周士凱，梅瑾燁，喬婉莉

(1.中國重型機(jī)械研究院股份公司,陜西 西安 710032；2.中鋼集團(tuán)西安重機(jī)有限公司,陜西 西安 710201)

出坯輥道磨損原因分析及解決措施

周士凱1，梅瑾燁1，喬婉莉2

(1.中國重型機(jī)械研究院股份公司,陜西 西安 710032；2.中鋼集團(tuán)西安重機(jī)有限公司,陜西 西安 710201)

W鋼廠不銹鋼板坯連鑄機(jī)，自切下輥道后的出坯輥道均存在不同程度的磨損，現(xiàn)場(chǎng)觀察、分析發(fā)現(xiàn)：輥道電機(jī)抱閘、二冷強(qiáng)度不均勻、電氣控制及輥道潤(rùn)滑不夠是導(dǎo)致輥道磨損的主要原因。通過對(duì)抱閘的拆除、二冷優(yōu)化、電氣控制優(yōu)化及加強(qiáng)輥道潤(rùn)滑解決了鑄坯對(duì)輥道非正常的磨損。

板坯連鑄機(jī)；不銹鋼；冷卻強(qiáng)度；出坯輥道；磨損

0 前言

W鋼廠，雙機(jī)雙流板坯連鑄機(jī)，澆注斷面為(150、180) mm×(500～850) mm，主要生產(chǎn)304、J4、BJ4、410、410L等不銹鋼等品種。生產(chǎn)澆注150 mm×600 mm斷面、拉速0.8 m/min、鋼種J4時(shí)，自切下輥道后的出坯輥道(包括切后輥道、去毛刺輥道1、去毛刺輥道2、輸送輥道)存在不同程度的磨損，部分輥?zhàn)幽p嚴(yán)重。

1 輥道磨損原因分析

連鑄機(jī)主要參數(shù)如表1所示，連鑄機(jī)出坯輥道配置如表2所示，J4鋼種成分見如表3所示。生產(chǎn)過程中，澆注斷面150 mm×600 mm、0.8 m/min、鋼種J4、切割定尺8 m時(shí)，自切下輥道后的出坯輥道(輥身長(zhǎng)度900 mm)，包括切后輥道、去毛刺輥道1、去毛刺輥道2、輸送輥道，均存在不同程度的磨損，部分輥?zhàn)幽p較為嚴(yán)重。切后輥道帶抱閘的輥?zhàn)幽p見圖1，其他輥道(去毛刺輥道1、去毛刺輥道2、輸送輥道)帶抱閘的輥?zhàn)幽p與切后輥道帶抱閘的輥?zhàn)幽p情況相似。切后輥道無抱閘的輥?zhàn)幽p見圖2，其他輥道(去毛刺輥道1、去毛刺輥道2、輸送輥道)無抱閘的輥?zhàn)幽p與切后輥道無抱閘的輥?zhàn)幽p情況相似。

圖1 帶抱閘輥道輥身磨損情況Fig.1 Wear status of roller with brake

鑄機(jī)參數(shù)性能特點(diǎn)鑄機(jī)類型直弧形鑄機(jī)半徑/mm8000流間距/m54澆注斷面/(mm×mm)(150/180)×(500～830)切割定尺/m55～10振動(dòng)方式液壓振動(dòng)結(jié)晶器長(zhǎng)度/mm900二冷分區(qū)數(shù)量/個(gè)8冶金長(zhǎng)度/m19226

表2 出坯輥道配置

表3 J4鋼種成分

圖2 無抱閘輥道輥身磨損情況Fig.2 Wearing status of roller without brake

由圖1和圖2可知，帶抱閘的輥身磨損嚴(yán)重，在沿輥身600～700 mm寬度內(nèi)，沿輥身一周內(nèi)存在一處或多處較深的磨損痕跡，磨損深度最大在3 mm左右；輥身其余位置布滿輕微的劃痕及凹坑，深度均不超0.5 mm。而無抱閘的輥身磨損相對(duì)較輕，沿輥身一周內(nèi)布滿輕微的劃痕及凹坑，深度均不超0.5 mm。

通過現(xiàn)場(chǎng)的觀察、分析，認(rèn)為輥道抱閘、二冷強(qiáng)度的不均勻、電氣控制以及輥道潤(rùn)滑不夠是產(chǎn)生磨損的主要原因。

1.1 輥身材質(zhì)

輥道設(shè)計(jì)為空心光輥，空心通水冷卻，輥身采用GB/T8162-1999的結(jié)構(gòu)用無縫鋼管，35鋼，不調(diào)質(zhì)?，F(xiàn)場(chǎng)輥身采樣、分析，其實(shí)際成分見表4。該成分符合GB/T699-1999標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的35號(hào)鋼鋼種成分要求。可以判斷材質(zhì)滿足要求。

