孟超

摘要：連鑄技術(shù)作為鋼鐵生產(chǎn)加工工藝中的新技術(shù)，在設(shè)備制造過(guò)程中應(yīng)用廣泛，相比于傳統(tǒng)的加工方法，連鑄技術(shù)具有節(jié)約材料，簡(jiǎn)化加工流程，且能夠保證機(jī)械設(shè)備加工質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)。但是，由于在鋼鐵加工制造行業(yè)中設(shè)備復(fù)雜性的增加以及自動(dòng)化智能化水平的提高，使得連鑄機(jī)械出現(xiàn)故障的概率大大增加。連鑄機(jī)械設(shè)備是連鑄部件生產(chǎn)加工過(guò)程中的重要組成部分，其整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性決定著工廠的產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率，為了避免連鑄機(jī)械出現(xiàn)故障而出現(xiàn)大規(guī)模停機(jī)，應(yīng)當(dāng)對(duì)其常見(jiàn)故障進(jìn)行分析，并制定合理的維修策略，從而做到故障前排除與故障后及時(shí)修復(fù)的目的。

關(guān)鍵詞：連鑄機(jī)械;故障診斷;維修策略

0? 引言

在上世紀(jì)下半葉，連鑄機(jī)械作為一種新型的設(shè)備生產(chǎn)加工工藝在西方國(guó)家開(kāi)始應(yīng)用。與傳統(tǒng)的工藝相比，連鑄技術(shù)直接將液態(tài)的鋼水通過(guò)連鑄機(jī)械進(jìn)行鑄造形成成品。這種方式簡(jiǎn)化了工藝流程，節(jié)約了鋼鐵資源，并且在生產(chǎn)效率上也更具有優(yōu)勢(shì)。后來(lái)，伴隨連鑄工藝技術(shù)不斷提升，其他國(guó)家開(kāi)始引入連鑄技術(shù)進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)。連鑄機(jī)械是連鑄技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)，同時(shí)也是該連鑄部件生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵設(shè)備，其能夠高效穩(wěn)定的運(yùn)行對(duì)于整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程來(lái)說(shuō)非常關(guān)鍵，因?yàn)楫?dāng)其出現(xiàn)故障時(shí)會(huì)導(dǎo)致整個(gè)連鑄產(chǎn)線停止運(yùn)行，不僅影響產(chǎn)品的正常加工制造而且給企業(yè)造成了經(jīng)濟(jì)損失，所以有效對(duì)其常見(jiàn)的故障類型發(fā)生的原因以及征兆進(jìn)行分析，從而指定相應(yīng)的策略對(duì)故障進(jìn)行排除是各大鋼鐵廠的迫切需求。

