方坯翻轉(zhuǎn)冷床的改進(jìn)及效果

劉文軍 張鵬 杜振軍

(安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司)

方坯翻轉(zhuǎn)冷床的改進(jìn)及效果

劉文軍 張鵬 杜振軍

(安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司)

對(duì)方坯步進(jìn)式翻轉(zhuǎn)冷床存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析，提出了相應(yīng)改進(jìn)措施，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)與改進(jìn)，取得了明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，對(duì)同類型鑄機(jī)設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造提供經(jīng)驗(yàn)。

方坯冷床 改進(jìn)及效果 故障分析 維護(hù)

0 前言

方坯翻轉(zhuǎn)冷床是連鑄生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，在生產(chǎn)中的主要作用是通過(guò)不斷翻轉(zhuǎn)鑄坯，使鑄坯四邊得到均勻快速的冷卻，實(shí)現(xiàn)鑄坯自動(dòng)矯直以防止彎曲變形，同時(shí)肩負(fù)著儲(chǔ)坯、出坯的生產(chǎn)功能，避免了推鋼、拉鋼型式的冷床使鑄坯密集排列造成冷卻不均和推拉引起的鑄坯彎扭變形及刮傷等缺陷，為長(zhǎng)定尺鑄坯的生產(chǎn)創(chuàng)造了條件。安鋼第一煉軋廠方坯機(jī)組在建成運(yùn)行一段時(shí)間后，翻轉(zhuǎn)冷床就不能實(shí)現(xiàn)鑄坯的可靠翻轉(zhuǎn)，長(zhǎng)定尺鑄坯彎曲變形量大，造成高線軋機(jī)咬入困難，同時(shí)冷床故障發(fā)生頻繁，維修工作量大。筆者通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際考察，對(duì)鑄坯不翻轉(zhuǎn)、冷床故障率高等問(wèn)題進(jìn)行分析，提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施，取得了良好的效果，為同類型設(shè)備的改進(jìn)提供了經(jīng)驗(yàn)。

1 設(shè)備工藝概況

1.1 結(jié)構(gòu)組成

安鋼第一煉軋廠翻轉(zhuǎn)冷床由兩套獨(dú)立的小翻轉(zhuǎn)冷床組成，兩套小冷床具有相同結(jié)構(gòu)，依靠同步軸連接進(jìn)行同步運(yùn)行。小翻轉(zhuǎn)冷床由5組固定齒條和5組活動(dòng)齒條分別支撐和移動(dòng)鑄坯，為防止齒條撓曲和熱變形，每組齒條又分成三段，三段移動(dòng)齒條分別固定在三個(gè)獨(dú)立的移動(dòng)框架上的立柱上，移動(dòng)框架放在升降框架上的橫移輪上，升降框架通過(guò)框架上的升降輪放在斜度支座上，固定齒條固定在固定橫梁立柱上。三個(gè)移動(dòng)框架首尾通過(guò)上部連桿連接，三個(gè)升降框架首尾通過(guò)下部連桿連接，最后兩者分別通過(guò)連桿連接到移動(dòng)同步軸與升降同步軸上，靠液壓缸驅(qū)動(dòng)進(jìn)行移動(dòng)和升降。翻轉(zhuǎn)冷床的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 翻轉(zhuǎn)冷床的結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 主要技術(shù)參數(shù)及工藝

安鋼第一煉軋廠方坯翻轉(zhuǎn)冷床為液壓升降分動(dòng)步進(jìn)式翻轉(zhuǎn)冷床，其主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

方坯翻轉(zhuǎn)冷床入口處設(shè)有一個(gè)接近開(kāi)關(guān)，用于檢測(cè)入口是否有翻鋼機(jī)運(yùn)來(lái)的鑄壞并給冷床發(fā)出運(yùn)行信號(hào)。升降缸同步軸和橫移缸同步軸上均裝有機(jī)械限位，用于控制冷床的動(dòng)作順序，步進(jìn)翻轉(zhuǎn)冷床的運(yùn)行順序?yàn)?翻鋼機(jī)將鑄坯放置在冷床的固定齒上，接近開(kāi)關(guān)發(fā)信號(hào)，升降液壓缸升起;升降缸到位后，機(jī)械限位發(fā)出信號(hào)，平移缸開(kāi)始平移;平移缸到位后，機(jī)械限位發(fā)出信號(hào)，升降缸開(kāi)始下降;下降到位后，機(jī)械限位發(fā)出信號(hào)，平移缸復(fù)位;復(fù)位后，機(jī)械限位發(fā)出信號(hào)，完成一次工作循環(huán)。通過(guò)以上四個(gè)步驟，鑄坯前進(jìn)一個(gè)齒跟并翻轉(zhuǎn)90°，冷床通過(guò)多次工作循環(huán)，直至將鑄坯運(yùn)達(dá)收集臺(tái)架，完成鑄坯在冷床上的翻轉(zhuǎn)矯直過(guò)程。鑄坯翻轉(zhuǎn)步驟如圖2所示。

表1 方坯翻轉(zhuǎn)冷床的主要技術(shù)參數(shù)

