板坯連鑄機香蕉梁基準(zhǔn)測量調(diào)整技術(shù)應(yīng)用

陳全旺

（山鋼股份濟南分公司中厚板廠，山東濟南 250101）

經(jīng)驗交流

板坯連鑄機香蕉梁基準(zhǔn)測量調(diào)整技術(shù)應(yīng)用

陳全旺

（山鋼股份濟南分公司中厚板廠，山東濟南 250101）

香蕉梁基準(zhǔn)的測量調(diào)整是板坯連鑄機扇形段支撐導(dǎo)向框架校驗工作的重點和難點，濟鋼中厚板廠制作專門的測量工裝進(jìn)行測量，并利用模型計算方法快速計算出對香蕉梁基準(zhǔn)的調(diào)整量，且一次調(diào)整合格，工期由7 d縮短到3 d，測量精度也完全達(dá)到理論值要求。

板坯連鑄機；香蕉梁；扇形段模型

1 前言

香蕉梁是連鑄機主體設(shè)備扇形段的支撐裝置，主要起支撐導(dǎo)向作用，其上交錯布置著U型座和平座，每個扇形段上有4個支撐點，分別放在香蕉梁上的2個U型座和平座上，香蕉梁的測量調(diào)整即是對U座和平座的測量調(diào)整。工作狀態(tài)下,香蕉梁承受著鑄坯壓力、拉坯力和熱輻射等的影響，長時間使用其上基準(zhǔn)點位置會發(fā)生變動，影響了扇形段整體的弧度和段間的弧度，易導(dǎo)致鑄坯內(nèi)外部質(zhì)量的惡化以及漏鋼等不良事故的發(fā)生，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品質(zhì)量和設(shè)備的使用壽命。因此，連鑄機設(shè)備在使用一段時間后，要定期對香蕉梁進(jìn)行精度檢測，根據(jù)偏差范圍對香蕉梁進(jìn)行調(diào)整［1］。由于香蕉梁上弧形段和矯直段基準(zhǔn)點有一定的斜度，在調(diào)整時需要調(diào)整切線方向和圓心方向，一個方向的變動必然引起另一個方向的變化，因此很難進(jìn)行調(diào)整，在以往的工程中主要是通過漸進(jìn)法分幾次測量、調(diào)整才能達(dá)到要求，但漸進(jìn)法調(diào)弧效率不高，精度低，目前國內(nèi)外均無快捷、有效的方法使之一次調(diào)整合格。采用數(shù)學(xué)的方法，建立數(shù)學(xué)模型計算出調(diào)整的量，基本實現(xiàn)一次調(diào)整合格。

2 香蕉梁測量調(diào)整原理

香蕉梁的測量主要是依靠水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀兩種測量儀器進(jìn)行測量，以鑄機平臺上的設(shè)計點為初始基準(zhǔn)點，測量香蕉梁上U型座和平座的具體位置（水平和豎直，即X、Y方向），然后與設(shè)計的理論尺寸進(jìn)行比較，調(diào)整偏差。對于弧形段和矯直段的測量,即測它們相對于框架中心（弧形段圓弧中心線）的位置，需要嚴(yán)格控制其與理論的尺寸的差別，它們的精度關(guān)系到測量的效果，而對于水平段則必須保證其水平度相等。對于U型座的調(diào)整可以通過調(diào)整墊板1、2、3、4（見圖1）的厚度來調(diào)整，實現(xiàn)X、Y方向的數(shù)據(jù)達(dá)到理論值要求；對于平座則只能調(diào)整墊板1和4。在測量調(diào)整過程中，存在著兩方面的困難，一是應(yīng)當(dāng)怎樣如何快捷找到U型座上的點，并快捷地測出U型座和平座的值；二是弧形段和矯直段在調(diào)整過程中復(fù)雜，如何準(zhǔn)確快速調(diào)整好。解決這兩個問題關(guān)系到整個測量、調(diào)整的工期及質(zhì)量。

圖1 U型座墊片調(diào)整示意圖

3 測量方法

3.1 工裝制作與使用

為了快速找到U型座、平座上的基準(zhǔn)測量點，根據(jù)扇形段和支架（香蕉粱）的接觸形式，模擬扇形段的結(jié)構(gòu)形式制作了測量工裝，如圖2所示。工裝尺寸要求的精度較高，工裝中的一個軸放在U型座上，另一個軸連接2個支座放在平座上。將工裝放在香蕉梁扇形段基準(zhǔn)點后，就可以測量出同一個段內(nèi)的U型座和平座的Y向的具體相對尺寸。由于工裝的尺寸是固定的，所以當(dāng)測出第5段U型座（離中心位置較近，X、Y向都便于測量）的X、Y向后，根據(jù)工裝尺寸和測出的Y向值，就可以計算出平座的具體尺寸位置。安裝香蕉梁的基準(zhǔn)點設(shè)在連鑄機的平臺上，處在扇形第5段的上部，通過測量儀器可以直接測出扇形5段水平和豎直方位的數(shù)值，且5段處在香蕉梁的中間位置，往兩側(cè)遞推式可以盡可能的減少累積誤差，因此以扇形5段為初始位置基準(zhǔn)進(jìn)行測量。測量示意圖如圖3所示。

圖2 工裝結(jié)構(gòu)

