特厚板坯連鑄機輥系和軸承座水道銹垢分析及對策

樊星辰

（首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司，河北 唐山 063200）

0 前言

某廠的3號連鑄機是由西門子奧鋼聯設計研發，作為世界上最厚的直弧型板坯連鑄機之一，結晶器在線調寬、噴嘴3D自動調節、采用結晶器液面自動控制、扇形段遠程自動輥縫調節、動態二冷配水以及動態輕壓下等國際先進技術，充分實現高效、可靠生產高品質特厚板坯。其產品規格：厚度 250、300、350和 400 mm，寬度1600～2400 mm，年產量110萬噸，主要品種為裝甲艦艇板海洋平臺及船用鋼、軍工板、高強度結構鋼等特殊用途的產品［1］。

該特厚板坯連鑄機扇形段輥系在線連續運行時間較長，平均過鋼量超過100萬噸。在對扇形段的關鍵部件下線維修進行解體檢查時，發現軸承座水道和輥系水道均有不同程度的銹垢現象。軸承座水道的生銹腐蝕嚴重影響了對軸承的水冷效果，會導致軸承座局部漏水，甚至導致軸承由于過熱、潤滑不好而損壞［2］；輥系水道結垢則導致輥系水冷效果嚴重減弱，嚴重影響輥系的有效使用壽命［3］。因此，有必要對輥子及軸承座水道銹垢進行分析和提出解決辦法。

1 輥子及軸承座水道銹垢現象

為了更好的分析輥系及軸承座水道銹垢成因，對不同尺寸的輥系進行拆解和測量、對軸承座進行切割解體，并測量銹垢層的厚度。

（1）圖1為φ270 mm輥系軸承座，段號B1－2／2，過鋼量66萬噸。其水路設計間隙4 mm，銹垢層厚度0.5 mm。銹垢僅存在于水路內圈，外圈無銹垢現場。

（2）圖 2為 φ300 mm輥系軸承座，段號HS4，過鋼量160萬噸。其水路設計間隙5 mm，銹垢厚度0.8 mm。銹垢僅存在于水路內圈，外圈無銹垢現場。

（3）圖3為φ270 mm輥系輥套，段號B3－6／1，過鋼量100萬噸。其水孔直徑16 mm，銹垢厚度0.5 mm。

（4）圖4為φ270 mm輥系心軸，段號B3－6／2，過鋼量80萬噸。其水孔直徑φ16 mm，銹垢厚度0.5 mm

圖1 φ270 mm輥系軸承座銹垢情況

圖2 φ300 mm輥系軸承座銹垢情況

圖3 φ270 mm輥系輥套銹垢情況圖

圖4 圖1 φ270 mm輥系芯軸銹垢情況圖

2 輥子及軸承座水道銹垢分析

2.1 材質分析

軸承座本體材質為Q345D，平均的氧化速度約為0.3～0.4 mm／年。軸承座蒙皮（水道外圈）材質為不銹鋼，表面基本沒有銹跡和水垢。輥套材質25CrMo、輥子芯軸材質為42CrMo，屬耐熱鋼，其抗氧化性能一般，長期在水浸的環境中容易生銹。

2.2 水質分析

表1為某廠3＃連鑄機設備內冷水水質報告，其中樣品1取自設備水進水總管路，樣品2取自設備水回水總管路。通過對水樣的分析，可以看出設備機冷水水質無異常，滿足工藝要求。

表1 設備內冷水水質報告

2.3 銹垢成分分析

表2為軸承座及輥系內銹垢成分分析報表，其中全鐵含量占54.9%，遠高于含量1.55%的CaO，說明銹垢成分主要為鐵銹，水垢含量可忽略。銹垢成分分析與水質化驗報告中水的總硬度值不高于0.4 mmol／L相吻合，即軟水結垢量極低，基本可忽略。銹垢成分分析和軸承座蒙皮內側無銹無垢情況吻合，蒙皮材質為不銹鋼，長期經歷機冷水沖刷后并無結垢現象。