表4 輥身材質(zhì)成分

1.2 輥道抱閘

生產(chǎn)過程中，由于切割機(jī)未正常運(yùn)行，鑄坯不能及時(shí)切斷，未切斷的鑄坯以拉坯速度被動(dòng)的在輥道上移動(dòng)。在此種事故情況下，切下輥道以后的出坯輥道都在手動(dòng)模式下運(yùn)行，在手動(dòng)模式下，輥道斷電，抱閘失電，抱閘抱死，帶抱閘的輥?zhàn)硬荒軌蜃杂呻S動(dòng)，鑄坯和輥?zhàn)又g為滑動(dòng)摩擦，這是導(dǎo)致帶抱閘的輥道磨損嚴(yán)重的主要原因。

1.3 二次冷卻強(qiáng)度

澆注J4鋼，拉速0.8 m/min時(shí)，各區(qū)二冷水水量(優(yōu)化前)見表5。出坯輥道輥?zhàn)娱g距為1.6 m，正常情況下，切割定尺為8 m的鑄坯應(yīng)接觸5～6根輥道，由5～6根輥道驅(qū)動(dòng)、輸送。由于二冷強(qiáng)度的不均勻，外弧冷卻強(qiáng)度大于內(nèi)弧冷卻強(qiáng)度，鑄坯切斷后兩頭向上翹呈月牙形狀，鑄坯兩頭部上翹最大達(dá)120 mm，月牙形鑄坯與輥道接觸示意圖如圖3所示， 8 m長(zhǎng)的鑄坯只與2根輥道接觸，并由2根輥道驅(qū)動(dòng)、輸送鑄坯。這樣使得在鑄坯輸送過程中，鑄坯運(yùn)輸不平穩(wěn)，對(duì)輥?zhàn)訒?huì)產(chǎn)生比較大的沖擊，尤其是在鑄坯接觸輥道的瞬間，沖擊尤為嚴(yán)重，這是導(dǎo)致輥身(尤其是去毛刺輥道1、去毛刺輥道2、輸送輥道)出現(xiàn)輕微的劃痕及凹坑的主要原因。

表5 二冷水表(優(yōu)化前)

注：距離是指各冷卻區(qū)末端距離液面的外弧長(zhǎng)度。

圖3 月牙形鑄坯與輥道接觸示意圖Fig.3 Touching status between rollers and moon- shaped slab

1.4 電氣控制

如表2所示，切后輥道前4根輥道無抱閘，后5根帶抱閘。在8 m定尺鑄坯切斷前，定尺鑄坯按拉坯速度在切后輥道上被動(dòng)移動(dòng)，此時(shí)切后輥道處于斷電狀態(tài)，后5根帶抱閘輥道則處于制動(dòng)狀態(tài)，所以鑄坯與后5根帶抱閘的輥道間產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦，加劇了該輥道磨損較為嚴(yán)重的狀況的出現(xiàn)。

此外，切斷后的定尺鑄坯在未完全到達(dá)后一組輥道上時(shí)，前一組輥道也應(yīng)該按后一組輥道的速度同時(shí)驅(qū)動(dòng)鑄坯。實(shí)際由于檢測(cè)元器件的定位原因，電氣控制在得到信號(hào)后立即停止輥道的運(yùn)行，使得定尺鑄坯在未完全到達(dá)后一組輥道上，尾部尚處在前一組輥道的最后2根輥道之間時(shí)，前一組輥道斷電，帶抱閘輥道制動(dòng)，鑄坯與前一組輥道間產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦，加劇了每組輥道(去毛刺輥道1、去毛刺輥道2、輸送輥道)最后一個(gè)磨損較為嚴(yán)重的狀況出現(xiàn)。

1.5 輥道潤(rùn)滑

生產(chǎn)中，定尺鑄坯切斷前，定尺鑄坯按拉速在切后輥道上被動(dòng)移動(dòng)，此時(shí)，切后輥道斷電，正常情況下，前4根無抱閘輥道跟鑄坯隨動(dòng)。實(shí)際上，由于輥道潤(rùn)滑不夠，轉(zhuǎn)動(dòng)阻力大，輥道不能夠跟鑄坯自由的隨動(dòng)，這也加劇了切后輥道中無抱閘輥道的磨損。

2 輥道磨損解決措施

根據(jù)上述輥道磨損的原因，通過解決輥道抱閘的配置、優(yōu)化二冷強(qiáng)度以及加強(qiáng)輥道潤(rùn)滑，可以解決輥身的嚴(yán)重磨損問題，大大緩解輕微的劃痕及凹坑。

