板坯連鑄機振動裝置故障分析及改進措施

夏華剛 沈根榮

(新余鋼鐵集團有限公司 江西新余338001)

板坯連鑄機振動裝置故障分析及改進措施

夏華剛①沈根榮

(新余鋼鐵集團有限公司 江西新余338001)

介紹了新鋼公司的4#板坯連鑄機振動裝置的精度控制和工藝要求，對運行出現(xiàn)的故障進行了分析，并提出了改進措施和方案，對相同連鑄機的振動裝置精度的調(diào)節(jié)和控制具有較好的借鑒作用。

板坯連鑄機 振動裝置 輥子對中裝置 導(dǎo)向裝置

1 前言

結(jié)晶器是一個水冷的鋼錠模具，是連鑄機非常重要的部件，鋼液在結(jié)晶器內(nèi)冷卻、初步凝固成型，且形成一定的坯殼厚度。這一過程是在坯殼與結(jié)晶器壁連續(xù)、相對運動下進行的。結(jié)晶器振動裝置的目的就是保證結(jié)晶器上下振動，周期性地改變著液面與結(jié)晶器壁的相對位置，有利潤滑油和保護渣向結(jié)晶器壁與坯殼間滲漏，從而改善潤滑條件，減少拉坯摩擦阻力和粘結(jié)的可能，使得連鑄得以順行。

結(jié)晶器振動裝置按傳動方式分機械振動、液壓振動、電動缸振動。機械振動分短臂四連桿機械振動、四偏心輪機械振動、差動齒輪輪式機械振動；液壓振動又分單伺服油缸液壓振動，雙伺服油缸液壓振動；電動缸振動分雙電動伺服缸振動和四聯(lián)裝電動伺服缸振動。新余鋼鐵集團公司第一煉鋼廠的4#板坯連鑄機是引進的技術(shù)及設(shè)備，其中結(jié)晶器振動采用雙伺服油缸液壓振動裝置如圖1所示，振幅、頻率和振動波形可動態(tài)調(diào)整，以提高結(jié)晶器壁與鑄坯之間的潤滑效率并減少振痕深度，改善板坯表面質(zhì)量。其主要參數(shù)如下：振幅：1～±6mm；頻率：25次/min～400次/min。整個振動裝置主要由固定框架、活動框架、輥子對中裝置、支架導(dǎo)向裝置、伺服油缸液壓系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻水管路系統(tǒng)七大部分組成。

2 振動裝置問題分析

1)因結(jié)晶器是連鑄設(shè)備的“心臟”，結(jié)晶器振動裝置就相當于“起搏器”，它的安裝精度和運行精度直接影響生產(chǎn)的正常運行和鑄坯質(zhì)量的好壞。新鋼4#板坯連鑄機結(jié)晶器振動裝置要求安裝精度必須達到0.1mm以內(nèi)，振動偏擺≤±0.15mm，伺服液壓缸的同步性≤0.3mm。但是設(shè)備在長期使用過程中發(fā)現(xiàn)：從安裝好后連續(xù)生產(chǎn)使用一年后結(jié)晶器振動偏擺動從≤±0.05mm逐漸上升到±0.20mm，連續(xù)生產(chǎn)使用兩年后伺服液壓缸的同步性從≤0.15mm逐漸上升到0.3mm，鑄坯橫裂紋發(fā)生率增加，漏鋼事故增加。為此，主要對振動裝置以下幾方面問題進行檢查、分析。

圖1 結(jié)晶器振動裝置

(1)結(jié)晶器振動活動框架精度的控制主要是保證活動框架的水平度和垂直度，而振動活動框架水平度和垂直度的精度，主要是由內(nèi)弧和外弧輥子對中裝置和靠輪及導(dǎo)向裝置的尺寸精度來保證，但在正常生產(chǎn)過程中，振動頻率達到120～180次/min，內(nèi)弧和外弧輥子對中裝置及靠輪和導(dǎo)向裝置的磨損是必然的，對下線后的內(nèi)外弧輥子對中裝置拆解后測量，有不同程度的磨損(使用1年，磨損程度0.1mm～0.45mm)，所以振動裝置使用一段時間后，測量振動偏擺有明顯上升，但原設(shè)計只能對外弧輥子對中裝置進行調(diào)節(jié)，內(nèi)弧輥子對中裝置無調(diào)節(jié)裝置，無法調(diào)整補償磨損量，也就無法保證振動活動框架水平度，影響結(jié)晶器振動精度，也影響結(jié)晶器與零段對弧，對鑄坯的質(zhì)量有較大影響。

(2)結(jié)晶器振動兩側(cè)活動框架的同步性主要取決于振動伺服油缸的同步性。振動伺服油缸的同步性是由伺服閥進行控制的，原來只對振動伺服油缸的同步性進行實時監(jiān)控，沒有對伺服閥和油缸的狀態(tài)進行檢查、調(diào)整，造成振動故障頻發(fā)，同步性精度要求達不到工藝生產(chǎn)的要求。

