柳鋼轉(zhuǎn)爐1#方坯連鑄機(jī)翻鋼機(jī)優(yōu)化改造

張寶全，宋育仕，黃澤毅，全開勝

（廣西柳州鋼鐵集團(tuán)有限公司，廣西 柳州 545002）

柳鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼廠1#方坯7流連鑄機(jī)翻鋼機(jī)由上海新中設(shè)計(jì)，2007年投產(chǎn)使用，服役時(shí)間較長，后期故障頻繁，主要故障為撥抓軸裂、焊縫脫焊、滑架變形、轉(zhuǎn)動(dòng)阻力大；在目前高作業(yè)率、高效能的情況，不僅維護(hù)工作量大，而且影響產(chǎn)能發(fā)揮。在現(xiàn)行的雙周定修作業(yè)中，每次需安排3-4人維護(hù)作業(yè)8-12個(gè)小時(shí)，對翻鋼機(jī)撥抓軸的各種裂紋進(jìn)行補(bǔ)焊，軸承手動(dòng)加潤滑脂，變形滑架調(diào)整，各松動(dòng)連接螺桿緊固等大量的維護(hù)項(xiàng)目及工作；平常換包生產(chǎn)間隙，也要安排2人需要1-2個(gè)小時(shí)的工作量對翻鋼機(jī)進(jìn)行簡單維護(hù)處理，嚴(yán)重的在正常生產(chǎn)作業(yè)中，平均2-3個(gè)月出現(xiàn)1次撥抓軸焊縫處較大裂紋及油缸連接耳座處脫焊等故障造成降拉速處理；通過對如上故障的分析探討，決定對翻鋼機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改造。

1 工作原理

方坯連鑄坯在經(jīng)過火焰切割后，通過多級(jí)輸送輥道進(jìn)入翻鋼機(jī)輥道，紅外探頭計(jì)時(shí)按設(shè)定好的時(shí)長停止輸送，將鑄坯停到輥道末端，再由液壓系統(tǒng)電磁換向閥的得失電分別控制兩臺(tái)液壓缸活塞桿的同步伸出和收回，將水平?？康蔫T坯繞撥抓軸的中心向上逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°，頂開活動(dòng)滑軌至上方滑架，后活動(dòng)滑軌因自重下降搭接到滑架，完成上翻動(dòng)作后，液壓缸活塞桿收回帶動(dòng)撥抓軸順時(shí)針繞轉(zhuǎn)至水平輥道處，為下次翻鋼做準(zhǔn)備。

2 故障分析

（1）翻鋼機(jī)原設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)撥抓軸由撥抓軸一和撥抓軸二通過鼓形齒聯(lián)軸器連接，撥抓軸的直徑為130mm，每個(gè)流的撥抓軸由四個(gè)軸承座支撐，采用自潤滑軸承；此設(shè)計(jì)主要問題是撥抓軸較長，軸承座間距大，翻爪軸容易彎曲變形，同時(shí)自潤滑軸承的潤滑效果不佳，實(shí)際中任需手動(dòng)補(bǔ)油，軸承的磨損快，間隙大，翻鋼過程中常伴有異常抖動(dòng)，致使翻轉(zhuǎn)不平穩(wěn)，撥抓軸與液壓缸連接耳座焊縫也容易出現(xiàn)裂紋甚至斷裂。

（2）翻鋼機(jī)滑架因配套撥抓軸尺寸，原滑架相對單薄，由25mm厚鋼板制作而成，120mm高，485mm長，此部分滑架由高強(qiáng)度螺桿固定在底座上，與活動(dòng)滑軌相銜接；固定滑架設(shè)計(jì)單薄，強(qiáng)度不夠，活動(dòng)滑軌較長，沒有加強(qiáng)筋板；同時(shí)連鑄坯表面粗糙，推坯過程中，產(chǎn)生的較大摩擦力，常出現(xiàn)滑架向推鋼方向傾斜，活動(dòng)滑軌嚴(yán)重變形，多組滑架與活動(dòng)滑軌拼接的滑軌成波浪形，易引起推鋼過程中推鋼機(jī)受力不均，出現(xiàn)滑軌波峰處打抖跳齒等嚴(yán)重影響生產(chǎn)節(jié)奏的事故。

（3）翻鋼機(jī)支撐梁主要用于安裝撥抓軸及滑架；梁寬160mm，高900mm，由20mm厚鋼板焊接而成，從現(xiàn)場使用情況看，主要問題為整個(gè)支撐梁及上面滑架座顯得“瘦高”，同時(shí)滑架安裝支撐座強(qiáng)度不足，更易變形，直接影響滑架的水平。