1? 連鑄機(jī)械技術(shù)介紹與故障診斷必要性

連鑄生產(chǎn)技術(shù)的流程為將液態(tài)鋼水澆筑到結(jié)晶容器中，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，鋼水開(kāi)始冷卻凝固，凝固到一定程度后，通過(guò)拉矯機(jī)將鋼坯進(jìn)行拉出。然后，向其表面進(jìn)行噴水實(shí)現(xiàn)二次冷卻，最后通過(guò)切割機(jī)將剛才切割成不同尺寸與規(guī)格。通常來(lái)說(shuō)，連鑄機(jī)械設(shè)備由鋼水轉(zhuǎn)運(yùn)裝置、鋼水冷卻裝置、振動(dòng)裝置以及拉矯機(jī)、切割機(jī)等裝置構(gòu)成。其中鋼水轉(zhuǎn)運(yùn)裝置的作用是實(shí)現(xiàn)鋼水的空包與滿包之間的調(diào)換，當(dāng)鋼水滿包時(shí)，它負(fù)責(zé)將其運(yùn)送到澆鑄鋼坯的位置;當(dāng)鋼水空包時(shí)，它負(fù)責(zé)將其運(yùn)送到接剛水的位置。鋼水冷卻裝置，通常也稱為結(jié)晶器，它主要負(fù)責(zé)鋼水的冷卻凝固，在結(jié)晶器的外壁上通常部有均勻的冷卻管道，在冷卻管道中注入水，通過(guò)水循環(huán)將鋼水的熱量帶走，實(shí)現(xiàn)鋼水的冷卻凝固。振動(dòng)裝置主要通過(guò)周期性的振動(dòng)使鋼水均勻分布，排出鋼水中的氣泡，同時(shí)避免鋼坯表面與結(jié)晶器的內(nèi)壁出現(xiàn)粘連，保證鋼坯的質(zhì)量。連鑄設(shè)備系統(tǒng)龐大且構(gòu)成復(fù)雜，對(duì)其進(jìn)行安裝、檢修與維護(hù)等工作較為困難。隨著工業(yè)生產(chǎn)要求的提高，鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)對(duì)于連鑄機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)效率與整體生命周期提出了新的要求。即在有限的服役生命周期內(nèi)最大程度的實(shí)現(xiàn)鋼鐵生產(chǎn)效益的提升。然而隨著連鑄機(jī)械工作環(huán)境以及工作周期等因素的影響，其系統(tǒng)部件容易發(fā)生損壞，當(dāng)系統(tǒng)中的某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)失效甚至發(fā)生故障就會(huì)造成整個(gè)連鑄產(chǎn)線的停機(jī)，如果不能夠及時(shí)排除故障，將給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。目前連鑄機(jī)械設(shè)備故障診斷以及維護(hù)中存在著許多問(wèn)題，具體表現(xiàn)為，連鑄機(jī)械設(shè)備在過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)積累了大量的故障分析與維修經(jīng)驗(yàn)，但是這些經(jīng)驗(yàn)沒(méi)有形成較為系統(tǒng)體系的知識(shí)庫(kù)，對(duì)于長(zhǎng)期積累的經(jīng)驗(yàn)，由于沒(méi)有形成知識(shí)庫(kù)，后來(lái)人無(wú)法對(duì)其進(jìn)行繼承、優(yōu)化與應(yīng)用。這種情況實(shí)際上也給企業(yè)造成了資源上的浪費(fèi)。對(duì)于這種行業(yè)經(jīng)驗(yàn)的知識(shí)流失主要存在以下表現(xiàn)：

①連鑄機(jī)械故障類別較多，未能形成系統(tǒng)化的故障表達(dá)、檢修與維護(hù)策略，因此企業(yè)在連鑄機(jī)械系統(tǒng)化故障分析與維修策略制定上較為困難。

②不同品牌規(guī)格的連鑄機(jī)械常見(jiàn)故障類別有所差別，常見(jiàn)故障的分析與排除上未能借鑒同類別連鑄機(jī)械的故障分析與檢修方法。

2? 連鑄機(jī)械常見(jiàn)故障分析

連鑄機(jī)械設(shè)備是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，其各個(gè)部件之間相互耦合，相互影響，單一部件的損壞也會(huì)影響到其他部分，造成設(shè)備整體的性能下降。連鑄機(jī)械由于長(zhǎng)期在高溫高塵的環(huán)境下工作，正常運(yùn)行的設(shè)備隨著時(shí)間的推移也會(huì)出現(xiàn)不同程度的疲勞、磨損、老化以及其他形式的失效。因此，對(duì)于連鑄機(jī)械的常見(jiàn)故障應(yīng)當(dāng)按照其功能裝置進(jìn)行失效模式與失效機(jī)理的分析并從根源上弄清其出現(xiàn)故障的原因，從而從根源上對(duì)其故障的原因進(jìn)行排除并制定相應(yīng)的維修策略。下面將按照大包的旋轉(zhuǎn)裝置、中包，結(jié)晶裝置以及二次冷卻裝置的失效模式以及失效機(jī)理進(jìn)行分析。

大包旋轉(zhuǎn)裝置是將鋼包進(jìn)行不同位置的輸送，對(duì)于大包旋轉(zhuǎn)裝置的常見(jiàn)故障有：

①用于升降的機(jī)械臂不能夠正常運(yùn)動(dòng)，當(dāng)出現(xiàn)此類故障時(shí)最常見(jiàn)的原因可能是控制閥出現(xiàn)了故障導(dǎo)致其不同控制其伸出與收回。