圖2 鑄坯翻轉(zhuǎn)步驟

2 存在問(wèn)題

從機(jī)構(gòu)原理上講，翻轉(zhuǎn)冷床屬于自行式冷床，它不是由推頭或撥爪移動(dòng)鋼坯，而是利用兩組齒條間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)使位于齒條上的鑄坯實(shí)現(xiàn)步進(jìn)并翻轉(zhuǎn)的。鑄坯在前進(jìn)中不斷的翻轉(zhuǎn)，使鑄坯得到均勻快速的冷卻，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)矯直。由安鋼第一煉軋廠生產(chǎn)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，其方坯翻轉(zhuǎn)冷床存在以下問(wèn)題，嚴(yán)重影響生產(chǎn)的正常運(yùn)行，給生產(chǎn)和日常維護(hù)帶來(lái)極大的不便。

2.1 鑄坯不翻轉(zhuǎn)

原設(shè)計(jì)起始位置處的活動(dòng)齒、固定齒橫向相距200mm并且齒形相互對(duì)齊，齒條上相鄰兩齒齒距300mm，橫移液壓缸行程430mm;但是通過(guò)模擬鑄坯翻轉(zhuǎn)過(guò)程分析見(jiàn)，要實(shí)現(xiàn)鑄坯可靠翻轉(zhuǎn)，齒條橫移行程至少需要435mm，屬于設(shè)計(jì)時(shí)液壓缸行程選擇不合理，另外由于齒條加工誤差、安裝誤差、及齒條齒形的磨損，無(wú)法調(diào)整等原因，造成固定齒條與活動(dòng)齒條的相對(duì)行程達(dá)不到鑄坯翻轉(zhuǎn)的要求，鑄坯只能從齒頂滑動(dòng)到齒底，因此不能產(chǎn)生90°的翻轉(zhuǎn)。

2.2 床體跑偏

床體的跑偏由兩個(gè)原因造成，原因1是由于更換升降或橫移輪后輪軸與軸孔磨損，造成安裝基準(zhǔn)偏離即新更換的升降或橫移輪與其他升降或橫移輪不在同一個(gè)水平面內(nèi)，造成床體框架傾斜;原因2如圖1所示是更換框架連桿后，由于裝配與制造誤差的原因造成相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)連桿的裝配長(zhǎng)度不一致，在框架橫移或起升時(shí)左右受力不一致造成床體跑偏。

2.3 檢修難度大

由于設(shè)備運(yùn)行環(huán)境溫度高，氧化鐵皮脫落較多，設(shè)備容易由于缺乏足夠的潤(rùn)滑而出現(xiàn)故障，加上周圍空間狹小是日常維護(hù)的死點(diǎn)，導(dǎo)致經(jīng)常性做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零部件和設(shè)備關(guān)節(jié)部位極容易損壞，尤其升降輪與橫移輪是通過(guò)貫穿升降框架橫梁兩側(cè)鋼板的銷軸安裝在橫梁箱體內(nèi)，特別是受下橫梁內(nèi)部空間的限制，當(dāng)升降輪或橫移輪軸承出現(xiàn)故障，排查和更換起來(lái)極為不方便，既影響生產(chǎn)又給現(xiàn)場(chǎng)的維修帶來(lái)了很大困難。升降輪與橫移輪安裝結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 升降、橫移輪安裝結(jié)構(gòu)

3 采取措施

方坯步進(jìn)式翻轉(zhuǎn)冷床是重載設(shè)備，整個(gè)冷床滿鋼坯時(shí)載荷重達(dá)135噸，尤其是冷床剛上鑄坯時(shí)，冷床上載荷分布極其不均勻，如果齒板固定不好，兩組齒板極易發(fā)生上翹，相對(duì)位置發(fā)生變化，從而使鑄坯發(fā)生碰撞而造成亂坯。升降輪與橫移輪在滑軌上都是滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，車輪踏面比軌條面相對(duì)要寬，在重載下容易發(fā)生左右相對(duì)位移，使冷床床體偏移增加運(yùn)動(dòng)阻力。由于鋼坯是落在齒板的齒頂上而發(fā)生翻滾的，鑄坯運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性差，對(duì)設(shè)備沖擊大。為了實(shí)現(xiàn)高拉速的要求，鋼坯翻轉(zhuǎn)和輸送速度快，最快時(shí)一個(gè)翻轉(zhuǎn)周期只有25秒，液壓缸換向快，對(duì)流量要求大，流量大換向又快對(duì)液壓系統(tǒng)沖擊大。通過(guò)對(duì)方坯步進(jìn)式翻轉(zhuǎn)冷床存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，采取了以下改進(jìn)措施。