表2 銹垢成分分析報表計

3 輥系及軸承座水道除銹垢對策

3.1 水沖洗輥系及軸承座

先對輥系進行沖洗，輥系清理后，安裝在試水工裝上，將輥子水循環的進、出口接專制的單管路法蘭，使所需清洗的輥系成為獨立的閉路循環系統，并要求清洗過程始終使設備清洗液為全滿狀態和無氣堵現象。

先沖洗的目的是沖出所清洗的輥系中的雜質金屬氧化物、疏松的污物及部分沉積物，并對臨時管線的接點、法蘭、等進行檢查，出現問題可在加藥前及時處理，為下道工序的酸洗除垢效率和質量做好準備工作。

3.2 輥系酸洗除銹垢

根據表2對銹垢成分的分析，可以發現，銹垢的主要成含 Fe2O3、CaCO3、MgCO3，可用一定配方的酸液進行除垢清洗，其反應方程式為：

酸洗是化學清洗中最重要的一步，它關系到結垢的效果。某廠整體清洗劑采用的是獲得國家科委二等獎的LAN－826高精設備水系統緩蝕清劑，加4%～5%濃度的酸洗液進行循環清洗，進口端酸洗液濃度保持3.5%左右，在保持連續有足夠的清洗能力的同時，避免洗液和水垢發生激烈反應產生過量氣體混合物噴出，出口端酸洗液經過設備內的水垢反應消耗，每三十分鐘分析化驗，使清洗液的濃度控制在3.5%左右，當清洗液濃度在定時間內趨于穩定，最后消耗誤差為0.5%時，即為清洗終點，這時對設備內清洗液進行置換排放，使PH值達到4～5左右的工藝要求，再進行酸堿中和處理處理，最后用“鈍化預膜劑”進行鈍化處理，來提輥系的的耐腐蝕性能。

將酸洗后的輥系拆解，車掉輥套端面焊接堵，檢查輥系水路酸洗后的情況，測量輥套水孔直徑，與設計值對比。

3.3 軸承座除銹垢垢

軸承座清洗方案與輥系清洗方案相同，工裝依據軸承座圖紙制作，檢測原則與輥系檢測相同。

4 效果分析

（1）通過酸洗除垢的方法清洗和軸承座，使得軸承破損報廢大大降低，年均可降低55%。

（2）通過酸洗除垢的方法清洗扇形段輥系，扇形段輥系組裝速度大大提高，并且是扇形段的在線使用壽命大大提高，為提高連鑄機的作業率奠定了堅實的基礎。

（3）酸洗后進行的預膜鈍化處理，能極大的減緩水道的銹蝕結垢速度。

5 結語

通過分析連鑄機輥系及軸承座水道形成銹垢的原因，并對銹垢、水質等進行分析，利用酸洗工藝可以極大的去除銹垢，除垢率達到原水垢覆蓋面80%以上。進而降低軸承等備件費用，延遲扇形段在線使用壽命，該經驗方法可供其他連鑄機借鑒。

［1］ Sascha Helmut Skrube，Paul Pennerstorfer，Josef Watzinger等.新型400 mm厚板坯連鑄機的開發和應用［J］.世界鋼鐵，2013，13（06）：51－56.

［2］ 馮李民.扇形段自由輥軸承失效分析與解決措施［J］.機械工程師，2014（01）：184－186.

［3］ 吉文俊，尤紅麗.改造輥子軸承冷卻水管路及延長扇形段使用壽命［J］.機械管理開發，2011（06）：126－127.

［4］ 楊國建.連鑄扇形段長壽化研究及實踐［J］.冶金設備管理與維修，2017（06）：38－48.

［5］ 楊國建，趙雷.板坯連鑄扇形段長壽化分析及實踐［J］.鞍鋼技術，2017（02）：50－54.

［6］ 羅露.連鑄機輥系水冷系統及干油潤滑系統分析［J］.重型機械，2010（s1）：232－238.

［7］ 旭東，景群社，李仲平.板坯連鑄機1＃冷卻段輥系列失效形式分析及對策［J］.重型機械，2011（02）：31－33.

［8］ 張志偉.連鑄機干油智能潤滑管道壓力損耗分析［J］.冶金設備管理與維修，2009，27（05）：45－46.