楊相喜

（攀鋼工程公司修建分公司，四川攀枝花 617000）

攀鋼3號方圓坯連鑄機二冷設(shè)備優(yōu)化改造

楊相喜

（攀鋼工程公司修建分公司，四川攀枝花 617000）

攀鋼3號方圓坯連鑄機二冷設(shè)備優(yōu)化設(shè)計方案。通過對二冷水噴淋裝置、導(dǎo)向段優(yōu)化設(shè)計與應(yīng)用，簡化了二冷設(shè)備結(jié)構(gòu)，有效解決鑄坯彎曲變形、引錠桿跑偏及斷面更換時間長等難題。

方坯連鑄機；二冷設(shè)備；導(dǎo)向段；二冷水噴淋裝置

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.12.34

0 前言

攀鋼3號方圓坯連鑄機為6機6流方圓共用全弧形小方坯連鑄機，下裝剛性引錠桿，弧形半徑10 m，冶金長度35 m，鑄機拉速（0.3～3.5）m/min，主要生產(chǎn)（160×160）mm 和（200×200）mm斷面規(guī)格的鑄坯。導(dǎo)向段和二冷水噴淋裝置組成二冷設(shè)備，噴淋裝置對鑄坯進行第二次均勻強制冷卻，將鑄坯殼凝固到足夠的厚度；導(dǎo)向段對鑄坯、引錠桿進行支撐和導(dǎo)向。

為適應(yīng)市場需求，方圓坯連鑄機月均更換4次斷面，由于二冷設(shè)備不能通用，每次在更換斷面時需調(diào)整導(dǎo)向段開口度、更換二冷水噴淋裝置，檢修工作量大，造成鑄坯斷面更換時間長（28 h），連鑄機作業(yè)率低。而且密封室受高溫、腐蝕環(huán)境因素影響，集水、集氣環(huán)管和噴淋管容易變形，使得噴嘴對準(zhǔn)精度低，嚴(yán)重影響鑄坯成形質(zhì)量。

1 二冷設(shè)備問題分析

根據(jù)攀鋼3號方圓坯連鑄機年產(chǎn)100萬t的作業(yè)率要求，設(shè)備維護及檢修停機時間應(yīng)≤8 h，連鑄機生產(chǎn)準(zhǔn)備時間≤39 min，鑄坯斷面更換停機時間≤16 h。目前連鑄機設(shè)備檢修時間（12 h）和更換斷面時間（28 h）遠達不到工藝要求，而且生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)引錠桿跑偏、一次性送不到位、換包連接件拉斷、鑄坯冷卻不均勻、彎曲變形等事故。經(jīng)分析，主要是二冷設(shè)備影響連鑄機的正常生產(chǎn)。

1.1 噴嘴對準(zhǔn)精度低且噴淋管更換難

二冷水系統(tǒng)Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)、Ⅳ區(qū)的噴淋裝置，當(dāng)初設(shè)計為共用一套集水、集氣環(huán)管、2種規(guī)格斷面的噴淋管，噴淋管通過螺栓固定在集水、集氣環(huán)管上。更換斷面時，需要先將噴淋管與集水、集氣環(huán)管之間的連接螺栓全部松開，將其移出密封室，在備件庫按生產(chǎn)要求的斷面，重新更換相應(yīng)規(guī)格的噴淋管，再安裝調(diào)整到位。由于該處的連接螺栓長期處于高溫、潮濕、腐蝕等惡劣環(huán)境，已經(jīng)銹死，拆卸難度大，經(jīng)常采用破壞性拆除，致使噴淋管與集水、集氣環(huán)的密封面容易漏水，常因此返工，一次性試車成功率不足80%，造成更換時間長。同時，采用破壞性拆除螺栓的方法，極易導(dǎo)致集水、集氣環(huán)管和噴淋管變形，使噴嘴對準(zhǔn)精度低，鑄坯不能均勻冷卻，出現(xiàn)脫方和彎曲變形。

