论连铸关键设备再制造技术

摘要： 我国的钢铁制造倡导高效、绿色的发展方式，连铸关键设备的再制造就是钢铁产业发展的关键，本文就对连铸技术中结构设计问题以及表面处理技术等做出了分析研究，并且在对各种表面涂层的稳定性分析方面作了总结，对于连铸钢铁表面的图层的实际耐磨损程度和使用寿命做出了预算。大量实践经验证明，提高连铸设备的使用年限和报废期限对取得良好的经济和社会效益具有重要作用。

Abstract： The high efficiency， green development pattern is advocated by Steelmaker in China， and remanufacturing of continuous casting key equipment is the key to the development of steel industry. The author analyses and researches the structural design problem in the continuous casting technology and surface treatment technology， and summarizes the stability analysis of varieties of surface coatings， and budgets actual wear resistance and service life for surface layer of continuous casting of steel. A great deal of practical experience proved that it was important to improve the lifespan and scrap period of the continuous casting equipment for obtaining good economic and social benefits.

关键词： 连铸设备；再制造；表面技术；热解析

Key words： continuous casting equipment；remanufacturing；surface technology；thermal analysis

中图分类号：TF777 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）13-0053-02

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作者简介：吕健（1980-），男，山西原平人，冶金工程师，主要从事连铸机工艺和机械设计及现场工作。

0 引言

我国的钢铁产业正在飞快的发展着，连铸产业的生产是这当中非常重要的一个环节，其生产模式也应该想办法寻求最大的经济效益，在降低环境污染与原材料的消耗的基础上采用一种更加现代化的生产和管理手段来改变钢铁企业的现状，那么，对于连铸设备再造的巨大投资，钢铁企业要给予播出，因为只有铸造设备的性能优良才能够保证生产的稳定以及产品质量的优越，所以对于各种与连铸相关的核心设备都应该实现其使用的高效与性能的长寿。

1 我国连铸设备存在的问题

目前我国的连铸设备环境都不十分好，钢铁生产企业要加大对设备维修的费用，以实现连铸生产运营的顺利实施。另一方面，我国连铸生产运营的主要成本就是连铸设备的维护资金，钢铁制造企业应该运用先进的管理和设计方法，尤其是再制造工程体系的先进表面技术的运用，这些对于连铸设备的再制造的生命周期和设备的技术创新都有很重要的实际意义，不仅可以降低钢铁企业的成本投入，从而降低了能源的消耗，还能够降低连铸生产中造成的环境污染，连铸设备的再造技术可以节能剪裁，并把固体垃圾进行处理，降低了污染，还实现了废物再利用，无不为企业创造了更大的价值。与此同时，钢铁企业一定要注重效率的提高，可以通过减少设备维修费用和停机的时间，由此可见，现代钢铁企业的发展方向正是再制造系统工程应该具有的功能方向，连铸设备已经越来越为现代化的钢铁技术发挥其必要的功能。所以，我国钢铁企业一定要意识到连铸设备再制造的重要意义，并且学会运用连铸生产的现代化的管理和运营模式，使我国钢铁企业的生产更好的运行。下面本文就介绍连铸设备再制造的核心技术：连铸结晶器铜板和连铸辊的维护。

2 连铸结晶器铜板再制造

2.1 连铸结晶器铜板的失效情况分析 连铸结晶器的工作环境具有如下特点：坯壳与铜板间的持续大摩擦力、高温氧化、钢液的化学与电化学腐蚀、各种渣氛的化学与电化学腐蚀、钢水静压力、钢水热量的传导。概括的讲连铸结晶器的工况是高温、高腐蚀、高磨损、高热通量的“四高”恶劣环境。在这样的工况条件下，结晶器铜板会产生下面几种失效形式，铜板表面磨损、铜板表面划伤、铜板表面腐蚀、铜板表面热裂纹、铜板扇形变形。

2.2 连铸结晶器的结构设计 在连铸结晶器的再制造过程中，并非应用最好的表面涂层就能够提高产品寿命。铜板变形、热裂纹、铜板异常磨损等问题并不能依靠单一的涂镀层优化解决。因此，在继续推进结晶器铜板涂镀层材料开发和改善的同时，必须综合考虑结晶器的整体优化。运用有限元解析技术对结晶器铜板结构和服役条件进行分析和研究，从而对结晶器进行各种优化设计，包括结晶器的冷却结构、结晶器的锥度、连铸生产工艺参数、结晶器铜板涂层的形式规格等，不仅可以解决结晶器铜板在使用过程中产生的各类问题，也优化了生产工艺。并且，对连铸工况和铜板结构进行了信息收集并做热解析分析，分析发现铜板的钢液面处温度过高，高出正常温度40℃。提出修改铜板水槽结构以降低铜板温度的方案，并采用解析技术进行详细设计和预验证，最终经过冷却结构优化设计的结晶器钢液面处温度降低，裂纹和剥落现象消失，结晶器寿命提高了很多。

