某鋼廠連鑄機輥道系統優化改造

王東升

（山鋼集團日照有限公司，山東 日照 276805）

某鋼廠連鑄機輥道系統優化改造

王東升

（山鋼集團日照有限公司，山東 日照 276805）

本文主要介紹了某鋼廠連鑄機輥道系統支撐梁變形及銹蝕嚴重等設備缺陷造成連鑄機輥道系統故障率較高，存在較大的設備及安全隱患，嚴重制約了整個連鑄機的生產順行。通過對輥道系統進行重新優化設計，采用箱型輥道支撐梁和一體式側導板等措施，有效解決了輥道系統存在的缺陷，采用Solidworks S i m u l a t o r軟件對重新設計的輥道支撐梁進行力學校驗，其力學性能完全滿足需要。

輥道；支撐梁；側導板

某鋼廠連鑄機輥道系統因設計缺陷，輥道支撐梁在使用1年后即出現變形及銹蝕嚴重現象，存在較大的安全及設備隱患。輥道系統所存在的問題，嚴重制約了連鑄機的穩定運行，給整條生產線帶來了被動局面，為有效解決輥道系統存在的問題，需對輥道系統進行重新優化設計，以保障連鑄機生產順行。

1 設備構造

本連鑄機的輥道系統共分為切前輥道、切后輥道、引錠桿存放輥道以及出坯輥道，采用集中鏈條變頻傳動。由輥子支撐梁、輥道橫梁、傳動系統、輥子及側導板等組成。輥子軸承座和輥子分別采用通水和噴水冷卻的方式，輥子軸承采取集中干油潤滑。

2 存在的問題及原因分析

（1）輥道支撐梁（如圖1所示）采用槽鋼作為主梁，主梁無冷卻。在輥子冷卻水及連鑄坯高溫輻射的作用下，易導致支撐梁銹蝕、變形現象的發生，同時由于銹蝕，支撐梁的強度降低，會帶來安全隱患。

（2）輥子的冷卻系統是通過軟管連接主管路與輥子軸承座，以實現冷卻水的進入。由于此軟管所處的環境較為惡劣，造成軟管因漏水需要頻繁的更換，造成較大的經濟浪費。而在生產過程中，又無法及時地對其進行點檢、更換，勢必會進一步加劇軸承座由于冷卻不到位而造成“抱死”事故的發生，同樣會造成備件的大量浪費。另外，在進行更換輥子作業時，需要對此軟管進行拆、裝作業，同時受到側導板結構的限制造成在此處的作業十分困難，從而導致拆、裝軟管困難，因此造成更換輥子作業的步驟復雜，需要對側導板以及冷卻軟管進行拆、裝作業等，造成更換輥子作業的時長較長，增加了檢修作業的難度，造成大量人力的浪費。

（3）輥道側導板（如圖2所示）設計的長度較長，通過兩個螺栓固定在輥道梁上，且此兩螺栓之間的距離也較大，在鑄坯通行過程中，由于連鑄坯運行過程中的“跑偏”，經常會出現連鑄坯碰撞側導板，造成固定螺栓的松動，每次都需要利用停機對其進行檢查緊固；同時由于側導板采用的是薄壁鋼板，在連鑄坯的高溫輻射下，同時由于連鑄坯的摩擦等各種因素的影響，側導板極易出現裂紋，導致漏水，需經常對側導板進行更換或焊補，造成人力及備件的嚴重浪費。如若更換或焊補不及時，當有冷卻水噴濺到連鑄坯上，就會影響連鑄坯的質量。

