薄板坯连铸机扇形段长寿命研究与实践

摘要：

扇形段是连铸机的关键核心设备之一，对铸坯质量有着重要的影响，济钢炼钢厂经过几年的技术攻关，针对扇形段暴漏出的开口度超差、辊子漏水等问题，采取有效措施，使扇形段的在线使用寿命大幅度的提高，提高了铸坯质量，降低了生产成本。

前言

扇形段是连铸机的核心设备之一，主要起到支撑、引导、冷却等作用，其状况的好坏不仅影响着连铸机的生产运行，而且对铸坯质量的好坏起到决定性作用。通过对近几年扇形段发生的故障进行详细的分析，查找影响扇形段使用寿命的因素，并采取有效措施予以解决，扇形段的在线使用周期达到了预期寿命，减少了事故的发生。

1.薄板坯连铸机概况

济钢薄板坯连铸机共有两台，于2005年9月投产，其主要设备和技术由鞍钢引进，机型采用直结晶器连续弯曲连续矫直弧形，冶金半径5米，共11个扇形段，1-3段为弧形段，4、5段为矫直段，6-11段为水平段，辊子采用分节辊技术。

2.板坯连铸机扇形段使用情况

连铸机设备在投产初期，由于设计、工况等条件的影响，扇形段更换频繁，且多次发生因设备本身原因导致非计划停机，被迫更换扇形段，2007-2009年共更换扇形段120台，其中弧形段31台、矫直段22台、水平段67台。更换扇形段的主要原因为计划更换、辊缝开口度超公差、辊子不转、驱动辊漏水、旋转接头漏水、辊子轴承座漏水等机械损坏以及漏钢、卧坯等，其中计划更换率仅占到31%。实际影响板坯扇形段在线使用寿命的主要原因为轴承座漏水、辊子不转、辊缝偏差及报警，以上3种原因占总体百分比的66%。按照总结出的故障特点，逐一详细查找故障原因，提出了解决和改进方案。

3.扇形段缺陷分析及改进措施

3.1辊缝超公差缺陷及控制措施

辊缝超公差主要是由三节辊轴承自身间隙、接弧不良、对中不好、扇形段内外弧连接拉杆松动、轴承损坏、夹紧缸故障等原因引起，经过多年的摸索，轴承问题成为影响辊缝超公差的主要因素，且人为控制比较困难，因此重点对轴承系统进行了改进。

3.1.1三节辊轴承间隙的补偿

三节辊自身之间的间隙包含轴承的间隙和轴承与轴承座之间的间隙，由于轴承采用C4间隙且轴承与轴承座之间采用过渡配合，因此他们产生的间隙不可忽视。扇形段的辊缝调整是在冷态下进行，上框架的辊子由于自重而下垂，此时轴承间隙处于轴承上部且轴承也处在轴承座的上部，在使用过程中由于铸坯的反压下力使得上框架辊子被顶起，此时间隙就在下部，那么使用时的辊缝值就比调整时的辊缝值增大，针对这一问题，在冷态下测量辊缝时，制作了一个简易的支撑物放在辊间，缓慢将上辊顶起，使两种间隙处于轴承下部位置，模拟工作状态，然后在测量、调整辊缝，这样调整的辊缝就与工作时的辊缝相一致，通过不断的摸索发现冷态和工作状态下的间隙差值为0.5mm，因此在线调整辊缝时直接将辊缝值调到比理论值小0.3mm（另外0.2mm靠受热膨胀消除）。

3.1.2轴承损坏的防护

轴承损坏主要原因为轴承冷却不当和不足导致，根据季节的变化调整自动加注甘油的时间间隔，可以充分保证轴承的。

轴承的冷却主要通过轴承座水箱的闭路循环冷却水实现，原设计水箱万位于轴承座上部，分布角度148°，为增强轴承的冷却效果，对轴承座水箱进行了扩容，水箱的分布角度扩大到264°，水箱容积为原设计的1.78倍，大大增强了对轴承的冷却效果。

3.2扇形段辊子漏水缺陷分析及控制措施

3.2.1旋转接头漏水

通过现场大量的观察，发现旋转接头漏水主要不是旋转接头故障，而是辊子两侧的调心辊子轴承都是游动的，外圈两侧都没有固定，因此辊子在受热转动过程中，主轴整体在辊身内部容易发生轴向窜动，导致漏水。针对以上问题，将三节辊的固定方式由两侧游动改为一侧游动一侧固定，在一侧加上5.5mm的挡圈，避免芯轴整体的窜动，保证旋转接头、芯轴和芯轴内冷却水管的相对稳定，大幅度降低了漏水的频率。

3.2.2驱动辊轴端漏水

驱动侧和万向联轴器连接的法兰直接通过端盖固定在三节辊芯轴上，这样在转动过程中轴向力全部集中在端盖上，长时间的使用必然会使得固定端盖的螺栓松动，导致芯轴内冷却水泄露，由于固定端盖的螺栓在法兰内部无法在线进行紧固，情况严重时会将固定螺栓剪断导致法兰从驱动侧脱离，无法正常使用。

根据螺栓松动的特点，对内部结构进行改造，如图1所示，在芯轴端部端盖内侧增加一个M85X2固定螺母，用来对法兰进行轴向定位，这样轴向力就集中在螺母上，端盖基本上不受力，从而可以避免端盖固定螺栓发生松动，充分发挥端盖的密封效果。

3.3扇形段接弧精度的缺陷及控制措施

扇形段对弧精度的控制对避免铸坯缺陷具有至关重要的作用，重点采取以下措施确保精度。

3.3.1整备对定期进行校验，规定使用周期为10个月，到期后对整各台重新进行测量调整，以保证整备时的精度，这样可以很大程度上避免段间的偏差；

3.3.2在线同趋势调整偏差，在调整取值1±0.3mm的合理数据中，若是前后段弧度为1-Xmm的数值，则该段调整弧度最终数据值也应为1-Xmm。

3.3.3采用清洁化整备，在整备的过程中，注重设备整备的工作细节，必须保证每台扇形段的56个点良好、112个设备冷却点冷却到位、56组调整垫片组清洁精准，为设备运行提供较好的条件，消除整备产生的设备应力，达到设备清洁的标准。

4.改进后效果

通过对扇形段实施的改进，扇形段使用寿命得到了明显的提高，对生产的稳定性、钢种开发和降低维护费用起到了至关重要的作用，每年更换扇形段数量由原来的每台连铸机更换30台降低到每年更换15台，且大多数为计划更换。