3 優(yōu)化改造

綜合分析如上問題，決定對翻鋼機(jī)進(jìn)行整體優(yōu)化改造，改造內(nèi)容主要包括撥抓軸裝配、滑架、支撐梁進(jìn)行強(qiáng)度及結(jié)構(gòu)升級(jí)改造，保持原有液壓系統(tǒng)。

3.1 優(yōu)化翻鋼機(jī)撥抓軸結(jié)構(gòu)及布局

原撥抓軸設(shè)計(jì)單薄，將撥抓軸的直徑由130mm改為直徑220mm厚皮管制作，兩端聯(lián)軸器連接部分使用直徑180mm圓鋼制作，增加撥抓軸整體強(qiáng)度，避免重量超重而更改液壓缸系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備及參數(shù)。液壓缸連接耳座改為圓環(huán)式套在撥抓軸上再滿焊的制作方式，加大翻轉(zhuǎn)過程中承受扭矩的能力，解決翻轉(zhuǎn)過程中液壓缸連接耳脫焊問題；同時(shí)將原兩節(jié)撥抓軸組合改為三節(jié)撥抓軸通過兩個(gè)連軸器連接的三節(jié)組合方式，每節(jié)撥抓軸使用兩個(gè)軸承座支持，總共比原設(shè)計(jì)增加兩個(gè)支撐軸承座；此改造可使撥抓軸的徑向受力均勻，解決使用中的軸長而易變形問題；撥抓軸的改造見下圖1。

圖1 撥抓軸對比

4.2 改進(jìn)翻鋼機(jī)撥抓軸軸承及潤滑方式

一是將撥抓軸原自潤滑軸承改為調(diào)心滾子軸承，既保證了鑄坯長定尺而產(chǎn)生重載荷下，能承受較大徑向載荷，又能保證撥抓軸在惡劣高溫環(huán)境下因受熱發(fā)生輕微變形時(shí)，其良好的調(diào)心性能補(bǔ)償同軸度誤差而能正常轉(zhuǎn)動(dòng)；二是增加撥抓軸軸承潤滑管路，每根撥抓軸6個(gè)軸承座，通過1個(gè)6出口遞進(jìn)式干油分配器布置潤滑管路到各自流次的每個(gè)軸承座上，7個(gè)流次的撥抓軸再配合2個(gè)電磁給油箱集成接到連鑄機(jī)集中統(tǒng)一油脂潤滑系統(tǒng)，在潤滑系統(tǒng)中設(shè)定合適給油參數(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)潤滑，解決以往手動(dòng)打油耗時(shí)耗力，受人為不穩(wěn)定因素影響軸承過快磨損的弊端。

4.3 增強(qiáng)翻鋼機(jī)滑架、活動(dòng)滑軌及支撐梁強(qiáng)度

在將撥抓軸因強(qiáng)度而加大直徑后，配套撥抓軸的滑架結(jié)構(gòu)也相應(yīng)改變。首先加大滑架固定部分尺寸，從而縮短銜接活動(dòng)滑軌的尺寸，并在活動(dòng)滑軌的兩側(cè)增加筋板增加其強(qiáng)度，解決推鋼過程中水平滑架受粗糙鑄坯表面較大摩擦力而傾斜及活動(dòng)滑軌每次在完成鑄坯上翻后因自重下搭固定滑架過程中產(chǎn)生沖擊而使自生變形的問題；其次將撥抓軸、滑架的主要承載體支撐梁的寬度由原先164mm加大到250mm，滿足了撥抓軸的安裝空間，同時(shí)增加撥抓軸、滑架的支撐面積，增加其載荷能力，解決支撐梁上焊接的滑架安裝支撐座“瘦高”易傾斜、滑架及活動(dòng)導(dǎo)軌易變形、整條滑架不水平的問題。

