《论文》浅论小方坯连铸机扇形段的整体快换结构.doc

浅论小方坯连铸机扇形段的整体快换结构浅论小方坯连铸机扇形段的整体快换结构中冶东方北雷连铸公司 高翔一、引言小方坯连铸机，是指生产铸坯断面在150x150mm以下的连铸机，最小断面为50x50mm。小方坯连铸机由于铸坯断面较小，冶金长度较短，一般不超过10m，因此铸坯鼓肚变形而造成的生产缺陷并不是主要矛盾。二次冷却区（扇形段部分）结构比较简单。通常仅在扇形段的上部喷水冷却铸坯，而下部则不需要冷却；其次在整个扇形段区域不设置或少设置几对夹辊。二次冷却区支承导向装置主要用来支承引锭杆1。引锭杆为刚性引锭杆。（图一为原有小方坯连铸机的扇形段2）目前国内小方坯连铸机多采用这种形式的扇形段。这种扇形段结构简易，成本低廉，但由于扇形段本体设备直接用地脚螺栓定位于土建基础上，而土建施工又极易产生误差，所以不能保证扇形段的安装精度，特别是不能保证对中要求，使得二冷喷淋效果不好，影响了铸坯质量；更换喷淋水配管需要在二冷室操作，工人劳动强度大，检修精度低；并且这种喷淋水配管的布置针对的铸坯断面单一，对生产不同断面的铸坯显得力不从心，不能适应现代铸钢生产的要求。而从现场实地反馈回来的情况反映，由于二冷室环境很差，设备本体没有水冷，受热很容易发生变形，其后果都将直接影响铸坯质量，严重时甚至会影响送引锭杆。二、市场分析近些年来连铸的发展从提高生产率和节能的目的出发，一直在进行铸造高速化、自动化的努力。而提高生产率的最直接方式便是提高设备连续使用寿命，在有限的检修时间内，减少工人安装、维修的劳动强度的，同时保证设备安装的精度。并且，在当前的实际生产经营中，钢厂根据市场需求，同一台连铸机要经常更换生产不同尺寸的铸坯，甚至是生产不同坯型，不同规格的铸坯，达到“一机多用”的功能。对我们的而言便要考虑设计的兼容性。比如天津某钢厂在签定合同时便要求我们的连铸机既能满足150x150小方坯断面的生产，也能适应的某些大方坯断面生产。本设计便是基于上述理念，为适应市场需要而专门研发的一种小方坯连铸机扇形段的快换结构。这种结构，不但要克服小方坯原有结构的一些弊端，而且要考虑到不同坯型的兼容性，将不同连铸机机型的优点结合起来。三、技术基础为达成上述要求，我们借鉴了大方坯连铸机可整体更换导向段的先进结构。在原有的大方坯连铸机扇形段设计中，因为铸坯断面大，要求设备要有足够的刚性以保证其对铸坯质量的要求。而伴随着设备刚性的增加，扇形段自身的重量也在增加，这对设备的安装精度是个不小的考验。为此大方坯连铸机的扇形段通常设计为整体框架，再加上我公司研发的关于扇形段方面的快换结构，开发了适用小方坯连铸的可快速更换的扇形导向段方案，克服了以上缺陷。扇形段实现了本体框架水冷，内部设有水槽；框架周围设有可调整的四面导向辊；导向辊的轴承座内配有油气润滑的滚动轴承，保证了设备的刚性和导向辊在恶劣环境下的灵活转动，从而提高铸坯的外部质量；扇形段二段框架设计有两组（四个）滑轮式的导向，通过与扇形二段支撑框架的导轨配合，引导扇形段到达挂点位置，通过挂点处的调整装置保证对中的要求。扇形一段在安装时则直接由吊具将其与位于结晶器振动台架上的挂点相配合，通过挂点处的调整装置实现精确调整。喷淋水冷却系统直接安装在扇形段设备本体上，具有足够的刚度，加上良好的二冷配水技术，对提高铸坯的内部质量会有显著提高。而这些改进对于厂家生产一些特殊钢种，显然也是至关重要的。四、具体实施方案如（图二）所示，即为本设计方案的示意图。3结晶器振动台架与扇形二段支撑框架通过地脚螺栓固定于土建基础之上，分别作为与扇形一段和扇形二段定位的基础。结晶器振动台架上端的结晶器支撑框架为U形设计，这样便可以在外弧侧让出足够的空间，在扇形一段与扇形二段实施安装和吊出时方便操作。同时结晶器振动台架设有两组定位轴，作为与扇形一段连接的挂点，支撑扇形一段。扇形二段支撑框架内部设计有导轨，与扇形二段内侧两组（共四个）导向轮配合，可将扇形二段引导至挂点处与扇形二段支撑框架固定。导向轮和导轨之所以均在与内侧布置，是为了安装时避开位两设备于外侧的挂点，使其容易安装。扇形一段与扇形二段本体结构类似，整体框架内部设计有水槽，在生产过程中内部通水，实现本题框架内部的水冷。