3.1 提高制造精度

針對(duì)鋼坯不能翻轉(zhuǎn)的主要原因，提高固定齒條和活動(dòng)齒條齒距制作精度要求，齒距確保300±0.1mm，并將原連接齒條座Φ32mm圓孔改為R16×60mm橢圓孔，以解決齒條齒形位置度的加工誤差積累，不影響在整個(gè)冷床18.985 m×12 m調(diào)整。同時(shí)不改變橫移液壓缸安裝尺寸與整體長(zhǎng)度，在強(qiáng)度允許的情況下與液壓缸廠家協(xié)商，采取措施使橫移液壓缸原來(lái)的行程430mm增加為450mm，因此提高了活動(dòng)齒條行程調(diào)節(jié)余量，改造后一舉解決了鑄坯不翻轉(zhuǎn)的毛病與故障。

3.2 改造床體框架

1)針對(duì)升降輪、橫移輪更換困難，檢修不便問(wèn)題，對(duì)升降框架改進(jìn)，并將起升輪位置由原來(lái)在升降框架橫梁內(nèi)腔安裝，移到升降框架橫梁外側(cè)，安裝在其下方混凝土基礎(chǔ)上的支座上做純滾動(dòng)運(yùn)動(dòng);橫移框架通過(guò)兩個(gè)移動(dòng)輪支撐在升降框架橫梁兩側(cè)的軌條上，且也在升降框架橫梁上的移動(dòng)軌條上做純滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，升降輪裝置和橫移輪裝置都不受空間的局限，易觀察，檢修更換方便，更換某個(gè)輪后可用墊片調(diào)整升降輪上沿在水平面的高度，保證與其它輪標(biāo)高的一致性，杜絕了冷床跑偏的因素。改進(jìn)后升降輪、橫移輪安裝位置如圖4所示。

圖4 改進(jìn)后升降、橫移輪安裝位置

2)針對(duì)連桿較多，更換連桿后三個(gè)框架受力不均勻床體容易跑偏的缺點(diǎn)，將沿輸出鋼坯方向上的三個(gè)框架改為兩個(gè)框架，同時(shí)保證原來(lái)冷床的整體長(zhǎng)度不變，這樣就減少了一組連桿，冷床框架的整體剛度得到了加強(qiáng)。冷床容易跑偏的毛病得到了徹底解決。

3.3 加強(qiáng)日常維護(hù)

首要是液壓系統(tǒng)的維護(hù)，主要還是油缸的保護(hù)和降溫，液壓管路的維護(hù)。兩組各兩個(gè)油缸由于是在高溫下工作，并且鋼坯冷卻后剝落的氧化鐵皮粘在活塞桿上容易使油缸內(nèi)密封件劃傷，因此要做好油缸的防高溫和防氧化鐵皮工作，必要時(shí)可引一條水管進(jìn)行噴淋冷卻。由于換向頻繁并且鋼坯翻轉(zhuǎn)時(shí)沖擊大，對(duì)油路管夾要特別注意，發(fā)現(xiàn)有松動(dòng)要及時(shí)緊固。其次是充分利用停產(chǎn)間隙調(diào)整床體，減少不必要的運(yùn)動(dòng)阻力，保證床體運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。再就是正確調(diào)整齒條的升降和平移距離，盡量取最低值，減少其沖擊。最后要注意對(duì)各潤(rùn)滑點(diǎn)的巡檢，特別是車輪，潤(rùn)滑不到位要馬上處理，不可帶故障運(yùn)行。

4 效果

通過(guò)對(duì)翻轉(zhuǎn)冷床結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，使翻轉(zhuǎn)冷床的結(jié)構(gòu)得到簡(jiǎn)化，解決了第一煉軋廠方坯翻轉(zhuǎn)冷床不翻轉(zhuǎn)、鑄坯矯直效果差的難題，鑄坯運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性得到了保障，自行矯直效果明顯。檢修更換升降、橫移輪很方便，同時(shí)故障率大大降低，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，僅維修備件費(fèi)每年就可降低40萬(wàn)元以上，大修周期由一年延長(zhǎng)至4年，改進(jìn)前后的效果對(duì)比見(jiàn)表2。

表2 改進(jìn)前后的效果對(duì)比

5 結(jié)語(yǔ)

從方坯翻轉(zhuǎn)冷床的改進(jìn)及效果可以看出，一臺(tái)好的設(shè)備不僅要考慮其使用功能，而且要考慮其使用功能的可靠性、維護(hù)成本的經(jīng)濟(jì)性，以及發(fā)生故障后維修的方便性。實(shí)踐證明，通過(guò)優(yōu)化設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與安裝，加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)，提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性及穩(wěn)定性，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)得到了較大提高，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，對(duì)同類設(shè)備改進(jìn)具有一定的借鑒意義。

［1］周峰，許震.方坯連鑄翻轉(zhuǎn)冷床的改造與實(shí)踐.南方金屬，2003(6):30－32.

［2］濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì).第八版.北京:高等教育出版社，2006:5－6.

IMPROVEMENT OF BILLET TILTING COOLING BED AND EFFECT

Liu Wenjun Zhang Peng Du Zhenjun
(Anyang Iron and Steel Stock Co.，Ltd)

This paper analyses the remaining defects of billet walking cooling bed and proposes improvement measures.Significant technical and economic results have been achieved by optimizing the design and improvement，which provides reference for the same casting machine.

billet cooling bed improvement and effect failure analysis maintenance

2012—2—29