4.4 確定翻鋼機(jī)調(diào)整間距、計(jì)算液壓缸及撥抓軸連接耳座的極限位置

原設(shè)計(jì)鑄流間距1200mm，各流翻鋼機(jī)在鑄流中心偏50mm位置安裝，不在正中心；改造后，撥抓軸、支撐梁、滑架都因增加強(qiáng)度對各尺寸進(jìn)行加大，原翻鋼液壓缸活塞桿耳環(huán)與撥抓軸的連接耳座的尺寸及原各流翻鋼機(jī)安裝位置都已不適合，通過現(xiàn)場分析及其他設(shè)備空間綜合考量，采取將各流翻鋼機(jī)橫移50mm，安裝于鑄流中心是干涉最少，最優(yōu)方案；原液壓缸固定底座與撥抓軸的中心距也將會(huì)因此增大50mm，在確定各流翻鋼機(jī)中心與鑄流中心線的位置關(guān)系后，液壓缸在整個(gè)翻鋼過程中，下安裝鉸點(diǎn)固定不變，活塞桿上耳環(huán)則隨行程而變化；具體為活塞桿收回時(shí)，上耳環(huán)中心在以下安裝固定鉸點(diǎn)為圓心，活塞桿及連接頭總長度1285mm為半徑的圓弧上，活塞桿按行程360mm伸出時(shí)，上耳環(huán)中心點(diǎn)則在活塞桿及連接頭和行程長度之和1645mm為半徑的圓弧上，通過360mm為弦長計(jì)算出圓的半徑約等于254mm并畫圓，與兩條弧線相交點(diǎn)即為撥抓軸的液壓缸連接耳座的兩個(gè)極限位置，旋轉(zhuǎn)角度此時(shí)為91°，見下圖2。

圖2 舊液壓缸與撥抓軸耳座位置

通過以上各種優(yōu)化，最終確定了撥抓軸與液壓缸連接耳座尺寸位置，完成改造部分及利舊部分的結(jié)合，最終改造優(yōu)化前后翻鋼機(jī)對比見下圖3。

圖3 優(yōu)后翻鋼機(jī)對比

5 改造后效果

（1）降低勞動(dòng)強(qiáng)度方面，雙周定修翻鋼機(jī)維護(hù)人員由原來4人的工作量減少為2人工作量，換包等停機(jī)間隙無需再特意安排人員維護(hù)。

（2）提速方面，2019年改造完成后，都未出現(xiàn)生產(chǎn)過程中因翻鋼機(jī)故障需要維護(hù)而降拉速處理的情況，也為方坯1#機(jī)拉速從19m/min提升到21m/min提供基礎(chǔ)條件。

（3）故障方面，改造后，翻鋼機(jī)設(shè)備實(shí)現(xiàn)全年零故障。

6 結(jié)語

針對翻鋼機(jī)在現(xiàn)場運(yùn)行中出現(xiàn)的故障，以解決問題為導(dǎo)向，參考國內(nèi)優(yōu)秀改造案例，充分對翻鋼機(jī)主要部件撥抓軸、滑架、活動(dòng)滑軌、支撐梁的強(qiáng)度及布局進(jìn)行優(yōu)化改造并最大限度保留現(xiàn)場原有液壓傳動(dòng)設(shè)備，減少改造成本投入為前提下，充分發(fā)揮一線技術(shù)工作人員的主觀能動(dòng)性，集思廣益，在1#方坯連鑄機(jī)翻鋼機(jī)進(jìn)行改造，并取得如下成果。

（1）通過對撥抓軸的結(jié)構(gòu)優(yōu)化及強(qiáng)度升級(jí)改造，增加了撥抓長軸的強(qiáng)度及抗變形能力，使翻鋼機(jī)更好的適應(yīng)現(xiàn)場高溫、重載、易腐蝕的惡劣工況。

（2）撥抓軸傳動(dòng)軸承及潤滑方式的改進(jìn)，滑架、活動(dòng)滑軌、支撐梁的強(qiáng)度提升，增加了設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，減少了故障點(diǎn)，降低了一線工作人員的維護(hù)強(qiáng)度。

（3）撥抓軸油缸安裝耳座位置及翻鋼機(jī)中心線的重新定位，最大限度的發(fā)揮原有設(shè)備價(jià)值，合理利舊，減少改造成本。

翻鋼機(jī)做為方坯連鑄機(jī)重要組成部分，各個(gè)流相互銜接，單個(gè)流次的故障都會(huì)影響整臺(tái)連鑄機(jī)的節(jié)奏及后續(xù)推鋼機(jī)的正常運(yùn)行甚至因此而非停，因此各個(gè)流的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要；本次翻鋼機(jī)適應(yīng)現(xiàn)場生產(chǎn)工況的改造，從制約設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的撥抓軸、滑架、旋轉(zhuǎn)支撐、活動(dòng)滑軌、支持梁、安裝位置等因素入手，解決了以往生產(chǎn)中出現(xiàn)的故障及隱患，通過一年多的運(yùn)行效果看，不管是從減少設(shè)備的故障方面還是降低現(xiàn)場工人的維護(hù)量都達(dá)到預(yù)期改造效果。