊子装配用螺栓连接在框架固定位置即可,利用垫片进行对弧调节。在线上利用上下定位装置将夹持段固定于已经设定的支撑架上（主要结构组成如下表所示）。 图2 夹持段图片铸坯规格：200×200mm方坯；200mm圆坯夹持段规格：方、圆坯各一台基本圆弧半径：方坯R10000 mm，圆坯R10004 mm辊子直径：F120mm， 辊身长度：内、外弧220 mm；左、右面120 mm辊子排数：4排辊子型式：自由辊辊子冷却：外部水冷喷淋管型式：竖管喷嘴数量及型号/流：方坯，4排，32只；圆坯，4排，32只表13.2夹持段主要功能从结晶器拉出来的铸坯进入二次冷却区接受喷水冷却，此时铸坯坯壳很薄（约20mm）铸坯内部仍有高温钢水，由于钢水静压力的作用，如果铸坯外没有支承装置，坯壳就容易向外发生膨胀，形成鼓肚变形，发生漏钢。夹持段的功能为：引导、支承从结晶器拉出的铸坯，防止铸坯坯壳在钢水静压力下产生鼓肚变形乃至漏钢；引导、支承引锭杆以便进行浇注和拉坯。由于方圆坯连铸系统铸坯断面小，冶金长度较短（一般为6m），因此铸坯鼓肚变形不是主要矛盾。因此方圆坯连铸机在实际生产中对夹持段的要求为：在高温作用下有足够的强度和刚性；结构简单，便于维修、事故处理和对中、对弧调整；便于整体更换，便于机旁调整，以适应不同断面的铸坯；为加强对铸坯的冷却，在加持段上要求装有冷却装置且喷嘴数量和布置要求合理，以便均匀冷却铸坯。4、夹持段存在的缺陷分析4.1夹持段对弧、对中质量低夹持段由于设计因素，需要通过本体的螺栓来调节夹持段的方向。在更换后造成对中、对弧精度差；夹持段固定方式靠挂耳和螺栓，稳定性差，在生产过程中发生位移。造成生产中断。自投产以来产生停浇、漏钢、主机设备非周期下线等情况进行统计，并将统计情况绘制表（如表二所示）。项目频数结晶器非周期下线待添加的隐藏文字内容292%漏钢40%停浇3%其他5%表二 主要事故情况统计表4.2在线使用过程中产生的弧度误差分析铸坯从结晶器拉出后，夹持段对带液心的铸坯进行支承、导向、冷却，铸坯表面温度800左右。所以，夹持段一直处于高温、潮湿的环境当中，工作环境相当恶劣，各导辊与铸坯成线接触，如果夹持段离线对中、对弧较差或设备在线与铸流中心线、弧度接口误差较大，铸流导向段导辊与铸坯接触不均匀，容易出现局部磨损、轴承破损等故障，使设备状态快速恶化最终影响到生产。由此可见方圆坯连铸机的主机设备使用寿命与流道弧度息息相关，铸坯的质量又与弧度密不可分。夹持段的在线对中、接口弧度（对弧）超标，将导致整个流道弧度精度下降。铸坯容易出现鼓肚变形等质量缺陷，超标严重时便会发生漏钢等设备事故。因此夹持段要想具有最佳的工作状态，精确的弧度连接是关键问题。4.3.夹持段在线发生变化的主要原因的研究经过长期观察研究发现，夹持段对中、对弧数据在线发生严重变化的主要原因有以下几点：4.3.1事故铸坯造成浇钢生产中出现的事故拉坯，由于铸坯冷却时间过长，铸坯变硬，夹持段导辊承受的应力是拉热坯时的几倍，导辊轴承容易破损，导辊易破损、变形，直接造成流道弧度超标。4.3.2夹持段设备自身原因对夹持段进行在线对中、对弧，结晶器弧度只能够在水平方向调整，无法整体上下移动，接口对弧调整困难因素主要在于夹持段。举例说明：如表三所示（单位mm）设备结晶器夹持段导向段辊号铜管足辊12341对中01.50001.80-0.051.3-0.051.301.8对弧0.600.550-0.05-0.050-0.55表三夹持段查弧记录对换断面下线夹持段进行检查，发现其中95%设备都存在弧度下降的现象。根据此数据综合以上两表数据研究分析后发现，夹持段在线弧度下降是影响结晶器非周期下线以及正常生产的主要因素。4.3.3引锭杆装置造成的原因由于方圆坯的引锭杆为刚性引锭杆，并且在铸流导向段中并未设置对中导向装置，送引锭时引锭杆自身发生偏移再加上夹持段自身缺少对中装置，这样一来便造成在重复浇注过程中夹持段对中与流道铸流中心线出现较大偏移，从而铸坯从结晶器下口拉出时承受的应力发生变化，达到一定程度时则出现停浇、漏钢、主机设备非周期下线等情况。