連鑄設備方坯扇形段工藝改進

摘 要：方坯扇形段框架主要是鋼結構件，結構形狀復雜不利于加工精度的保證，扇形段輥子由軸和滾套組成加工過程中同軸度、圓柱度等形位誤差也很難保證，經過生產加工實踐，以出口荷蘭方坯連鑄扇形段項目為例，對其框架和輥子加工過程中出現的問題和工藝改進進行總結。

關鍵詞：框架；輥子；工藝改進

1 主要組成結構

連鑄生產中構成連鑄線的單臺連鑄機一般稱為扇形段，一般又分為弧形段（或彎曲段）、矯直段、水平段等。按鑄坯的不同又可分為板坯扇形段、方坯扇形段、圓坯扇形段。

生產中最常見的是板坯扇形段和方坯扇形段，主要是在結晶器之后承擔引流、冷卻、導向作用。

1.1 主要組成

扇形段11處于水平位置，主要由機械裝配、冷卻系統、液壓系統、潤滑系統、識別標牌、防護板等部分組成。機械裝配主要有：內、外弧框架、活動梁、Φ325自由輥裝配、Φ325驅動輥裝配、調節裝置、導向輪裝配等。

1.2 結構形式

扇形段11外弧框架底部帶支承板且帶水連接面，是現場與外部聯接處。

內、外弧框架各裝有5列輥子，中間為驅動輥，其余4列為自由輥。內弧框架中間驅動輥裝在活動梁上，活動梁與壓下缸靠缸頭座聯接成一體，壓下缸上“十”字軸與支架聯接，支架與內框架把合成一體。

自由輥列由長（輥身1220mm）、短（輥身740mm）兩個自由輥裝配并列安裝組成；驅動輥由一根整輥裝配組成，中間為剖分軸承。輥子均為中間冷卻的實體輥。

上框架（包括活動梁）與下框架通過四角帶有蝸輪蝸桿傳動的梯形螺紋拉桿連接在一起。拉桿頂部裝有用于平衡及防護的碟簧筒裝置，碟簧筒上方裝有安裝時用于釋放力的液壓缸。扇形段輥縫調整靠四個拉桿的升降完成。拉桿升降由電源帶動蝸桿-蝸輪（蝸桿減速機）通過梯形螺紋傳動完成。扇形段的壓下通過安裝在內弧框架中間的兩個壓下缸實現的。

2 框架加工過程存在的問題及改進措施

2.1 框架加工存在問題

外框架加工時，工藝要求在D面焊工藝鐵，以做加工基準用，且在裝配時以此為基準測量。但實際加工中，因加工基準可按四周導柱孔及中間鍵槽口為基準，所以就沒按工藝要求在D面焊接工藝鐵。這對加工來說無所謂，但對裝配過程測量影響非常大，使得裝配過程測量無法進行，只能靠加工保證。此問題只能是在以后的操作過程中長一智，按工藝要求執行。

2.2 工藝對加工的影響

1）軸承座支承塊堆焊邊緣未處理好，外方檢查提出不合格。

2）加工時沒有做輔助基準，使裝配檢查測量困難，且尺寸準確與否無法檢測，只能靠加工保證。

2.3 設計對加工的影響

1）設計數量錯，墊塊數量8件應增加為16件。

2）設計給出螺栓長度裝配后露出3mm短了，焊接件板78mm也厚了3mm，導致螺栓裝配后露出長度不夠。

2.4 工藝整改方案

1）底部與外部聯接處尺寸170H7（+0.04 0）及其根部10×45°倒角。此處與外部聯接，見圖1示。從示意圖上看，此處應是配合面，尺寸170H7（+0.04 0）應按圖成品，經外方人員同意，尺寸170H7（+0.04 0）加工在170（+0.05）mm范圍內可以，且加工深度距端面20mm深即可，其余深度加工成170+ -0.5，不合格處修復；底部倒角10×45°尺寸到位即可。

2）兩端裝滑輪處孔φ50H8（+0.039 0）加工成φ50（-0.03、-0.05）修復：可裝配修研孔或軸。

3）內框架三處漏水的絲孔按圖要求鉆鉸成M64孔，絲孔深尺寸47盡可能地大些。孔深尺寸52嚴格保證，否則漏水。

4）待內框架M64絲孔加工完后，按圖紙要求車3個絲堵，外螺紋尺寸47按內框架上螺紋尺寸盡可能地大并一致。堵的材料為35#鋼。

3 輥子存在的問題及改進措施

3.1 輥子設計存在問題

自由輥（B31932、B21115）根部安裝軸肩環處缺少尺寸，根據軸肩環及圖面比例給出尺寸。驅動輥裝配（B21117）中件34密封圈尺寸φ165×4應改為φ171×3.5。透蓋（820.970）上無潤滑孔，建議外方改圖，增加潤滑孔，生產時圖已改完。輥裝配中所有冷卻水管（820.954、820.956、820.969）上距端頭15mm的通孔φ8在裝配中無意義且易漏水，建議取消。制造前已取消。