②澆鑄的位置出現(xiàn)的較大的誤差。當(dāng)出現(xiàn)此類故障時(shí)最有可能的原因是控制開(kāi)關(guān)出現(xiàn)的問(wèn)題。

③旋轉(zhuǎn)的軸承無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)出現(xiàn)此類故障時(shí)最有可能的原因是軸承部件中的內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體可能發(fā)生了磨損點(diǎn)蝕或者保持架出現(xiàn)了斷裂導(dǎo)致滾珠在滾道內(nèi)被卡住，無(wú)法正常轉(zhuǎn)動(dòng)。

④齒輪箱振動(dòng)異常。當(dāng)出現(xiàn)此類故障時(shí)最有可能的原因是齒輪箱中的齒輪發(fā)生了點(diǎn)蝕斷齒等故障造成其嚙合頻率等振動(dòng)特性發(fā)生了改變。

⑤旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺(tái)振動(dòng)異常。當(dāng)出現(xiàn)此類故障時(shí)最有可能的原因是轉(zhuǎn)臺(tái)上的緊固螺栓出現(xiàn)了松動(dòng)，當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間處在此狀態(tài)下容易發(fā)生螺栓的斷裂。

中間包的作用是對(duì)鋼液進(jìn)行凈化，對(duì)于中間包常見(jiàn)的故障有：

①中包車行走出現(xiàn)異常狀況。當(dāng)出現(xiàn)此類故障時(shí)最有可能的原因有齒輪電機(jī)，或是減速機(jī)馬達(dá)出現(xiàn)故障。

②中間包的下降不順暢。當(dāng)出現(xiàn)此類故障時(shí)最有可能的原因是控制系統(tǒng)問(wèn)題或執(zhí)行機(jī)構(gòu)卡阻。

③稱重裝置無(wú)法正常顯示。當(dāng)出現(xiàn)此類故障時(shí)最有可能的原因是傳感器發(fā)生了異常。

④塞棒控制機(jī)構(gòu)不工作。當(dāng)出現(xiàn)此類故障時(shí)最有可能的原因是控制系統(tǒng)或執(zhí)行機(jī)構(gòu)出現(xiàn)了異常。

⑤緊急閘刀油液出現(xiàn)了泄露。當(dāng)出現(xiàn)此類故障時(shí)最有可能的原因是油液密封出現(xiàn)了異常。

結(jié)晶器的作用是對(duì)鋼液進(jìn)行冷卻，通過(guò)鋼液的冷卻初步實(shí)現(xiàn)其表面凝固，然后通過(guò)拉矯機(jī)將其進(jìn)行拉出，為二次冷卻做準(zhǔn)備。對(duì)于結(jié)晶器常見(jiàn)的故障有：

①結(jié)晶器出現(xiàn)漏水。當(dāng)出現(xiàn)此類故障時(shí)最有可能的原因是結(jié)晶器外管壁出現(xiàn)了破裂，導(dǎo)致冷卻水流出。

②結(jié)晶器內(nèi)的水溫過(guò)高。當(dāng)出現(xiàn)此類故障時(shí)最有可能的原因是結(jié)晶器內(nèi)的散熱系統(tǒng)出現(xiàn)了問(wèn)題，如果問(wèn)題無(wú)法排除將會(huì)造成鋼液無(wú)法冷卻，影響鋼坯的質(zhì)量。

③鋼液出現(xiàn)溢出。當(dāng)出現(xiàn)此類故障時(shí)最有可能的原因是用于測(cè)量鋼液位置的傳感器出現(xiàn)了異常。

④振動(dòng)的壓力低。當(dāng)出現(xiàn)此類故障時(shí)最有可能的原因是密封出現(xiàn)了異常。

二級(jí)冷卻設(shè)備的作用是對(duì)結(jié)晶器中冷卻形成的鋼坯進(jìn)行二次冷卻，從而形成高質(zhì)量的鋼坯。對(duì)于二級(jí)冷卻設(shè)備常見(jiàn)的故障有：