这样在设备生产过程中，在高温、高湿的环境下，可使设备处于一个相对较底的温度内运行，从而保证了设备在长时间运行过程中有足够的刚性，不会发生变形，影响生产。扇形段内、外弧侧布置有夹辊，夹辊的作用是支承由结晶器拉出来的铸坯，同时引导铸坯沿弧形线辊道平稳地向前移动，并将铸坯夹住。在生产大断面铸坯（如：大方坯）时，夹辊在内、外弧侧两两互相对应，设计为连续矫直，这样可克服铸坯中未凝固钢水的静压力作用，消除铸坯鼓肚现象，在生产小方坯时，由于不需考虑铸坯鼓肚的情况，内弧侧的夹辊可根据实际情况拆去。扇形段左、右两侧设有导向辊，导向辊的作用是在送引锭杆时保证其中心位置正确，同时保证铸坯在拉送过程中不会跑偏。在生产小断面铸坯时，因为其调整量不大，导向辊可根据实际生产需要选择拆除或只保留部分导向辊即可；扇形一、二段各设计有两组（四个）挂钩，在安装时起定位作用；挂钩处设计有导向装置，可做精细调整。冷却水配管安装于扇形段框架的四周，其下部与扇形段框架通过卡套联接，作为喷淋冷却水的进水口；上部是密封状态，由定位销与扇形段框架固定。这些连接方式（卡套与定位销）均为方便拆装设计，而且能保证安装精度高。冷却水喷嘴与扇形段夹辊间隔中布置，在生产不同断面铸坯时，可调整喷嘴长度，设计与铸坯相对应布置的冷却水配管，并实现快速更换。整体冷却水的流程为：外部车间冷却水扇形一、二段框架（扇形段内部水冷框架）冷却水配管（下部卡套端进入）铸坯喷淋水（喷嘴喷出）。这样设计的冷却水流程，其优点是水口数量少（每部分扇形段只要一个进水口，不用留有回水口），减少了事故隐患点，也降低了设备成本与工人的劳动强度。但这种设计也有它的局限性，冷却水需保证一定的纯净度，不然设备长期运转容易造成管路的堵塞。扇形二段与扇形一段不同的是内部设计有导向轮，其作用前面已经叙述过。如上所述，扇形一、二段安装时用专用吊具由结晶器振动上端U形口往下送入，分别与结晶器振动台架和扇形二段支撑框架在挂点处固定，像这样与机械设备固定的连接精度与原设计直接固定于土建基础的连接精度相比将有显著提高，而扇形段整体式吊装、冷却水配管可更换的设计对快速更换效果也很明显。五、技术特点l 小方坯坯连铸机的扇形段部分采用线外整体对弧方式，在检修或更换之前便可提前准备好备件。从而提高了设备安装的精度，节省了线上安装的时间，提高了作业率，最终影响到连铸坯的产量。l 扇形二段内侧设计有两组（共四个）导向轮，安装时导向轮通过与扇形二段支撑上面的导轨配合将扇形二段的两组（共四个）挂钩引导至挂点，从而与二段支撑上的定位轴配合固定。既方便安装，又起到了连铸机线上对中的作用。l 在扇形一段和扇形二段的挂点处分别设计有调节装置（两组，共四个），调节装置是由支撑板及调节螺栓组成，通过对调节螺栓的控制，可实现对扇形段顶起与拉紧两个方向的调整。其作用是实现对扇形一段和扇形二段的调整，保证扇形段在外弧侧的安装精度。l 小方坯坯连铸机的扇形段部分采用了框架水冷，从而保证设备在高温等恶劣环境下有足够刚性，不易发生变形，影响设备精度。框架上设有可调整的四面导向辊、配有油气润滑的滚动轴承，保证了铸坯导向辊在恶劣环境下的灵活转动。l 冷却水配管布置在扇形段框架4周，与扇形段框架下部通过卡套联接、上部由定位销固定。当需要更冷却水配管时，可以做到在不影响扇形段框架的前提下，实现单体设备的快速拆装，减少工人劳动强度，提高作业率。l 在浇注不同断面的铸坯时，可通过更换不同尺寸的冷却水配管达到与之相配合。每种断面可预先作好相应的冷却水配管备件，待需要时直接更换在扇形段上即可。l 在浇注不同钢种、不同铸坯定尺时，扇形段喷林水的冷却强度可通过修改冷却水配管的比水量来调节，即：在单位时间内消耗的冷却水量与通过而次冷却去的铸坯重量的比值，单位为升/公斤钢，从而达到最佳的效果。l 引锭杆为柔性引锭杆。可适应多种断面的铸坯，并且方便存放与送引锭。六、结语本设计可谓是对小方坯连铸机扇形段的一次大胆的创新尝试，尽管目前的应用范围并不是很广泛，设计也有许多可以商榷的地方，比如在对冷却水流程的布置方面我们也考虑了扇形段框架与冷却水配管分别供水的方案，例如，扇形段框架水冷：外部车间冷却水扇形一、二段框架（扇形段内部水冷框架）回水管（车间净环水）；喷淋冷却水：外部车间冷却水冷却水配管（下部卡套端进入）铸坯喷淋水（车间浊环水）。这样即可