3.2 輥子加工存在的問題

本扇形段每段共有18根輥子（自由輥16件、驅動輥2件），兩段共計36件。材質21CrMoV5.11，加工過程中注意輥面的粗糙度及圓柱度等形位精度，有的輥子存在硬度不夠和有裂紋現象。

問題是標準執行不夠嚴格，應按SN924-4標準交付與檢驗，粗加工后UT檢查，執行DIN 10228-3之2級。輥面堆焊不銹鋼層，堆焊執行VAI TSC-4No.：03/94技術規范，按WPS實施。

輥子需提供鍛件材質化學成分及機械性能報告、UT探傷報告、PT探傷報告、熱處理報告、堆焊層材料合格證、尺寸檢驗記錄、堆焊層硬度報告等（詳見檢驗技術文件）。

3.3 輥子轉配存在的問題

自由輥裝配工藝強調如下：輥子的清理100%檢查；尺寸30%抽查；軸承分自由側和固定側兩種不同形式，裝配不能裝錯；裝配后試壓；裝配后按檢驗要求（平臺返平誤差小于0.1mm，軸承座面與平臺間0.03mm塞尺不進。）檢查輥徑跳（小于0.05mm）及轉動靈活。檢查時保證輥中心線與基準平臺面平行，可用輥面距基準面高度值一致來評定，誤差小于0.1mm。標識檢查合格。上述檢查做記錄。

4 設計制造過程出現的其他問題及解決措施

1）縱觀設計問題，因此圖是煉鋼廠供圖，與原設計制造圖出入較多，很多地方均是埋下伏筆，所以，在轉化圖紙上應給予這方面的關注。如序號2分配器墊板給錯，序號4外框架底部墊板寬度、深度的設計不到位。序號8調整墊板應兩端都有，調節裝置中內框架與碟簧柱間連接圓柱支撐（837.320）在裝配圖上底板厚度為40，而零件圖上為50，此處的高強螺栓聯接為M36×75。經過審查，發現零件圖尺寸正確，隨后將此處的高強螺栓尺寸改為M36×85，并將裝配圖尺寸改為50mm。

2）設計上不完善，也應給予糾正。如序號1，如果能將此處在圖面中加以說明或增加加工符號，就比較合理。再如序號5，板的尺寸如能再大上5mm就較好控制。序號9輥定位裝配（837.418）上件22螺栓尺寸M20×150裝配后，露出的端部不夠長。

3）制造上問題，一是反映出生產過程不夠仔細、認真，二是有未執行工藝。如序號3，框架加工未加工藝基準。序號4底部定位口的加工，尺寸不穩定，表面粗糙度也不穩定。序號11、12加工不應出錯。序號17在加工過程就應發現有缺陷，這樣不至于加工完成后發現，輥廢掉，浪費嚴重。序號16、18對進貨時的檢查不到位。序號23噴淋配管圖面上沒有清楚標注方向，施工時見液壓配管圖上有標注，就按液壓配管圖配制，實際上液壓配管圖上標注是錯誤的。這種情況施工單位應與技術人員聯系，不能擅自做主來處理，由技術人員給予確認。水配管及潤滑配管的聯接件，外方在現場使用過程中進行修改，不是按圖面要求生產。我方在設計后將聯接圖樣畫出讓其確認。

4）對制造工藝的可行性，要提前進行分析，找出解決方法，這對生產至關重要。如序號10碟簧柱的裝配，施加壓力達90噸，不采取措施無法裝配，且不安全。

4 結論

經過生產實踐之后，扇形段框架及輥子存在的加工問題，得到了有效的解決，在優化工藝的同時，為了讓機床操作者和鉗工對加工和裝配過程所需注意的部分，建議以指導書的形勢下發，明確加工和裝配的重點位置，同時也是對操作者和鉗工的質量要求和控制，為后續工作奠定基礎。

參考文獻：

[1] 范崇洛.機械加工工藝學.東南大學出版社，2009.

[2] 胡兆國.機械加工基礎.西南交大出版社，2007.

[3] 傅水根.機械制造工藝學基礎.清華大學出版社，2011.

[4] 馮辛安.機械制造裝備設計.機械工業出版設，2004.

作者簡介：

夏云才（1983-），男，遼寧大連人，本科，工程師，大連職業技術學院機械工程學院，研究方向：機械設計與制造。