炼钢连铸机扇形段辊子漏水问题的解决

　　摘要：连铸机出现扇形段辊子旋转接头处漏水的现象，主要原因是辊身内部的主轴发生了窜动，致使旋转接头上的密封圈起不到密封的作用了，后来经过相关人员对辊身内部结构的改造，有效控制了主轴的窜动，成功解决了问题
　　关键词：扇形段，辊子，旋转接头，漏水
　　
　　一、连铸系统扇形段的基本结构与特点
　　太原钢铁集团有限公司新炼钢连铸系统采用的是直弯式连铸机，也就是连续弯曲连续矫直。1、2#机分别为1机1流，每机11个段，弧形段（1-6）、矫直段（7、8）、水平段（9-11），3#机为1机2流，每流12个段，弧形段（1-6）、矫直段（7、8）、水平段（9-12）（下图为连铸系统图）。
　　
　　图1连铸系统图
　　弧形段的主要作用在恒定半径区域内对热铸坯和引锭杆起导向及支撑作用，矫直段的主要作用根据连续矫直曲线从恒定的半径到垂直水平位置对热坯进行导向、控制、矫直，水平段的主要作用起导向、支撑热铸坯和引锭杆的作用。热铸坯利用拉矫系统在扇形段中行走，实现连续浇注。
　　这套连铸系统有以下几方面特点：
　　•在支承架上的扇形段的自动定位
　　•通过快速连接耦把扇形段与液压及中心润滑系统相连
　　•通过一个液压缸对驱动辊进行提升，降低
　　•SMART扇形段设计是为了使用标准的方向液压阀来代替昂贵的侍服阀
　　•带有辊子大梁的内，外支架横向排列到浇注位置
　　•通过旋转接头对中间支承辊子进行内部冷却和轴承冷却
　　•在扇形段设计范围内，便于调节每个具体的间隙厚度
　　•在连铸期间用ASTC系统可以调节任何所何所要求的间隙外形。（ATSC自动铸坯锥度/厚度控制）
　　•ASTC可以根据实际的浇注条件计算辊间隙外形
　　•扇形段是可以相互更换的（用于矫直机：重新垫片是必要的）
　　•尽可能降低扇形段夹紧力（软夹紧）
　　二、漏水问题的出现
　　尽管扇形段的结构有很多优点，但是投产以后，扇形段经常出现辊子旋转接头处漏水的现象（图2为辊子在扇形段上的位置，弧形段为每个段上14根辊子，12根φ230自由辊、2根φ250驱动辊，矫直段与水平段每段都为16根辊子，同为14根φ250自由辊、2根φ250驱动辊，辊子主要作用为支撑热铸坯及充当热铸坯的运输介质），如果喷出的水打到铸坯上，
　　
　　图2扇形段结构
　　会使铸坯出现角裂、冷却效果差等现象，严重影响了铸坯的质量，而且对设备本身也有一定的影响。扇形段正常使用周期为6—8个月，据不完全统计从投产到现在，扇形段没有到周期而是因为辊子旋转接头处漏水原因更换扇形段就有35次之多，换不同的扇形段需要时间不一样，但是最少也要4个小时，1机1流的连铸机60-70分钟可以浇1包钢水，1机2流的连铸机40分钟就可以浇1包钢水，1包钢水的重量为180吨，上面的数字可以明显看出，停机换段的时间严重影响了钢坯的产量，产量对应的就是效益。而且单纯从人力的角度上考虑也很浪费。所以必须要尽快解决问题。
　　三、对辊身结构的研究
　　起初专业人员认为是辊子旋转接头密封坏了(下图)，更换新的旋转接头以后，有的可以解决问题，但有一些时候，换后仍然漏水，显然漏水的原因不只是旋转接头密封损坏的问题，密封损坏只是原因之一，如果单纯是这个问题，可以很容易解决，更换旋转接头就可达到目的。事实确不是这样，那究竟是什么问题呢？一时间使人们的思想进入了盲区，是不是新的