5.改进措施5.1控制夹持段检修质量根据现生产实际可知，方圆坯连铸机在生产过程中，铸坯主要是依靠在外弧导辊实现生产。而夹持段在连铸机中的位置是最特殊的，夹持段的外弧质量直接影响整个连铸系统流道弧度，因此对于其外弧检修质量的要求就更加严格。夹持段线外检修的主要技术标准：圆坯（mm）：位置1#4#外弧551.46±0.20628.66±0.20侧辊470.00±0.20470.00±0.20开口度205±0.20205±0.20方坯的内外弧开口度与圆坯一致，侧辊开口度为202.6±0.20mm，外弧导辊标高在圆坯基础上外弧+4mm，侧辊+1.2mm，弧度要求2#、3#导辊均在-0.100mm之间。5.2规范夹持段内外弧弧度调整作业内外弧导辊对弧就是在专用对中台上用样板检测、调整夹持段导辊顶部与对弧样板之间的间隙值。首先内外弧框架按进出口方向吊装于卧式对中台上，用塞尺检查框架基准面与对中台支撑面之间有无间隙，如有间隙，查明原因，消除间隙，保证下一步导辊调整中弧度标高的真实性。然后根据样板与导辊之间间隙值，调整轴承座下的垫片组，使导辊与样板之间的间隙值满足精度要求，同时内外弧开口度相对误差±0.20mm。此后将夹持段吊装至立式对中台进行检查（其检修时注意事项与卧式相同）。位置外弧顶面标高内弧顶面标高下基准东1700±0.301700±0.305±0.25西1700±0.301700±0.305±0.25表四：立式对中标准（mm）从表中观察，为保证夹持段在线使用精度，要求夹持段顶面四点基准平面度在0.30mm以内，并要求弧度偏差不超过0.25mm。5.3 控制在线夹持段的调整由于现场实际情况与检修技术标准不能有效结合，所以对其进行调研后做出以下整改：5.3.1在线对中改进措施经过不断的统计与调研，夹持段鞍马座两侧尺寸为715.3mm，而夹持段在线安装支座两侧对应尺寸为740mm（图三所示），740-715.3=24.7mm导致夹持段在线对中存在窜动间隙较大，又由于方圆坯连铸系统为刚性引锭杆，在生产中引锭杆往复运动对夹持段在线对中产生负面影响，这样便不利于实际生产，严重则可能造成设备事故。图三：夹持段支座所以建议对其自身结构进行了部分优化，在其自身结构基础上根据实际需求，在其鞍马座两侧增加对中定位导向装置，并将其调整间隙控制在+0.50mm来满足在线对中要求。即A=740-715.3=24.7mm，B=24.7÷2=12.35mm根据此数据加工定为导向块（0.10mm时可用垫片调节）。（图四所示）图四 定位导向块5.3.2在线对弧改进措施由于设备所处条件恶劣，再加上夹持段自身结构限制等原因，造成夹持段在线使用时出现弧度下沉等现象。又由于每一台夹持段线外检修时都将花费大量的时间。对于此，经过长期摸索与探讨决定在夹持段鞍马座与基础框架连接处增加固定肋板以此来确保夹持段外弧基准线不发生太大偏差。6.改造效果通过以上方案实施，夹持段在线使用效果明显得到改善。夹持段在线使用寿命不仅得到延长，同时结晶器铜管的非周期下线也得到了明显改善。检修的效率也提高了。现阶段达到了以下技术指标：更换断面的检修时间：16 h（原来为24h）夹持段与结晶器的对弧、对中合格率99铸机产能达到设计要求：100万吨/年铸坯由对中、对弧原因引起的次坯、废坯率由原来的0.09%下降到0.04%。7.结束语方圆坯是攀钢的新产品，面向西南三省，是攀钢创效益的连铸机。由于是新建的铸机，较多的工序未梳理，铸机设备的检修也无成熟经验。设备的发展方向就是要使用寿命长，使用精度高。使系统设备稳定运行，以发挥其综合效益，早日达产达效，从而提高产品效益。夹持段虽然通过研究提高了寿命，但在对弧对中的效率上还应该有值得改进的地方，检修作业标准还有需要完善的细节，还值得我们去研究。 参考文献1提钒炼钢 黄道鑫 冶金工业出版社，2000.12机械制图 吕实科、罗素华 中国轻工业出版社，2006.83炼钢-连铸新技术800问干勇、姜起华等 冶金工业出版社，2003.94 攀钢方圆坯设计说明书，西安重型机械研究所，2009.2