圖1 引錠桿輥道支撐梁截面結構示意圖

3 輥道系統優化設計方案

（1） 整體箱型結構輥道支撐梁的設計與應用。采用如圖3所示的整體箱型結構型式的輥道支撐梁。為最大限度減少改造的工程量及投資費用，充分利用原設備的基礎，在保證輥道支撐梁安裝尺寸不變的情況下，為增加輥道支撐梁整體的強度，采用厚度為16 mm的鋼板（材質采用16 Mn）焊接成箱體的結構作為輥道的支撐梁，且箱體內部通水已對支撐梁進行冷卻，防止支撐梁的受熱變形，同時單獨設計冷卻水進水管道。各輥子間距保持不變。為降低輥道側導板的整體高度，以增強側導板的穩定性，在兩輥子間設計安裝側導板安裝支座用于側導板的安裝，將側導板的安裝支座與輥道支撐梁焊接為一體，同時兩側的側導板底座通過兩塊鋼板焊接相連，以增加側導板安裝支座的穩定性和整體的強度，在側導板底座上設計側導板安裝孔，用于側導板的安裝。

圖2 輥道側導板結構示意圖

（2） 輥道冷卻系統的優化設計。在原輥道冷卻水的主管道上由直徑為50 mm的鋼管引入冷卻水至每組輥道，管道的末端位于每組支撐梁的前端位置，并加設閥門控制輥道流量，同時方便輥道系統的檢修。

為便于更換輥子，減少更換工作的工作量，提高工作效率，對輥子冷卻系統進行重新的優化設計，取消原輥子進水軟管，改由支撐梁引入冷卻水以對輥子進行冷卻。以軸承座上的進水孔距離軸承座中心確定支撐梁兩側輥子進水孔的位置，同時為防止輥子進水孔處因密封問題漏水，在支撐梁上增設密封槽，采用O型密封圈對其進行密封。重新設計的輥道系統冷卻水循環為冷卻水由管道進入輥道支撐梁對支撐梁進行冷卻，當支撐梁水箱內水滿后，通過輥子梁上的輥子底座水孔進入輥子軸承座，對軸承座冷卻后，再由軸承座上的出水孔噴濺到輥子的內部對輥子進行冷卻。

在進行輥子更換作業時，只需要對密封圈進行更換，不需要對輥子冷卻水管進行拆、裝作業，從而減少了更換輥子作業的工作量。

圖3 改造后的輥道支撐梁結構示意圖

4 輥道支撐梁系統力學校驗

4.1 載荷特點

支撐梁所受的載荷主要都是來自于鑄坯的重量。根據輥道運輸的特點，在正常生產中，輥道上只有一根鑄坯通行；當輥道系統出現故障或在處理尾坯時，輥道上才會出現存滿鑄坯，而在此種情況下支撐梁承受的載荷為最大，因此只需要在此時對支撐輥道梁進行力學校驗即可。

4.2 建模

采 用Solidworks Simulator軟件對支撐輥道梁進行靜應力校驗。使用Solidworks對支撐梁建模如圖4所示。支撐梁采用的是鋼板焊接箱型結構，材料為16 Mn。

圖4 切后支撐輥道梁模型

圖5 切后輥道支撐梁應力分析結果

圖6 切后輥道支撐梁位移分析結果

4.3 切后輥道支撐梁Simulator軟件分析結構

通過S i mu l a t o r軟件對支撐梁進行靜應力分析，其應力及位移分析分別如圖5、圖6所示。

由圖5可知支撐梁的各處應力均小于其屈服強度（345 MP a）。由圖6可知支撐梁的最大位移為0.3231 mm，小于±0.5 mm（根據《冶金機械設備安裝工程施工及驗收規范》要求要求輥道各輥的標高極限偏差為±0.5 mm），且發生在支撐輥道梁中間位置。綜上所述，支撐輥道梁的設計改造方案可行。

5 結語

對連鑄機輥道系統的重新優化設計，大大提高了輥道系統相關備件的使用壽命，降低了輥道系統的故障率和維護量，同時方便了輥子更換作業。

一體式輥道側導板的設計與應用，節省了大量的維修工作量，同時采用此種側導板給更換輥子帶來了方便。箱型輥道支撐梁的設計以及應用，有效抑制了輥道支撐梁長期受高溫鑄坯的熱輻射下所產生的變形，消除了因變形及銹蝕所帶來的安全及設備隱患。

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