某鋼廠連鑄機(jī)輥道系統(tǒng)優(yōu)化改造

王東升

（山鋼集團(tuán)日照有限公司，山東 日照 276805）

某鋼廠連鑄機(jī)輥道系統(tǒng)優(yōu)化改造

王東升

（山鋼集團(tuán)日照有限公司，山東 日照 276805）

本文主要介紹了某鋼廠連鑄機(jī)輥道系統(tǒng)支撐梁變形及銹蝕嚴(yán)重等設(shè)備缺陷造成連鑄機(jī)輥道系統(tǒng)故障率較高，存在較大的設(shè)備及安全隱患，嚴(yán)重制約了整個(gè)連鑄機(jī)的生產(chǎn)順行。通過(guò)對(duì)輥道系統(tǒng)進(jìn)行重新優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用箱型輥道支撐梁和一體式側(cè)導(dǎo)板等措施，有效解決了輥道系統(tǒng)存在的缺陷，采用Solidworks S i m u l a t o r軟件對(duì)重新設(shè)計(jì)的輥道支撐梁進(jìn)行力學(xué)校驗(yàn)，其力學(xué)性能完全滿足需要。

輥道；支撐梁；側(cè)導(dǎo)板

某鋼廠連鑄機(jī)輥道系統(tǒng)因設(shè)計(jì)缺陷，輥道支撐梁在使用1年后即出現(xiàn)變形及銹蝕嚴(yán)重現(xiàn)象，存在較大的安全及設(shè)備隱患。輥道系統(tǒng)所存在的問(wèn)題，嚴(yán)重制約了連鑄機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，給整條生產(chǎn)線帶來(lái)了被動(dòng)局面，為有效解決輥道系統(tǒng)存在的問(wèn)題，需對(duì)輥道系統(tǒng)進(jìn)行重新優(yōu)化設(shè)計(jì)，以保障連鑄機(jī)生產(chǎn)順行。

1 設(shè)備構(gòu)造

本連鑄機(jī)的輥道系統(tǒng)共分為切前輥道、切后輥道、引錠桿存放輥道以及出坯輥道，采用集中鏈條變頻傳動(dòng)。由輥?zhàn)又瘟?、輥道橫梁、傳動(dòng)系統(tǒng)、輥?zhàn)蛹皞?cè)導(dǎo)板等組成。輥?zhàn)虞S承座和輥?zhàn)臃謩e采用通水和噴水冷卻的方式，輥?zhàn)虞S承采取集中干油潤(rùn)滑。

2 存在的問(wèn)題及原因分析

（1）輥道支撐梁（如圖1所示）采用槽鋼作為主梁，主梁無(wú)冷卻。在輥?zhàn)永鋮s水及連鑄坯高溫輻射的作用下，易導(dǎo)致支撐梁銹蝕、變形現(xiàn)象的發(fā)生，同時(shí)由于銹蝕，支撐梁的強(qiáng)度降低，會(huì)帶來(lái)安全隱患。

（2）輥?zhàn)拥睦鋮s系統(tǒng)是通過(guò)軟管連接主管路與輥?zhàn)虞S承座，以實(shí)現(xiàn)冷卻水的進(jìn)入。由于此軟管所處的環(huán)境較為惡劣，造成軟管因漏水需要頻繁的更換，造成較大的經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)。而在生產(chǎn)過(guò)程中，又無(wú)法及時(shí)地對(duì)其進(jìn)行點(diǎn)檢、更換，勢(shì)必會(huì)進(jìn)一步加劇軸承座由于冷卻不到位而造成“抱死”事故的發(fā)生，同樣會(huì)造成備件的大量浪費(fèi)。另外，在進(jìn)行更換輥?zhàn)幼鳂I(yè)時(shí)，需要對(duì)此軟管進(jìn)行拆、裝作業(yè)，同時(shí)受到側(cè)導(dǎo)板結(jié)構(gòu)的限制造成在此處的作業(yè)十分困難，從而導(dǎo)致拆、裝軟管困難，因此造成更換輥?zhàn)幼鳂I(yè)的步驟復(fù)雜，需要對(duì)側(cè)導(dǎo)板以及冷卻軟管進(jìn)行拆、裝作業(yè)等，造成更換輥?zhàn)幼鳂I(yè)的時(shí)長(zhǎng)較長(zhǎng)，增加了檢修作業(yè)的難度，造成大量人力的浪費(fèi)。