但是，铜板的角部也会伴随着出现一些问题，比如由于周围环境温度过高引起铜板角部的密封圈烧焦停机。久而久之就会缩短其使用的寿命，给连铸设备再制造带来更大的损失，针对这样的问题，我们可以先对铜板背板角部安放冷却水槽，然后再重新设计连铸结晶器的具体结构，想办法实现铸胚在结晶期内的换冷，这样不仅能够达到铜板角部密封件的冷却，还可以防止铸胚的角部产生裂痕，有效的防止了密封件因烧焦而下线，这样的技术创新可以使结晶器的寿命提高很多倍。

3 连铸辊再制造技术

3.1 连铸辊的失效 连铸辊之所以在钢铁生产中经常发生失效现象，主要是因为其工作时间过长，造成机体过热，严重就形成了腐蚀和损坏，另外，连铸辊不断的和其内部的高温铸胚接触，由于工作过程中会出现机械受热不均，在整个辊子上长时间出现冷热循环的攻击，并且连铸辊还同时受到静压力和板坯鼓肚力的交变机械应力的作用，在此作用下连铸辊难免不会发生高温氧化，与此同时连铸辊上部的喷水部分还会由于生产原料电离出的氢离子和氟离子生成的氢氟酸造成腐蚀，再加之工作过程中的机械力很大，铸胚表面的铁皮也会产生很大的磨损情况。

3.2 处理连铸辊表面的技术 连铸辊再制造技术中的表面处理技术的核心莫过于堆焊技术的灵活运用，钢铁企业在生产过程中一定要能够灵活、高效的运用堆焊技术，将其的优越性能发挥到最大，给钢铁制造企业带来更大的经济效益，如何让堆焊技术的低稀释率运用得更好是目前我国连铸辊堆焊技术的最重要的研究内容。下面介绍一些连铸辊的堆焊工艺，主要有明弧焊、丝极埋弧焊和带极埋弧焊，其中明弧焊堆焊前不需要加热连铸辊，堆焊使所需的热量也比较小，这样就不用再额外的做退火处理了，所以堆焊技术使连铸辊形变量小，从另一方面分析，堆焊层又有含氮元素的材料，使得其有很好的抗磨损和抗腐蚀的能力，但是明弧焊焊丝具有的缺陷就是成本较高，这对于我国的中小型钢铁企业连铸设备再制造的生产带来的较大的困难，我国也应该对这方面加大投入，加强扶持，促进经济的持续和钢铁企业的发展。如果用埋弧焊焊丝替代明弧焊焊丝技术也可以在一定程度上解决成本过高的问题，此法已经在我国广泛地应用于实际生产中，不仅成本降低很多，产品的生产质量也不会受到影响。

3.3 连铸辊的结构设计 要想提高连铸辊的整体使用寿命就应该在制造的过程中优化其结构设计，运用良好的表面处理技术和适宜的辊体结构可以达到更好的效果，这里要强调的是连铸辊中心的冷却孔要是设计呈扇形就不会有很好的冷却效果，这里推荐采用近外壁冷却辊技术，就是把新制辊芯需要堆焊修复的连铸辊辊芯表面安装冷却水螺旋槽，最后套上辊套，实现这种新型的连铸辊的结构设计可以提高产品的生产质量和器械的使用寿命，还大幅度提高了连铸机的作业率。

4 结语

综上所述，我国的连铸设备再制造技术虽然仍然存在着一些问题，但是我国的钢铁企业正在逐步的完善其技术，并进行技术创新，其中的再制造工程尤其需要注重设备的使用寿命，以及节能、降耗和循环利用功能。事实上，任何一种技术的创新都属于再制造技术的发展基础，经过我国多年的实践经验表明，钢铁企业可以运用现代化的管理水平和连铸设备再制造系统工程的运用，提高产品的生产质量和连铸设备的附加值，尽在大限度的提高企业的经济效益和社会效益，连铸设备的再制造技术可以实现钢铁发展企业向着绿色、高效的方向健康的发展下去。

参考文献：

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[3]王建丽，李光强，朱诚意，等.表面改性技术在连铸结晶器上的应用进展[J].电镀与涂饰，2005，24（12）：58-62.