方坯連鑄機輥道故障分析與改進

許 瑞，王國穩(wěn)，李 波

（首鋼長治鋼鐵有限公司，山西長治 046031）

0 引言

連鑄機輥道是鑄坯生產系統(tǒng)中重要的鋼坯傳輸設備，其采用鏈傳動方式，將剪切后的鋼坯輸送至冷床。鏈傳動的傳動效率高，過載能力強，可以適應高溫、多塵等工況。但在生產過程中，經常出現(xiàn)輥道限位失效、鏈條脫落斷裂、輥道軸承座螺栓松動等情況，導致鋼坯傳輸失效，鋼坯滯留部前后鋼坯粘連，嚴重影響生產節(jié)奏，本文主要針對輥道故障進行分析與優(yōu)化改進。

1 輥道系統(tǒng)簡介

1.1 技術參數(shù)

鑄坯質量2.12 t；鑄坯規(guī)格150 mm×150 mm×12 000 mm；輥道傳輸速度0.75 m/s；鏈條規(guī)格24A-1。

1.2 功能說明

鋼坯通過剪機剪切后，進入運輸輥道區(qū)域，傳輸過程中，輥道以0.75 m/s 的速度將鋼坯從運輸輥道傳送至出坯輥道，當鋼坯運輸距離出坯輥道末端300 mm 時，鋼坯觸動限位開關接觸板，接觸板翻動，通過連接鋼絲繩帶動限位開關觸點動作，輥道電機電路由閉路轉變?yōu)殚_路，電機停止轉動，此時鋼坯利用慣性運行至輥道末端，觸碰輥道末端碰頭后停止。

2 故障現(xiàn)象及原因分析

輥道產生故障，會造成鋼坯無法正常輸送，鋼坯滯留使前后鋼坯粘連，需生產工手動割坯，嚴重影響鑄坯質量，甚至造成堵流停機。經分析產生故障的主要原因有輥道限位失效、鏈條脫落斷裂、螺栓防松性能失效等，具體原因分析如下：

2.1 輥道限位失效

連鑄機輥道上的行程限位開關，在輥道上運動的鋼坯撞擊接觸板后，連接鋼絲繩帶動限位開關的觸點動作，電路由閉路轉變?yōu)殚_路，輥道電機停止轉動，此時鋼坯可利用慣性運動至輥道末端，觸碰末端碰頭后鋼坯停止，該狀態(tài)下產生的沖擊力最小，不會造成碰頭螺栓松動以及出現(xiàn)鑄坯不動而輥轉動的情況。

但在實際生產運行中，由于限位長時間處于高溫狀態(tài)，限位開關受內部結構損壞、接觸板翻轉動作不靈活、連接鋼絲繩變形以及受鋼坯沖撞后未能得到及時修復等因素影響，導致3 臺連鑄機17 臺輥道限位開關全部失效，當鑄坯傳輸?shù)捷伒澜K點撞擊末端碰頭后，限位開關未能有效傳遞信號，使輥道始終處于轉動狀態(tài)。

2.2 鏈條脫落斷裂

連鑄機輥道全部采用24A-1 鏈條，鏈條節(jié)距P=38.1 mm，鏈輪齒數(shù)為17 齒。根據(jù)鏈條選型標準：鏈條理論長度L=2×鏈輪中心距+鏈條與鏈輪嚙合齒數(shù)×節(jié)距，延長理論長度2%～3%為理想狀態(tài)，且盡量選偶數(shù)。連鑄機輥道兩鏈輪中心距為1200 mm，計算可得鏈條理論長度L=2×1200＋17×38.1=3047.7 mm，理想狀態(tài)長度L=3047.7×1.03=3139.131 mm，鏈條選取82 節(jié)，則鏈條長度為L=82×38.1=3124.2 mm。

根據(jù)現(xiàn)場調查，多數(shù)鏈條存在過長或者過度磨損情況。在檢修過程中，兩名職工調整安裝一根鏈條需用時約為20 min，煉鋼廠每次工藝停機時間在2.5～3.5 h，停機后，除其他生產設備檢修用時以外，能夠集中人力處理過長、磨損或斷裂等嚴重影響設備運行的鏈條約4～6 根。受高溫環(huán)境影響，在線鏈條仍繼續(xù)出現(xiàn)變長、磨損的情況，根據(jù)日常生產要求，沒有足夠的檢修時間對所有存在變長、磨損情況的鏈條進行調整修改。

2.3 軸承座螺栓防松性能失效

根據(jù)技術要求，螺栓安裝時要依據(jù)緊固件尺寸選擇合適螺栓，螺栓緊固后露出3～4 扣絲扣為準，且新安裝螺栓需緊固2～3次。螺栓緊固時要對稱均勻上緊，緊固螺栓時依據(jù)螺栓用力大小要適中，不可過緊造成螺栓損傷或斷裂。有明顯的裂紋、斷扣、滑絲、亂扣、螺桿拉伸變形的情況可報廢處理。