(3)不論是更換結(jié)晶器振動裝置中的內(nèi)外弧輥子對中裝置、靠輪導(dǎo)向裝置，還是更換振動伺服油缸，檢修調(diào)整一次都需要大量人員連續(xù)24小時作業(yè)，檢修時間緊，人員勞動強度大，而鑄機長時間的檢修對整個生產(chǎn)計劃造成較大影響。

2)所以如何保證結(jié)晶器振動裝置運行精度是保證生產(chǎn)正常運行和鑄坯質(zhì)量的好壞的關(guān)鍵。

3 改進方法和措施

為滿足鑄坯質(zhì)量的要求和生產(chǎn)的順行，便于對結(jié)晶器振動裝置的檢查和精度調(diào)整，減少非計劃性檢修和人員的勞動強度，必須對其進行改造，并重新梳理調(diào)整檢修程序，通過實踐和總結(jié)，實施如下兩項改進措施。

1)內(nèi)弧輥子對中裝置重新設(shè)計(如圖2)，使內(nèi)外弧輥子對中裝置有磨損時，可同時對中裝置進行調(diào)節(jié)，補償磨損量，保證振動活動框架的水平度。原設(shè)計的內(nèi)弧輥子對中裝置無法進行調(diào)節(jié)，為此拆解更換下線的內(nèi)弧輥子對中裝置,發(fā)現(xiàn)該裝置內(nèi)部是由2塊導(dǎo)向板和1塊活動板組成，而且活動板與導(dǎo)向板之間是靠公差配合的，沒有任何固定連接，所以當磨損后會產(chǎn)生縫隙，造成振動偏擺變大。所以，考慮消除間隙，即在內(nèi)弧輥子對中裝置一側(cè)銑槽，使其既能放置調(diào)整墊片，消除間隙，但又必須避開固定螺栓的位置，不能影響該裝置的固定。通過重新設(shè)計的內(nèi)弧輥子對中裝置的上線使用，能夠方便快捷的調(diào)整內(nèi)弧輥子對中裝置產(chǎn)生的間隙，保證振動活動框架的水平度和振動偏擺的精度。

圖2 內(nèi)弧輥子對中裝置改進圖

2)對振動裝置的檢測、調(diào)整方法重新進行優(yōu)化。優(yōu)化了內(nèi)外弧輥子對中裝置的檢測調(diào)整方法；振動靠輪和導(dǎo)向裝置的檢測調(diào)整方法；制定了振動位置傳感器的標定方法；及振動伺服油缸的檢測和調(diào)整方法等，有效地縮短了檢修調(diào)整時間，由原來的檢測調(diào)整24小時/次，減少到8小時/次，減輕了員工的勞動強度，使檢修作業(yè)和生產(chǎn)計劃更加順暢。

4 實施后效果

從實施改進調(diào)整后，鑄坯質(zhì)量穩(wěn)定，鑄坯表面裂紋發(fā)生率大大下降，板材裂紋非計劃率從2014年1～5月的1.9%，降到6～10月的1.35%，鑄坯綜合合格率由2014年1～5月的99.56%提高到6～10月的99.80%。按月產(chǎn)量11.1萬t，正品與次品差價400元/t進行測算，可增加直接經(jīng)濟收益10.656萬元/月。

同時鑄坯質(zhì)量提高可減少補煉補軋，提高產(chǎn)品在用戶心中形象。并且檢修效率大大提高，原振動裝置精度調(diào)整更換，需10～12人連續(xù)檢修作業(yè)24小時才能完成，改進后，現(xiàn)在只須4～5人連續(xù)檢修作業(yè)8小時就能完成。精度控制更穩(wěn)定，設(shè)備可開動率明顯提高，勞動強度大幅降低，為企業(yè)提高了經(jīng)濟效益和社會效益。

[1]劉芳，張亞東.新鋼4#板坯連鑄機工藝設(shè)計[J].鋼鐵技術(shù)，2005(4):3-5.

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[3]張洪波.薄板坯連鑄工藝技術(shù)基礎(chǔ)的評述[J].鋼鐵，2002(4)：71-73.

[4]李運華， 王占林， 陳棟梁等.連鑄結(jié)晶器電液伺服振動波形系統(tǒng)的開發(fā)研究[J].機床與液壓，1998(3)：4-6.

[5]王延公，周亞輝.板坯連鑄液壓振動技術(shù)的特點及其發(fā)展前景[J].冶金設(shè)備，1998(8)：32-33.

Failure Analysis and Improvement Measures of Vibration Device for Slab Continuous Casting Machine

Xia Huagang Shen Genrong

(Xinyu Iron and Steel Group Co., Ltd., Xinyu338001)

The precision control and process requirements of slab continuous casting machine vibration device are introduced in Xinyu Iron and Steel Co., Ltd, and the faults of running are analyzed. The improving measures and schemes have been put forward, the same continuous casting machine vibration device precision regulation and control has good use for reference.

Slab caster Vibration device Roller centering device Guide device

夏華剛，男，1981年出生，畢業(yè)于東北大學(xué)控制工程學(xué)院，碩士，工程師，現(xiàn)任職于新鋼公司第一煉鋼廠板坯車間副主任

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10.3969/j.issn.1001-1269.2015.05.018

2015-05-13)