薄板坯連鑄機扇形段長壽命研究與實踐

摘要：

扇形段是連鑄機的關鍵核心設備之一，對鑄坯質量有著重要的影響，濟鋼煉鋼廠經過幾年的技術攻關，針對扇形段暴漏出的開口度超差、輥子漏水等問題，采取有效措施，使扇形段的在線使用壽命大幅度的提高，提高了鑄坯質量，降低了生產成本。

前言

扇形段是連鑄機的核心設備之一，主要起到支撐、引導、冷卻等作用，其狀況的好壞不僅影響著連鑄機的生產運行，而且對鑄坯質量的好壞起到決定性作用。通過對近幾年扇形段發生的故障進行詳細的分析，查找影響扇形段使用壽命的因素，并采取有效措施予以解決，扇形段的在線使用周期達到了預期壽命，減少了事故的發生。

1.薄板坯連鑄機概況

濟鋼薄板坯連鑄機共有兩臺，于2005年9月投產，其主要設備和技術由鞍鋼引進，機型采用直結晶器連續彎曲連續矯直弧形，冶金半徑5米，共11個扇形段，1-3段為弧形段，4、5段為矯直段，6-11段為水平段，輥子采用分節輥技術。

2.板坯連鑄機扇形段使用情況

連鑄機設備在投產初期，由于設計、工況等條件的影響，扇形段更換頻繁，且多次發生因設備本身原因導致非計劃停機，被迫更換扇形段，2007-2009年共更換扇形段120臺，其中弧形段31臺、矯直段22臺、水平段67臺。更換扇形段的主要原因為計劃更換、輥縫開口度超公差、輥子不轉、驅動輥漏水、旋轉接頭漏水、輥子軸承座漏水等機械損壞以及漏鋼、臥坯等，其中計劃更換率僅占到31%。實際影響板坯扇形段在線使用壽命的主要原因為軸承座漏水、輥子不轉、輥縫偏差及報警，以上3種原因占總體百分比的66%。按照總結出的故障特點，逐一詳細查找故障原因，提出了解決和改進方案。

3.扇形段缺陷分析及改進措施

3.1輥縫超公差缺陷及控制措施

輥縫超公差主要是由三節輥軸承自身間隙、接弧不良、對中不好、扇形段內外弧連接拉桿松動、軸承損壞、夾緊缸故障等原因引起，經過多年的摸索，軸承問題成為影響輥縫超公差的主要因素，且人為控制比較困難，因此重點對軸承系統進行了改進。

3.1.1三節輥軸承間隙的補償

三節輥自身之間的間隙包含軸承的間隙和軸承與軸承座之間的間隙，由于軸承采用C4間隙且軸承與軸承座之間采用過渡配合，因此他們產生的間隙不可忽視。扇形段的輥縫調整是在冷態下進行，上框架的輥子由于自重而下垂，此時軸承間隙處于軸承上部且軸承也處在軸承座的上部，在使用過程中由于鑄坯的反壓下力使得上框架輥子被頂起，此時間隙就在下部，那么使用時的輥縫值就比調整時的輥縫值增大，針對這一問題，在冷態下測量輥縫時，制作了一個簡易的支撐物放在輥間，緩慢將上輥頂起，使兩種間隙處于軸承下部位置，模擬工作狀態，然后在測量、調整輥縫，這樣調整的輥縫就與工作時的輥縫相一致，通過不斷的摸索發現冷態和工作狀態下的間隙差值為0.5mm，因此在線調整輥縫時直接將輥縫值調到比理論值小0.3mm（另外0.2mm靠受熱膨脹消除）。

3.1.2軸承損壞的防護

軸承損壞主要原因為軸承冷卻不當和潤滑不足導致，根據季節的變化調整自動加注甘油的時間間隔，可以充分保證軸承的潤滑。

軸承的冷卻主要通過軸承座水箱的閉路循環冷卻水實現，原設計水箱萬位于軸承座上部，分布角度148°，為增強軸承的冷卻效果，對軸承座水箱進行了擴容，水箱的分布角度擴大到264°，水箱容積為原設計的1.78倍，大大增強了對軸承的冷卻效果。

3.2扇形段輥子漏水缺陷分析及控制措施

3.2.1旋轉接頭漏水

通過現場大量的觀察，發現旋轉接頭漏水主要不是旋轉接頭故障，而是輥子兩側的調心輥子軸承都是游動的，外圈兩側都沒有固定，因此輥子在受熱轉動過程中，主軸整體在輥身內部容易發生軸向竄動，導致漏水。針對以上問題，將三節輥的固定方式由兩側游動改為一側游動一側固定，在一側加上5.5mm的擋圈，避免芯軸整體的竄動，保證旋轉接頭、芯軸和芯軸內冷卻水管的相對穩定，大幅度降低了漏水的頻率。

3.2.2驅動輥軸端漏水

驅動側和萬向聯軸器連接的法蘭直接通過端蓋固定在三節輥芯軸上，這樣在轉動過程中軸向力全部集中在端蓋上，長時間的使用必然會使得固定端蓋的螺栓松動，導致芯軸內冷卻水泄露，由于固定端蓋的螺栓在法蘭內部無法在線進行緊固，情況嚴重時會將固定螺栓剪斷導致法蘭從驅動側脫離，無法正常使用。

根據螺栓松動的特點，對內部結構進行改造，如圖1所示，在芯軸端部端蓋內側增加一個M85X2固定螺母，用來對法蘭進行軸向定位，這樣軸向力就集中在螺母上，端蓋基本上不受力，從而可以避免端蓋固定螺栓發生松動，充分發揮端蓋的密封效果。

3.3扇形段接弧精度的缺陷及控制措施

扇形段對弧精度的控制對避免鑄坯缺陷具有至關重要的作用，重點采取以下措施確保精度。

3.3.1整備對中臺定期進行校驗，規定使用周期為10個月，到期后對整各臺重新進行測量調整，以保證整備時的精度，這樣可以很大程度上避免段間的偏差；

3.3.2在線同趨勢調整偏差，在調整取值1±0.3mm的合理數據中，若是前后段弧度為1-Xmm的數值，則該段調整弧度最終數據值也應為1-Xmm。

3.3.3采用清潔化整備，在整備的過程中，注重設備整備的工作細節，必須保證每臺扇形段的56個潤滑點潤滑良好、112個設備冷卻點冷卻到位、56組調整墊片組清潔精準，為設備運行提供較好的條件，消除整備產生的設備應力，達到設備清潔的標準。

4.改進后效果

通過對扇形段實施的改進，扇形段使用壽命得到了明顯的提高，對生產的穩定性、鋼種開發和降低維護費用起到了至關重要的作用，每年更換扇形段數量由原來的每臺連鑄機更換30臺降低到每年更換15臺，且大多數為計劃更換。