在實際生產運行過程中，由于運輸鋼坯過程中存在較大的沖擊力，且工作環(huán)境溫度較高，瓦座螺栓存在伸長、熱變形等情況，導致螺栓防松性能失效。利用停機時間對輥道螺栓進行全部排查，37.6%的螺栓存在松動、脫落或斷裂的情況。

3 輥道系統(tǒng)優(yōu)化改進方案

3.1 改進輥道限位

為有效延長限位裝置的使用壽命，在改進過程中考慮整改因素如下：①減少高溫對限位的影響，限位機構盡量與鋼坯保持較遠距離；②如鋼絲繩不緊湊，不能有效帶動限位翻轉觸碰，可能產生假信號，使輥道持續(xù)靜止或持續(xù)工作；③輥道運行不平穩(wěn)，鋼絲繩一旦脫離定滑輪，會導致限位失效。

結合以上影響因素，在安裝限位時，將限位開關固定在輥道末端外900 mm 處位置，接觸板距離限位開關2500 mm；在末端加裝配重，使得鋼絲繩保持張緊狀態(tài)，不出現(xiàn)打扭、彎曲的情況；在鋼絲繩傳動定滑輪頂端焊接半圓鋼圈，有效阻止鋼絲繩脫輪（圖1、圖2）。

圖1 限位機構

圖2 限位改造后

3.2 制作鏈輪擋片

當鋼坯通過接觸板后使拉桿轉動，與之連接的鋼絲繩拉長，絲繩通過2 個固定滑輪提起配重，擺動塊失去拉力掉落與導電觸點接觸，由于導電觸點周圍有尼龍絕緣套保護，所以導線直接與導電觸點接通。當擺動塊與導線接通后相當于電氣開關閉合，導電觸點處為接地，接入回路后完成輥道停止動作（圖3）。當鋼坯離開輥道后，拉桿由于慣性恢復到初始狀態(tài)，擺動塊離開導電觸點，回路斷開。

圖3 限位電氣原理

為減少鏈條脫落而引起的故障，改善鏈輪擋片，在原先的鏈輪和擋片上加工3 個均布的M12 螺孔，用M12×160 mm 螺栓將擋片固定在鏈輪上（圖4）。在安裝鏈條時，取出鏈條鏈卡，將鏈條放置到位后，安裝鏈卡（圖5）。在輥道傳輸轉動過程中，一旦受較大沖擊力、螺栓松動及傳輸不平穩(wěn)等不利因素影響，鏈條會出現(xiàn)跳齒或脫齒傾向，此時鏈輪兩側擋片將有效限制鏈條脫齒，并使鏈條即時復位，不會出現(xiàn)鏈條脫落的情況；有效限制因鏈條過長而引起的跳齒、脫齒等情況的發(fā)生。

圖4 鏈輪結構

圖5 鏈輪改造后

3.3 增加螺栓定位裝置

煉鋼廠輥道軸承座螺栓近1800 條，僅依靠加強點檢及時緊固松動螺栓，不能有效解決螺栓松動的問題，且在線維檢作業(yè)量大，存在較大安全隱患，因此技術人員設計輥道定位裝置，一側由方墊鐵接觸焊接固定，另一側由兩塊斜鐵配合打緊后固定（圖6）。

圖6 輥道定位裝置

（1）技術要求：①螺栓預緊力168 N；②運輸輥軸承座與方定位塊、斜墊鐵，斜定位塊與斜墊鐵接觸面需達100%；③定位塊三面焊接，焊縫高度10 mm；④輥道軸線與鑄機中心線垂直、單流輥子中心線重合；⑤輥子標高范圍±1 mm。

（2）作業(yè)要求：將軸承座接觸面清理干凈，安裝調整輥子按照60%預緊力緊固螺栓后，安裝定位塊，軸承座一側定位塊直接與軸承座接觸焊接。

（3）焊接要求：焊縫高度10 mm，兩接觸面緊密接觸，另一側斜定位塊與瓦座預留5～10 mm 間隙焊接，將斜鐵打緊，斜鐵與瓦座接觸面緊密接觸，后在立面點焊。

完成以上工作后，緊固瓦座螺栓（圖7）。

圖7 輥道定位裝置

3.4 應用效果

通過實施以上措施并在后期生產過程中觀察、統(tǒng)計，煉鋼廠連鑄機輥道區(qū)域限位全部可以正常使用。鏈條不存在脫齒現(xiàn)象，少數(shù)鏈條存在磨損情況。軸承座螺栓約90%緊固，達到改進預期目標，減少了輥道區(qū)域故障時間，降低了維檢職工勞動強度。

4 結束語

通過對限位改進、制作鏈輪擋片、增加定位裝置等措施的實施，在生產過程中使用正常，后期效果反饋良好，故障時間縮短了40%，降低了輥道故障時間、維檢職工勞動強度，同時有效減少了備件消耗和故障引起的堵流減產情況的發(fā)生，提高了產量，創(chuàng)造了可觀的經濟效益。