1.2 導(dǎo)向段檢修困難

二冷區(qū)每流設(shè)有3組導(dǎo)向段，共24組。導(dǎo)向段由上輥、下輥、框架組成。各斷面鑄坯和引錠頭截面尺寸不同，更換斷面時需調(diào)整導(dǎo)向段開口度，首先用手拉葫蘆將上輥鎖住，拆除軸承座鎖緊螺栓，通過加或減輥子調(diào)整墊片調(diào)整開口度來滿足工藝要求。由于導(dǎo)向段位于二冷水噴淋裝置之間，整體尺寸比較大，導(dǎo)致作業(yè)空間相當(dāng)狹窄，與噴淋管更換存在相互干涉現(xiàn)象，導(dǎo)致調(diào)整時間長、精度控制困難。

1.3 鑄坯、引錠桿易跑偏

導(dǎo)向段主要的作用是引導(dǎo)、支撐鑄坯和引錠桿，經(jīng)過一系列工藝升級和設(shè)備改造后，導(dǎo)向輥工作面寬度304mm，引錠桿寬度為198mm。由于無對中裝置，導(dǎo)向段鑄坯、引錠桿起不到導(dǎo)向作用，經(jīng)常出現(xiàn)跑偏，發(fā)生碰撞噴淋裝置等設(shè)備事故，致使鑄坯不能均勻冷卻，產(chǎn)生鑄坯脫方和彎曲變形的現(xiàn)象，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。

2 二冷設(shè)備優(yōu)化設(shè)計

2.1 二冷水噴淋管優(yōu)化設(shè)計

攀鋼3號連鑄機二冷水系統(tǒng)Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)、Ⅳ區(qū)的噴嘴型號、類別、數(shù)量相同，具體見表1。根據(jù)二冷區(qū)鑄坯的噴嘴的霧化特性及傳熱機理，計算出符合實際要求的鑄坯冷卻強度和噴嘴噴射角度及噴嘴合理布置位置。

在滿足噴嘴安裝精度的同時，要求噴淋管能夠方便拆裝和更換。為此，將噴淋管設(shè)計為固定插銷形式。將噴淋管安裝在2塊固定板上。用金屬軟管連接二冷區(qū)的噴淋管和集水、集氣環(huán)管的出水、出氣口，如圖1所示。噴淋管兩端分別設(shè)計了2組插銷并設(shè)計2塊固定安裝板，根據(jù)各種斷面噴嘴布置位置，固定板設(shè)計了多個插銷孔，上固定板安裝在基礎(chǔ)上，下固定板安裝在導(dǎo)向段上，便于改變噴淋管的安裝位置。更換噴淋管時，將連接噴淋管的金屬軟管卸下，向上抬起噴淋管使插銷與安裝板脫開，便可以取下噴淋管，換上新的噴淋管即可。在更換不同斷面時，只需向上移動噴淋管的安裝位置，將插銷脫離安裝板，再將噴淋管移動到相應(yīng)斷面所需安裝孔內(nèi)，就可以滿足相應(yīng)鑄坯的冷卻強度要求，不需拆開金屬軟管等零部件，噴淋管調(diào)整時間短、精度高。

表1 3號方圓坯連鑄機二冷參數(shù)

圖1 噴淋管優(yōu)化設(shè)計安裝方式

2.2 導(dǎo)向段優(yōu)化設(shè)計

小方坯連鑄機導(dǎo)向裝置應(yīng)盡量簡單、實用，以利于狹小空間維修作業(yè)。更換斷面時，主要通過調(diào)整上輥位置控制開口度，下輥為固定形式。通過對原導(dǎo)向段結(jié)構(gòu)、功能進行分析，為滿足2（200×200）mm，（160×160）mm 斷面生產(chǎn)需求，優(yōu)化設(shè)計時安裝基礎(chǔ)保持與原設(shè)計相同，下輥安裝標(biāo)高、結(jié)構(gòu)不變，框架采用雙框架結(jié)構(gòu)，上輥安裝在活動框架上，上輥位置主要由調(diào)整螺栓進行調(diào)節(jié)。更換斷面時，通過調(diào)整調(diào)節(jié)螺栓就可以滿足生產(chǎn)斷面開口度要求，調(diào)整方便、快捷。各斷面導(dǎo)向段開口度技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 導(dǎo)向段開口度調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)

