SCR連鑄連軋鑄機壓輪故障分析及改進

摘 要：文章簡單地闡述了鑄機系統(tǒng)的工作原理以及壓輪在該系統(tǒng)中的重要作用，并通過對中鋁昆明銅業(yè)有限公司引進的SCR4500鑄機壓輪中比較常見的故障進行分析和探討，根據(jù)壓輪機械故障產(chǎn)生的原因，制定出行之有效的措施對壓輪故障進行改善，提升設備的使用周期。

關(guān)鍵詞：SCR鑄機；壓輪；機械故障；改進方案；技術(shù)創(chuàng)新

在整套SCR連鑄連軋的生產(chǎn)線中，鑄機在其中占據(jù)著生產(chǎn)線核心的位置，為企業(yè)的SCR生產(chǎn)線的正常生產(chǎn)工作提供了關(guān)鍵作用，鑄機的良好運行、及時調(diào)整以及日常維修保養(yǎng)都會對銅錠的質(zhì)量以及企業(yè)的正常生產(chǎn)產(chǎn)生直接影響。中鋁昆明銅業(yè)有限公司于2011年底從美國南方線材公司引進SCR4500連鑄連軋生產(chǎn)線，產(chǎn)品為？準8mm的電工用銅線坯，設計產(chǎn)能為22萬噸。這條生產(chǎn)線雖然有良好的技術(shù)裝備以及較為成熟的工藝，但是仍舊在壓輪機械方面出現(xiàn)了一些問題，致使企業(yè)的正常生產(chǎn)受到嚴重影響，經(jīng)濟效益呈下降趨勢。

1 鑄機系統(tǒng)和鑄機壓輪結(jié)構(gòu)及原理

1.1 鑄機系統(tǒng)流程及工作原理

鑄機系統(tǒng)的任務就是將合格的銅液凝固，并由結(jié)晶轉(zhuǎn)變成合格的銅錠，其工藝流程為：品質(zhì)合格的銅液→中間包→一次水冷卻→連續(xù)澆注→二次水冷卻→錠溫控制→預處理→合格銅錠。該流程還能對合格銅錠進行削邊作業(yè)并及時進行修整，為下一步軋制銅錠作業(yè)奠定基礎(chǔ)。中鋁昆明銅業(yè)有限公司SCR生產(chǎn)線作業(yè)中使用五輪式鋼帶澆注機，其在SCR連鑄連軋生產(chǎn)線中具有核心作用。該設備共有十余個裝置，包括鑄輪、壓輪、中間包、稱重系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、中間包加熱系統(tǒng)、脫模器以及澆注控制系統(tǒng)等，其中該設備的冷卻系統(tǒng)中又包括鑄輪、鑄錠冷卻系統(tǒng)、鑄輪高壓水除碳系統(tǒng)兩部分。該設備具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、調(diào)整容易、維修保養(yǎng)更加便利的特點。

該設備的工作原理是，從下流槽中經(jīng)過的銅液進入中間包，并且經(jīng)中間包澆管進入壓緊鋼帶和鑄輪凹槽包裹的梯形結(jié)晶腔，銅液進入結(jié)晶腔后由鑄機冷卻水對其進行冷卻，銅液結(jié)晶并凝固形成銅錠，銅錠通過設備的脫模器后開始下一步處理作業(yè)。

1.2 鑄機壓輪作用

制作壓輪選用的材料是耐高溫效果好的不銹鋼，能夠一直和鑄輪銅環(huán)一起將鋼帶壓緊，從而形成一個封閉的銅液澆注空間，還能對尚未成型的銅錠施加壓力，使銅錠定型，設備中的鋼帶冷卻系統(tǒng)會對溶池中的銅液進行冷卻，使其成為銅錠外殼。壓輪不具備降溫結(jié)構(gòu)，中間包澆管加熱系統(tǒng)以及澆注溶池的高溫輻射作用會快速升高壓輪的溫度，假如壓輪操作出現(xiàn)錯誤，就會迅速提升壓輪的作業(yè)溫度，同時還會產(chǎn)生沖擊力和摩擦力，致使壓輪收到嚴重損害。

1.3 鑄機壓輪冷卻系統(tǒng)

SCR4500連鑄連軋生產(chǎn)線的澆注系統(tǒng)是在非常惡劣的主熱輻射區(qū)域環(huán)境中工作，工作現(xiàn)場溫度高達400攝氏度，鑄機系統(tǒng)的壓輪等重要結(jié)構(gòu)均在400攝氏度的高溫下作業(yè)，相關(guān)設備極易出現(xiàn)故障，嚴重縮短使用周期，增加企業(yè)的設備運行成本，為生產(chǎn)線的正常運行帶來嚴重影響。這就需要改進鑄機壓輪的冷卻技術(shù)裝備，保證設備的平穩(wěn)運行，同時要保證不能影響鑄機系統(tǒng)的澆注作業(yè)。

2 鑄機壓輪故障分析和處理

2.1 鑄機壓輪故障分析

2.1.1 磨損劃傷。磨損劃傷在鑄機壓輪故障中比較常見，磨損劃傷出現(xiàn)的主要原因是壓輪以及壓輪護板之間形成了較大面積的冷銅凝結(jié)，這就造成壓輪出現(xiàn)磨損異常的情況，壓輪軸向或者是壓輪徑向的跳動過大，致使鑄機鋼帶與鑄機的壓輪、鑄輪銅環(huán)之間的密封不嚴緊，出現(xiàn)縫隙或偏出情況，容易發(fā)生漏銅情況，嚴重時會爆炸，使鑄輪收到嚴重的包死或燒壞損傷。鑄機壓輪經(jīng)過多次冷卻和加熱，導致壓輪表面出現(xiàn)疲勞磨損。鑄機壓輪的表面會和鋼帶、熱銅錠之間產(chǎn)生摩擦，引起磨損情況。