①冷卻水管出現(xiàn)漏水，對(duì)于此類故障最有可能的原因是冷卻水管外壁出現(xiàn)了破裂，造成了冷卻水出現(xiàn)漏出。

②冷卻水壓力較高。對(duì)于此類故障最有可能的原因是過(guò)濾器堵塞造成憋壓。

③冷卻水管道水流不暢。冷卻管內(nèi)壁長(zhǎng)期未進(jìn)行清理，水垢增多，導(dǎo)致管壁內(nèi)徑變小，管道水流不暢。

④潤(rùn)滑系統(tǒng)出現(xiàn)故障。當(dāng)出現(xiàn)此類故障時(shí)最有可能的原因是，管道出現(xiàn)了滲漏。

以上分析了連鑄機(jī)械不同部件中常見(jiàn)的故障類型，但是由于故障類型眾多且不同故障模式以及機(jī)理之間存在交叉。因此，需要對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)分析，從而明確故障各種原因的組合以及發(fā)生的可能性。故障樹(shù)分析方法是將系統(tǒng)故障的成因由整體到部分進(jìn)行細(xì)化的方法，該方法能夠細(xì)化故障發(fā)生的原因，并對(duì)其進(jìn)行定位。通過(guò)實(shí)踐當(dāng)中所積累的大量的故障分析經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行匯總，可以形成連鑄機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)的故障分析方法。

3? 連鑄機(jī)械維修策略

連鑄機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)復(fù)雜并且面臨多種惡劣工況的因素。因此，其系統(tǒng)中的各個(gè)部件容易發(fā)生損壞。以上分析了連鑄機(jī)械中的大包裝置、中包、結(jié)晶裝置以及冷卻裝置中常見(jiàn)的常見(jiàn)的故障類型，分析了其失效模式以及失效機(jī)理。當(dāng)發(fā)生這些故障時(shí)應(yīng)當(dāng)制定合理的措施對(duì)其進(jìn)行排除。為此，制定以下維修策略。

3.1 設(shè)備分級(jí)管控

對(duì)連鑄設(shè)備進(jìn)行整體列表，列出所有設(shè)備，根據(jù)設(shè)備重要性，及出現(xiàn)故障的頻次進(jìn)行分級(jí)管控，保證設(shè)備在合理的周期內(nèi)得到應(yīng)有的檢查和維護(hù)。

3.2 做好點(diǎn)檢定修

通過(guò)對(duì)設(shè)備進(jìn)行周期性的檢查、診斷，預(yù)先發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患，制定恢復(fù)（改善）計(jì)劃，采用多種維修方式并存的維修策略，建立預(yù)防性維護(hù)保養(yǎng)和服務(wù)過(guò)程體系，組織專業(yè)化協(xié)力資源開(kāi)展設(shè)備的預(yù)防性維修活動(dòng)。以保持設(shè)備性能的穩(wěn)定，提高設(shè)備運(yùn)行效率。

3.3 標(biāo)準(zhǔn)制定與執(zhí)行

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)作業(yè)內(nèi)容，制定相應(yīng)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、點(diǎn)檢標(biāo)準(zhǔn)、潤(rùn)滑標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)實(shí)際情況不斷完善，同時(shí)做好標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行及監(jiān)督工作，做到有標(biāo)準(zhǔn)可依，有標(biāo)準(zhǔn)必依，從而保證現(xiàn)場(chǎng)檢修質(zhì)量，保證設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。

4? 結(jié)語(yǔ)

連鑄機(jī)械設(shè)備是鋼鐵企業(yè)中鋼材生產(chǎn)制造的重要設(shè)備，連鑄機(jī)械系統(tǒng)龐大且復(fù)雜，在工作中各個(gè)部件相互耦合，相互影響加之高溫多塵潮濕的工作環(huán)境，其系統(tǒng)部件常會(huì)出現(xiàn)故障。對(duì)此，本文詳細(xì)分析了連鑄機(jī)械故障分析與維修的必要性以及連鑄機(jī)械設(shè)備常見(jiàn)的故障類型，對(duì)此制定了相應(yīng)的維修措施。總體而言，通過(guò)系統(tǒng)化的連鑄機(jī)械失效模式與失效機(jī)理分析以及制定的相應(yīng)的維修策略可以提高設(shè)備的可靠性延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與核心競(jìng)爭(zhēng)力。

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