本钢矩形坯连铸机扇形段辊子结构形式的改进

□樊本义

一、矩形坯连铸机扇形段辊子存在的问题

本钢矩形坯连铸机由意大利达涅利公司整体引进，扇形段采用集中润滑形式，辊子内部闭路水冷结构。自投产以来，扇形段辊子轴承损坏比较频繁。伴随着轴承的损坏，辊子不转，与辊子相联的润滑和冷却水管路接头被扭转损坏，漏水、漏油故障频发。同时，由于辊子不转，铸坯表面产生划痕等质量问题，当扇形段多根辊子不转时，铸坯拉坯阻力大幅提高，经常发生拉不动坯事故，因此，本钢矩形坯连铸机故障率较高，设备稳定性差，常期困扰生产。

二、辊子不转轴承损坏的原因分析

通过对损坏的轴承进行分析，轴承损坏形式为内外圈及保持架断裂，轴承内润滑油板结发黑，判断为轴承润滑和冷却不良，在高温下找失效损坏。经过对润滑及冷却回路的设计进行进一步分析，认为辊子装配结构存在较大设计缺陷，如图1所示。

图1 辊子

第一，辊子及轴承的冷却方式采用芯轴冷却形式，冷却水仅对芯轴进行冷却，而辊子外套没有得到有效冷却。辊子外套直接与高温红坯接触，在高温作用下，会产生变形，变形力作用到轴承外圈，是造成轴承损坏的一种原因。另外，辊子外套高温可以直接传导到轴承上，也是造成轴承损坏的一种原因。

第二，润滑采用集中润滑形式，定期补油，润滑油通过润滑回路作用到轴承内侧，但是，在轴承内侧缺少相应的密封进行封油，从而造成润滑油堆积到辊套和芯轴之间的密闭空间内，而由于辊子外套缺少冷却，温度较高，因此，润滑油在此空间内极易板结堵塞润滑通道，造成润滑不畅，轴承缺少持续的供油润滑及冷却，也是轴承损坏频率较高的原因。

第三，辊子冷却水管路接头形式设计不合理。当轴承损坏后，辊子在铸坯的被动驱动下，芯轴会发生相对转动，这时，与芯轴直接通过螺纹联接的管接头会发生松脱，造成冷却水泄漏。由于冷却水采用闭路循环，一旦泄漏量达到一定程度时，闭路循环补水跟不上泄漏量，会造成系统停机事故。

三、解决辊子设计不合理缺陷的措施

由于矩形坯连铸机设计结构紧凑，辊子装配空间小，不适于进行大幅度的改变。为解决制约设备稳定运行的缺陷，经过认真研究，从辊子内部的结构形式进行改进，加以解决，如图2所示。

图2 辊子

第一，改变原来的冷却方式，冷却水通过芯轴后，进入辊子外套和芯轴之间的闭封空间内，形成冷却腔，从而对芯轴和辊子外套实现有效的冷却，避免辊子外套由于高温变形，冷却腔的形成还可以为轴承提供足够的冷却环境。

第二，在润滑回路增设两道密封圈，确保轴承润滑区域封油腔的形成，另外，可以避免冷却水与润滑油混合，避免漏水。

第三，为防止在轴承故障状态下，冷却水管路接头松脱，在管路与芯轴相联部位设计防转卡板，将冷却水管路相对固定，可以有效避免故障的扩大化。

四、取得的实际效果

通过对辊子结构形式进行改造后，新形式的辊子在本钢矩形坯连铸机上进行试用，较好解决了辊子轴承寿命低，损坏后对铸机生产所造成的一系列影响，扇形段整体使用寿命由原来的1个月提高到3个月以上，设备运行稳定性得到了大幅度提高，为矩形坯产能和质量的提升创造了有利条件。

五、结语

通过对本钢矩形坯连铸机辊子轴承损坏的原因进行分析，找出设计不合理因素，克服原有设计结构紧凑，可利用空间小的不利因素，对辊子内部冷却和润滑结构形式进行改进，取得了如下效果:一是提高了轴承的冷却和润滑效果，延长了轴承使用寿命，进而提高扇形段整体在线使用寿命。二是辊子不转问题的解决，减少对生产和质量的影响。三是在本钢矩形坯连铸机上成功应用，取得了较好的效果，对国内其它达涅利同种机型的连铸机设计缺陷的改进具有借鉴意义。

［1］徐灏．机械设计手册［M］．北京:机械工业出版社，1991