2.1.2 熱疲勞裂紋。熱疲勞裂紋在壓輪故障中比較普遍。導致熱疲勞裂紋產(chǎn)生的原因主要是，熱應力的程度不僅與溫度之間有較為密切的聯(lián)系，同時材料熱膨脹系數(shù)的不同、熱傳導率之間的差異，以及楊氏模量之間具有差異性等，都會影響到熱應力的大小。鑄機壓輪在運行時，會因為承受多次的冷熱交替作業(yè)而產(chǎn)生熱應力，并且不斷的往復循環(huán)塑性壓應變以及彈性壓應變，循環(huán)多次就會產(chǎn)生裂紋。

2.1.3 壓輪軸咬死。壓輪軸咬死故障在壓輪能夠產(chǎn)生的所有故障中最常見。鑄機壓輪設備側(cè)軸承的內(nèi)、外部缺少潤滑導致擺動不暢；鑄機壓輪設備的側(cè)軸承出現(xiàn)嚴重的磨損，導致壓輪擺動不暢。鑄機壓輪的側(cè)軸承出現(xiàn)燒結(jié)或咬死等情況導致不能調(diào)節(jié)壓輪位置，導致出現(xiàn)壓輪位置無法調(diào)整的故障。鑄機壓輪的原軸承出現(xiàn)干結(jié)、燒死等情況，在更換系統(tǒng)對壓輪進行檢查時出現(xiàn)卡滯故障。

2.1.4 壓輪軸承損傷。導致鑄機壓輪軸承失效時間過早的原因，一是操作人員為了避免出現(xiàn)漏銅情況就會調(diào)高壓輪的壓力，致使其壓力已經(jīng)超過正常壓力值，壓輪承受了過大的反作用力，加大壓輪負荷；二是在進行澆注時，壓輪緊密的與澆注口連接，當液位過高時就會有銅水溢出，飛濺至壓輪和鋼帶的縫隙間是壓輪側(cè)邊凝結(jié)冷銅，壓輪兩邊軸承受力出現(xiàn)不均情況，導致軸承變形流出潤滑油脂；三是鑄機鋼帶與鑄輪銅環(huán)之間的密封會受到鑄輪的跳動量以及其兩側(cè)表面出現(xiàn)的毛刺的影響，損害軸承。

2.2 鑄機壓輪故障處理

2.2.1 軸承油嘴的安裝位置。將原壓輪設備軸承油嘴的安裝位置進行移動，減少加油時間以及更換系統(tǒng)的時間，還要將壓輪中兩個軸承裝置在側(cè)面的防塵圈拆除，以此使軸承與軸承之間的空腔位置沒有障礙，保證油道能夠順暢運輸油種。壓輪的軸承油嘴應該設置在法蘭頂部，同時在軸承側(cè)邊添置加油嘴，共需4個，方便壓輪加油。保證油嘴中心線和法蘭的中心線呈垂直關(guān)系，增添加油塞。

2.2.2 壓輪隔熱罩。鑄機壓輪冷卻裝置的技術(shù)裝備革新，可以采取降低熱輻射以及安裝冷卻裝置兩種方式同時進行。在使壓輪和周邊裝置正常運行不受到影響的前提條件下，在主要熱輻射區(qū)域內(nèi)設置安裝隔熱裝置，有效降低工作現(xiàn)場的溫度；同時還應該增加一套冷卻裝置，兩種方案同時實施，可有效降低壓輪工作環(huán)境的溫度，提升生產(chǎn)效率，降低設備故障率。

2.2.3 溶池護板設計。為了保證鑄機壓輪、鑄輪以及中間包之間的空隙中沒有堆積的冷銅，就需要及時更換在高溫區(qū)域中工作的溶池護板，將原壓輪中設置兩把搶進行改造，使其變成一把槍斜燒，同時還要將溶池內(nèi)壁使用的硅化磚材料進行澆筑作業(yè)，提升銅桿的品質(zhì)。

2.2.4 冷卻水設計。將原本壓輪裝置中存在的不合理的冷卻水裝置進行優(yōu)化，將冷卻水與壓輪側(cè)邊的輪輻孔相對應，而不是與軸承直接相對，這樣設計的目的是增加冷卻面積，減少軸承處的進水量，能夠?qū)鋮s水的狀況進行及時并且細致的觀察。

2.2.5 國產(chǎn)軸承代替。進口軸承容易出現(xiàn)燒結(jié)或咬死的缺點，并且維修價格較為昂貴。因此采用國產(chǎn)軸承對其進行代替是必然結(jié)果。比如可以采用我國的名牌軸承洛陽LUO，或者是哈爾濱軸承名牌HA來代替進口軸承。

3 結(jié)束語

使SCR連鑄連軋鑄機壓輪受到損壞，產(chǎn)生故障導致壓輪運行出現(xiàn)問題的原因有很多，以此對鑄機壓輪進行正常操作、日常維護、檢測、維修和保養(yǎng)對壓輪的正常運行具有重要作用。生產(chǎn)企業(yè)應該對壓輪設備進行定期檢查和維修，提升操作人員的操作能力，根據(jù)生產(chǎn)需要及時改進壓輪的工作工藝，適時更換新的設備，提升技術(shù)水平。

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