（3）輥道側(cè)導(dǎo)板（如圖2所示）設(shè)計(jì)的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，通過(guò)兩個(gè)螺栓固定在輥道梁上，且此兩螺栓之間的距離也較大，在鑄坯通行過(guò)程中，由于連鑄坯運(yùn)行過(guò)程中的“跑偏”，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)連鑄坯碰撞側(cè)導(dǎo)板，造成固定螺栓的松動(dòng)，每次都需要利用停機(jī)對(duì)其進(jìn)行檢查緊固；同時(shí)由于側(cè)導(dǎo)板采用的是薄壁鋼板，在連鑄坯的高溫輻射下，同時(shí)由于連鑄坯的摩擦等各種因素的影響，側(cè)導(dǎo)板極易出現(xiàn)裂紋，導(dǎo)致漏水，需經(jīng)常對(duì)側(cè)導(dǎo)板進(jìn)行更換或焊補(bǔ)，造成人力及備件的嚴(yán)重浪費(fèi)。如若更換或焊補(bǔ)不及時(shí)，當(dāng)有冷卻水噴濺到連鑄坯上，就會(huì)影響連鑄坯的質(zhì)量。

圖1 引錠桿輥道支撐梁截面結(jié)構(gòu)示意圖

3 輥道系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

（1） 整體箱型結(jié)構(gòu)輥道支撐梁的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。采用如圖3所示的整體箱型結(jié)構(gòu)型式的輥道支撐梁。為最大限度減少改造的工程量及投資費(fèi)用，充分利用原設(shè)備的基礎(chǔ)，在保證輥道支撐梁安裝尺寸不變的情況下，為增加輥道支撐梁整體的強(qiáng)度，采用厚度為16 mm的鋼板（材質(zhì)采用16 Mn）焊接成箱體的結(jié)構(gòu)作為輥道的支撐梁，且箱體內(nèi)部通水已對(duì)支撐梁進(jìn)行冷卻，防止支撐梁的受熱變形，同時(shí)單獨(dú)設(shè)計(jì)冷卻水進(jìn)水管道。各輥?zhàn)娱g距保持不變。為降低輥道側(cè)導(dǎo)板的整體高度，以增強(qiáng)側(cè)導(dǎo)板的穩(wěn)定性，在兩輥?zhàn)娱g設(shè)計(jì)安裝側(cè)導(dǎo)板安裝支座用于側(cè)導(dǎo)板的安裝，將側(cè)導(dǎo)板的安裝支座與輥道支撐梁焊接為一體，同時(shí)兩側(cè)的側(cè)導(dǎo)板底座通過(guò)兩塊鋼板焊接相連，以增加側(cè)導(dǎo)板安裝支座的穩(wěn)定性和整體的強(qiáng)度，在側(cè)導(dǎo)板底座上設(shè)計(jì)側(cè)導(dǎo)板安裝孔，用于側(cè)導(dǎo)板的安裝。

圖2 輥道側(cè)導(dǎo)板結(jié)構(gòu)示意圖

（2） 輥道冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。在原輥道冷卻水的主管道上由直徑為50 mm的鋼管引入冷卻水至每組輥道，管道的末端位于每組支撐梁的前端位置，并加設(shè)閥門(mén)控制輥道流量，同時(shí)方便輥道系統(tǒng)的檢修。

為便于更換輥?zhàn)樱瑴p少更換工作的工作量，提高工作效率，對(duì)輥?zhàn)永鋮s系統(tǒng)進(jìn)行重新的優(yōu)化設(shè)計(jì)，取消原輥?zhàn)舆M(jìn)水軟管，改由支撐梁引入冷卻水以對(duì)輥?zhàn)舆M(jìn)行冷卻。以軸承座上的進(jìn)水孔距離軸承座中心確定支撐梁兩側(cè)輥?zhàn)舆M(jìn)水孔的位置，同時(shí)為防止輥?zhàn)舆M(jìn)水孔處因密封問(wèn)題漏水，在支撐梁上增設(shè)密封槽，采用O型密封圈對(duì)其進(jìn)行密封。重新設(shè)計(jì)的輥道系統(tǒng)冷卻水循環(huán)為冷卻水由管道進(jìn)入輥道支撐梁對(duì)支撐梁進(jìn)行冷卻，當(dāng)支撐梁水箱內(nèi)水滿后，通過(guò)輥?zhàn)恿荷系妮佔(zhàn)拥鬃走M(jìn)入輥?zhàn)虞S承座，對(duì)軸承座冷卻后，再由軸承座上的出水孔噴濺到輥?zhàn)拥膬?nèi)部對(duì)輥?zhàn)舆M(jìn)行冷卻。