圖3 工裝及樣軸測量原理

1）段內(nèi)測量時，假設(shè)某個扇形段中U型座已調(diào)整完畢，即U型座中心點A的坐標(biāo)（x0，y0）已知，工裝的2個銷軸之間的距離即為扇形段的U型座中心點A與平座B的距離AB，AB長度一定，B（x1，y1）點的位置即為以點A為圓心，以AB為半徑的圓與y向坐標(biāo)值為y1的線的交點，因此只需保證B點的y向坐標(biāo)值y1準(zhǔn)確，即能確定平座B的位置。

2）段間測量時，利用平座B（x1，y1）確定另一扇形段U型座中心點C（x2，y2）的位置，即保證工裝銷軸與樣軸之間的測量距離l及C點的y向坐標(biāo)值y2準(zhǔn)確，確定U型座C的位置。

3.2 調(diào)整模型的建立

水平段基準(zhǔn)點測量利用水準(zhǔn)儀可以直接測出，難點就在弧形段和矯直段基準(zhǔn)點的測量上，因此測量、調(diào)整模型主要針對弧形段和矯直段。根據(jù)香蕉梁結(jié)構(gòu)，建立圖4所示的xoy坐標(biāo)系，O點為切緣線中心點位置，假設(shè)U型座上基準(zhǔn)點理論位置為A點，香蕉梁發(fā)生沉降變形后A點移動到B點（實際測量點位置），則調(diào)整的過程即將實測位置B調(diào)到理論位置A。在圖xoy坐標(biāo)系下以A點為坐標(biāo)原點，切線方向為x軸、徑向方向為y軸建立坐標(biāo)系，如圖4中的mon坐標(biāo)系。對于U型座的調(diào)整，切線方向上加減墊片的量即B點到y(tǒng)軸的距離xb，圓心方向的上的墊片加減量即為B點到x軸的距離yb；對于平座的調(diào)整只需要調(diào)整B點到x軸的距離。

在圖4大坐標(biāo)系xoy和小坐標(biāo)系mon中，利用幾何關(guān)系求得B（xb，yb）到m、n軸的距離［2］：

直線OA的方程為：

A點的切線方程為：

B到直線OA的距離：

B到直線OA切線的距離：

d1、d2為計算出的需要調(diào)整的量，根據(jù)數(shù)值大小通過加減墊片調(diào)整偏差。

圖4 測點變化平面坐標(biāo)示意圖

根據(jù)得到的結(jié)果，將計算公式和數(shù)據(jù)輸入到Excel工作表格中，建立數(shù)據(jù)模型。調(diào)整的大小只與測量點的理論值和實測值有關(guān)，因此當(dāng)把測得x、y的值輸入后即可得到需要調(diào)整的具體尺寸大小。根據(jù)所得的調(diào)整尺寸進(jìn)行調(diào)整，基本可以保證一次調(diào)整成功，克服了傳統(tǒng)靠經(jīng)驗多次試調(diào)整的弊端。

3 驗證總結(jié)模型的建立

衡量測量的效果，最為關(guān)鍵的是調(diào)整完成后圓弧半徑是否與理論值接近，以及x、y方向的理論與實測差值。為方便后續(xù)的驗證工作，借助Excel工作表進(jìn)行了總結(jié)匯總，表格中借助函數(shù)關(guān)系，當(dāng)輸入儀器測量的數(shù)據(jù)便可得到x、y方向的偏差和半徑R方向的偏差，有效快速地觀察出測量的效果。

4 應(yīng)用效果

該測量調(diào)整技術(shù)在濟鋼1#連鑄機大中修時得到了應(yīng)用，并進(jìn)一步在2#～5#鑄機上進(jìn)行了運用，都取得了較好的效果。當(dāng)測量調(diào)整好第5段后，借助工裝和專用量具，往兩邊傳遞，操作簡單，不需要過多的反復(fù)操作就可以測出數(shù)據(jù)。借助調(diào)整模型，將測量的數(shù)據(jù)輸入后直接得到要調(diào)整的量，從而克服了傳統(tǒng)的靠經(jīng)驗來反復(fù)調(diào)整的弊端，同時得到的結(jié)果一目了然，更加準(zhǔn)確地判斷測量調(diào)整的效果。整個測量、調(diào)整過程由原來的7 d縮減到3 d，降低了操作人員勞動強度。通過該技術(shù)調(diào)整香蕉梁，數(shù)值達(dá)到了理論值要求。投產(chǎn)后鑄坯的質(zhì)量提升了2%，且1 a內(nèi)從未出現(xiàn)因順弧等和香蕉梁相關(guān)的故障引起的鑄坯質(zhì)量的波動，確保了鑄坯質(zhì)量的穩(wěn)定。

［1］邱玉明，何海平.梅鋼2號連鑄機香蕉座安裝測量實踐［J］.機械工程師，2009（12）：139-140.

［2］成大先.機械設(shè)計手冊［M］.4版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

TF341.6

B

1004-4620（2014）03-0074-02

2014-04-01

陳全旺，男，1987年生，2009年畢業(yè)于昆明理工大學(xué)機械工程及其自動化專業(yè)，2012年畢業(yè)于山東大學(xué)機械設(shè)計制造及自動化專業(yè)，碩士。現(xiàn)為濟鋼中厚板廠機動科助理工程師，從事連鑄機、精煉機械設(shè)備的管理工作。