　　
　　图3旋转接头
　　旋转接头加工的不合格呢？为了消除疑虑，专业人员把扇形段上旧的不漏水的旋转接头拆下来，然后装到漏水的辊子上，辊子仍然漏水，排除新旋转接头不合格的因素。
　　之后技术人员对辊子的结构进行了仔细研究（下图），辊身总长度为
　　
　　图4辊子结构
　　2250mm，四组轴承（外侧两组为球面滚柱轴承、内侧两组为渗碳滚柱轴承）、一根主轴、辊身分为三段（长度分别为704mm、506mm、828mm）并且与轴承相连，两侧轴承的端盖上分别安装一个旋转接头，进入辊子的冷却水及回水都要经过旋转接头，冷却水用以保护轴承与辊身，起着相当重要的作用。通过对辊子结构的分析，技术人员发现漏水辊子（换旋转接头仍然漏水的辊子）的主轴在辊身内部发生了窜动，这样即使换了新的旋转接头，内部仍然有空隙，旋转接头上的密封圈就起不到密封的作用了，所以辊子旋转接头处还会漏水。可是主轴为什么会发生窜动呢？难道是什么位置出现间隙了？经过分析原来在球面滚柱轴承（辊身两侧的轴承）外侧有一个轴套来固定轴承，轴套内壁有螺纹，可以将轴套拧到主轴上，同时在轴套的上面均匀分布着三个孔，并且在主轴的相应位置也开了三个孔，用以插入沉头螺钉定位。请看下图结构
　　
　　图5固定轴套及定位螺钉
　　
　　图6轴套固定结构
　　分析表明发生轴窜是因为定位螺钉折断，固定轴套退扣，而在主轴的端面与固定轴套的内壁有3mm的间隙，所以主轴发生了窜动，这样即使换了新的旋转接头，水还会在这3mm的间隙中流出。这就是旋转接头处漏水的原因。
　　其实定位螺钉折断是主轴窜动的主要原因，那么为什么定位螺钉会折断呢？经过技术人员分析有两种原因：
　　1、 定位螺钉的定位效果很差，从图5可以看出，只是在主轴上开个小孔，定位螺钉前端的一小部分伸进固定(伸进长度1.5mm、伸进螺钉直径2mm)，强度太低，只要辊身稍微加力就会折断，进而固定轴套退扣，最终导致主轴窜动。（主要原因）
　　2、 钢坯在辊身上行走时会带动辊子转动，而辊子转动的方向与固定轴套内扣的方向正好相反，这样在辊子转动过程中，固定轴套受到来自辊身较大力矩的作用，加之定位螺钉强度很低，进而定位螺钉折断，主轴发生窜动。(次要原因)
　　四、辊身内部结构的改造
　　现在发现问题了，但是怎么解决问题呢？经过相关人员的多方努力,终于找到了合适的方法：把原来的定位螺钉换成M6X10的埋头螺栓，并将主轴上的孔加深加粗以配合M6X10的埋头螺栓，以增加强度。将轴套的高度去掉3mm，由原来的φ120X57mm变成现在的φ120X54mm，使其紧贴在主轴的端面上。请看下图比较
　　
　　图7原来辊子内部结构
　　
　　图8改造后辊子内部结构
　　五、结论
　　从图6与图7上可以明显看出改造的地方，实际应用起来效果也很好,
　　使用辊子改造后的扇形段基本可以达到6—8个月的使用周期。漏水基本得到了控制，改造后的辊子也有可能出现漏水，但是只要更换旋转接头就可以有效的控制，利用正常的停浇间隙就可以处理完毕。不再需要更换扇形段，节省了时间—就是提高了产量—提高了效益、节省了人力—就是降低了成本—还是提高了效益。目前正逐步对所有扇形段的辊子进行改造。相信改造后的扇形段将会变的更加实用。

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