2.1 拆除抱閘

為了避免火切機(jī)不能切斷鑄坯而導(dǎo)致的輥身嚴(yán)重磨損，將所有輥道抱閘拆除，使得在事故狀態(tài)下，仍可以保證輥道跟鑄坯隨動(dòng)，不會(huì)引起嚴(yán)重的磨損。

2.2 二冷水優(yōu)化

為了保證鑄坯內(nèi)弧和外弧獲得盡可能均勻的冷卻強(qiáng)度，調(diào)整各冷卻區(qū)水量，加大內(nèi)弧冷卻強(qiáng)度，澆注鋼種J4，拉速0.8 m/min時(shí)，優(yōu)化后二冷水表見表6。優(yōu)化后，鑄坯內(nèi)弧和外弧冷卻強(qiáng)度均勻，消除了鑄坯兩頭翹的情況。二冷水優(yōu)化后鑄坯外形如圖4所示。

圖4 二冷水優(yōu)化后鑄坯外形Fig.4 Slab shape after optimizing second cooling water

2.3 電氣控制改進(jìn)

優(yōu)化電氣控制，將前一組輥道運(yùn)行的停止做延時(shí)處理，保證切斷后的定尺鑄坯在完全到后一組輥道上后前一組輥道再斷電，停止運(yùn)行，解決了鑄坯對(duì)每組最后2根輥?zhàn)拥膰?yán)重磨損情況。

表6 二冷水表(優(yōu)化后)

2.4 加強(qiáng)輥道潤(rùn)滑

加強(qiáng)輥道的潤(rùn)滑，減小轉(zhuǎn)動(dòng)阻力，使得輥道能夠跟鑄坯自由的隨動(dòng)，緩解鑄坯對(duì)輥身輕微的劃痕及凹坑。

3 結(jié)論

連鑄生產(chǎn)中，對(duì)出坯輥道的輕微磨損是正常的，但是在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)圖1、圖2所示的磨損是不正常的，通過拆除輥道抱閘、優(yōu)化二冷水，保證鑄坯內(nèi)弧和外弧冷卻強(qiáng)度一致、優(yōu)化電氣控制及加強(qiáng)輥道潤(rùn)滑，減小輥道轉(zhuǎn)動(dòng)阻力等措施可以避免鑄坯對(duì)輥身的嚴(yán)重磨損以及緩解對(duì)輥身的輕微的劃痕及凹坑。

[1] 楊拉道主編.常規(guī)板坯連鑄技術(shù)[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，2002.

[2] 干勇.現(xiàn)代連續(xù)鑄鋼實(shí)用手冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2010.

[3] 李冰主編.零基礎(chǔ)學(xué)西門子S7-300/400PLC[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[4] 顧繩谷主編.電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[5] 陸世英主編.不銹鋼概論[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013.

[6] 王永驥等主編.自動(dòng)控制原理[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

[7] 盧盛意主編.連鑄坯質(zhì)量[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，2003.

[8] 陳雷主編.連續(xù)鑄鋼[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2006.

[9] 劉明延主編.板坯連鑄機(jī)設(shè)計(jì)與計(jì)算[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990.

[10]林慧國主編.世界鋼號(hào)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，

[11]蔡開科主編.連鑄坯質(zhì)量控制[M].北京：冶金工業(yè)出版色，2010.

[12]陳建明主編.電氣控制與PLC應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2014.

[13]江利等主編.現(xiàn)代金屬材料[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2000.

[14]許立忠主編.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[15]張萬昌主編.熱加工工藝基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，1999.

Analysis and measures for wearing of runout rollers

ZHOU Shi-kai1，MEI jin-ye1, QIAO Wan-li2

(1.China National Heavy Machinery Research Institute Co., Ltd., Xi’an 710032, China;2.Sino Steel Xi’an Machinery Co.,Ltd., Xi’an 710201, China)

There were kinds of wearing on runout rollers after cutting roller table in W Plant CCM. By observing and analyzing, the roller motor braking, non-uniform of secondary cooling intensity, electrical control and short of lubrication of rollers are main reasons of wearing. By removing brake, optimizing secondnary cooling, electrical control and enhancing roller lubrication, wearing of rollers was solved finally.

slab continuous caster; stainless steel; cooling intensity; runout roller; wear

2016-01-06；

2016-02-11

周士凱(1981-)，男，高級(jí)工程師，主要從事連鑄以及相關(guān)技術(shù)研究。

TF777

A

1001-196X(2016)04-0094-04