生產(chǎn)過程中，導(dǎo)向段主要依靠下輥輪緣對鑄坯、引錠桿起到對中作業(yè)，不發(fā)生跑偏現(xiàn)象。由于引錠桿寬度為198mm，輥子工作面寬度為304mm，輪緣只對部分斷面鑄坯起到對中作用。為避免此類事故發(fā)生，將導(dǎo)向段上輥設(shè)計為錐度輥，送引錠桿或拉坯過程中，通過上輥自重及兩側(cè)錐度面起到自動對中作用，保證引錠桿或鑄坯運行在鑄流中心線上，杜絕跑偏造成送引錠桿失敗、生產(chǎn)停止等事故發(fā)生，確保生產(chǎn)穩(wěn)定運行。

通過統(tǒng)計分析研究，為實現(xiàn)多斷面生產(chǎn)，保證引錠桿在生產(chǎn)過程中不跑偏，將上輥改為帶錐度的輥子，送引錠過程中，上輥可以起到對中作用。

3 二冷設(shè)備優(yōu)化效果

（1）二冷水噴淋管安裝方式優(yōu)化設(shè)計后，能實現(xiàn)不同規(guī)格斷面的噴淋管共用，鑄坯斷面更換不再需要將全部的噴淋管進行更換。而且，噴淋管的固定方式為插銷形式，噴淋管調(diào)整更快捷、精度更高，噴淋管受熱變形更小，噴嘴對弧對中準(zhǔn)確、冷卻均勻，提高了鑄坯質(zhì)量。

（2）導(dǎo)向段優(yōu)化設(shè)計后，鑄坯斷面互換時開口度調(diào)整只需調(diào)節(jié)活動框架調(diào)節(jié)螺栓，不影響系統(tǒng)檢修時間，降低勞動強度。導(dǎo)向段上輥采用錐度輥，起到對鑄坯、引錠桿的自動對中定位的作用，保證引錠桿或鑄坯運行在鑄流中心線上，杜絕跑偏造成送引錠桿失敗、鑄坯冷卻不均勻發(fā)生彎曲變形等事故發(fā)生，確保生產(chǎn)穩(wěn)定運行。

（3）二冷設(shè)備經(jīng)過優(yōu)化改造，鑄坯斷面更換時間由原來的28 h縮短至14 h，設(shè)備日常維護及檢修停機時間為6 h。同時，能實現(xiàn)不同斷面的噴淋管共用，不需要根據(jù)鑄坯斷面的不同頻繁更換噴淋管，從而減少了噴淋管的種類和數(shù)量。

4 結(jié)束語

在保證鑄坯質(zhì)量、保證引錠桿對中導(dǎo)向精度的前提下，國內(nèi)小方坯連鑄機的二冷設(shè)備都有簡化的趨勢，可以實現(xiàn)鑄坯斷面的快速更換，檢修維護工作量和備件消耗減少，提高了連鑄機作業(yè)率。

［1］賀道中.連續(xù)鑄鋼［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2009.

［2］陳玉亮，張文，張愉等.多斷面方坯連鑄機二冷噴淋系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化［J］.煉鋼，2013，29（6）：53-56.

［3］陽建輝.小方坯連鑄機二冷冷卻水設(shè)備改進［J］.湖南冶金，2000（2）：11-13.

［4］陳登福，曾丁丁，孫躍，等.150mm×150mm方坯連鑄高效化的二冷技術(shù)［J］.特殊鋼，2004（3）：42-45.

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〔編輯 利 文〕