在進(jìn)行輥?zhàn)痈鼡Q作業(yè)時(shí)，只需要對(duì)密封圈進(jìn)行更換，不需要對(duì)輥?zhàn)永鋮s水管進(jìn)行拆、裝作業(yè)，從而減少了更換輥?zhàn)幼鳂I(yè)的工作量。

圖3 改造后的輥道支撐梁結(jié)構(gòu)示意圖

4 輥道支撐梁系統(tǒng)力學(xué)校驗(yàn)

4.1 載荷特點(diǎn)

支撐梁所受的載荷主要都是來(lái)自于鑄坯的重量。根據(jù)輥道運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)，在正常生產(chǎn)中，輥道上只有一根鑄坯通行；當(dāng)輥道系統(tǒng)出現(xiàn)故障或在處理尾坯時(shí)，輥道上才會(huì)出現(xiàn)存滿鑄坯，而在此種情況下支撐梁承受的載荷為最大，因此只需要在此時(shí)對(duì)支撐輥道梁進(jìn)行力學(xué)校驗(yàn)即可。

4.2 建模

采 用Solidworks Simulator軟件對(duì)支撐輥道梁進(jìn)行靜應(yīng)力校驗(yàn)。使用Solidworks對(duì)支撐梁建模如圖4所示。支撐梁采用的是鋼板焊接箱型結(jié)構(gòu)，材料為16 Mn。

圖4 切后支撐輥道梁模型

圖5 切后輥道支撐梁應(yīng)力分析結(jié)果

圖6 切后輥道支撐梁位移分析結(jié)果

4.3 切后輥道支撐梁Simulator軟件分析結(jié)構(gòu)

通過(guò)S i mu l a t o r軟件對(duì)支撐梁進(jìn)行靜應(yīng)力分析，其應(yīng)力及位移分析分別如圖5、圖6所示。

由圖5可知支撐梁的各處應(yīng)力均小于其屈服強(qiáng)度（345 MP a）。由圖6可知支撐梁的最大位移為0.3231 mm，小于±0.5 mm（根據(jù)《冶金機(jī)械設(shè)備安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》要求要求輥道各輥的標(biāo)高極限偏差為±0.5 mm），且發(fā)生在支撐輥道梁中間位置。綜上所述，支撐輥道梁的設(shè)計(jì)改造方案可行。

5 結(jié)語(yǔ)

對(duì)連鑄機(jī)輥道系統(tǒng)的重新優(yōu)化設(shè)計(jì)，大大提高了輥道系統(tǒng)相關(guān)備件的使用壽命，降低了輥道系統(tǒng)的故障率和維護(hù)量，同時(shí)方便了輥?zhàn)痈鼡Q作業(yè)。

一體式輥道側(cè)導(dǎo)板的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，節(jié)省了大量的維修工作量，同時(shí)采用此種側(cè)導(dǎo)板給更換輥?zhàn)訋?lái)了方便。箱型輥道支撐梁的設(shè)計(jì)以及應(yīng)用，有效抑制了輥道支撐梁長(zhǎng)期受高溫鑄坯的熱輻射下所產(chǎn)生的變形，消除了因變形及銹蝕所帶來(lái)的安全及設(shè)備隱患。

[1]汪海濤.冶金機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 香港：中國(guó)科技文化出版社，2006：1088-1097.

[2]董振堂.連鑄機(jī)械設(shè)備操作、維修及常見(jiàn)故障處理與自動(dòng)化控制實(shí)用手冊(cè)[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，2007:16-17.

[3]陳家祥.連續(xù)鑄鋼手冊(cè)[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，1995:485-503.

[4]王忠民.連鑄板坯的粘彈性板模型及鼓肚變形分析[J]. 機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2001（2）：66-69.

T K 11

：A

：1671-0711（2017）12（下）-0044-03