连铸设备方坯扇形段工艺改进

摘 要：方坯扇形段框架主要是钢结构件，结构形状复杂不利于加工精度的保证，扇形段辊子由轴和滚套组成加工过程中同轴度、圆柱度等形位误差也很难保证，经过生产加工实践，以出口荷兰方坯连铸扇形段项目为例，对其框架和辊子加工过程中出现的问题和工艺改进进行总结。

关键词：框架；辊子；工艺改进

1 主要组成结构

连铸生产中构成连铸线的单台连铸机一般称为扇形段，一般又分为弧形段（或弯曲段）、矫直段、水平段等。按铸坯的不同又可分为板坯扇形段、方坯扇形段、圆坯扇形段。

生产中最常见的是板坯扇形段和方坯扇形段，主要是在结晶器之后承担引流、冷却、导向作用。

1.1 主要组成

扇形段11处于水平位置，主要由机械装配、冷却系统、液压系统、润滑系统、识别标牌、防护板等部分组成。机械装配主要有：内、外弧框架、活动梁、Φ325自由辊装配、Φ325驱动辊装配、调节装置、导向轮装配等。

1.2 结构形式

扇形段11外弧框架底部带支承板且带水连接面，是现场与外部联接处。

内、外弧框架各装有5列辊子，中间为驱动辊，其余4列为自由辊。内弧框架中间驱动辊装在活动梁上，活动梁与压下缸靠缸头座联接成一体，压下缸上“十”字轴与支架联接，支架与内框架把合成一体。

自由辊列由长（辊身1220mm）、短（辊身740mm）两个自由辊装配并列安装组成；驱动辊由一根整辊装配组成，中间为剖分轴承。辊子均为中间冷却的实体辊。

上框架（包括活动梁）与下框架通过四角带有蜗轮蜗杆传动的梯形螺纹拉杆连接在一起。拉杆顶部装有用于平衡及防护的碟簧筒装置，碟簧筒上方装有安装时用于释放力的液压缸。扇形段辊缝调整靠四个拉杆的升降完成。拉杆升降由电源带动蜗杆-蜗轮（蜗杆减速机）通过梯形螺纹传动完成。扇形段的压下通过安装在内弧框架中间的两个压下缸实现的。

2 框架加工过程存在的问题及改进措施

2.1 框架加工存在问题

外框架加工时，工艺要求在D面焊工艺铁，以做加工基准用，且在装配时以此为基准测量。但实际加工中，因加工基准可按四周导柱孔及中间键槽口为基准，所以就没按工艺要求在D面焊接工艺铁。这对加工来说无所谓，但对装配过程测量影响非常大，使得装配过程测量无法进行，只能靠加工保证。此问题只能是在以后的操作过程中长一智，按工艺要求执行。

2.2 工艺对加工的影响

1）轴承座支承块堆焊边缘未处理好，外方检查提出不合格。

2）加工時没有做辅助基准，使装配检查测量困难，且尺寸准确与否无法检测，只能靠加工保证。

2.3 设计对加工的影响

1）设计数量错，垫块数量8件应增加为16件。

2）设计给出螺栓长度装配后露出3mm短了，焊接件板78mm也厚了3mm，导致螺栓装配后露出长度不够。

2.4 工艺整改方案

1）底部与外部联接处尺寸170H7（+0.04 0）及其根部10×45°倒角。此处与外部联接，见图1示。从示意图上看，此处应是配合面，尺寸170H7（+0.04 0）应按图成品，经外方人员同意，尺寸170H7（+0.04 0）加工在170（+0.05）mm范围内可以，且加工深度距端面20mm深即可，其余深度加工成170+ -0.5，不合格处修复；底部倒角10×45°尺寸到位即可。

2）两端装滑轮处孔φ50H8（+0.039 0）加工成φ50（-0.03、-0.05）修复：可装配修研孔或轴。

3）内框架三处漏水的丝孔按图要求钻铰成M64孔，丝孔深尺寸47尽可能地大些。孔深尺寸52严格保证，否则漏水。

4）待内框架M64丝孔加工完后，按图纸要求车3个丝堵，外螺纹尺寸47按内框架上螺纹尺寸尽可能地大并一致。堵的材料为35#钢。

3 辊子存在的问题及改进措施

3.1 辊子设计存在问题

自由辊（B31932、B21115）根部安装轴肩环处缺少尺寸，根据轴肩环及图面比例给出尺寸。驱动辊装配（B21117）中件34密封圈尺寸φ165×4应改为φ171×3.5。透盖（820.970）上无润滑孔，建议外方改图，增加润滑孔，生产时图已改完。辊装配中所有冷却水管（820.954、820.956、820.969）上距端头15mm的通孔φ8在装配中无意义且易漏水，建议取消。制造前已取消。

3.2 辊子加工存在的问题

本扇形段每段共有18根辊子（自由辊16件、驱动辊2件），两段共计36件。材质21CrMoV5.11，加工过程中注意辊面的粗糙度及圆柱度等形位精度，有的辊子存在硬度不够和有裂纹现象。

问题是标准执行不够严格，应按SN924-4标准交付与检验，粗加工后UT检查，执行DIN 10228-3之2级。辊面堆焊不锈钢层，堆焊执行VAI TSC-4No.：03/94技术规范，按WPS实施。

辊子需提供锻件材质化学成分及机械性能报告、UT探伤报告、PT探伤报告、热处理报告、堆焊层材料合格证、尺寸检验记录、堆焊层硬度报告等（详见检验技术文件）。

3.3 辊子转配存在的问题

自由辊装配工艺强调如下：辊子的清理100%检查；尺寸30%抽查；轴承分自由侧和固定侧两种不同形式，装配不能装错；装配后试压；装配后按检验要求（平台返平误差小于0.1mm，轴承座面与平台间0.03mm塞尺不进。）检查辊径跳（小于0.05mm）及转动灵活。检查时保证辊中心线与基准平台面平行，可用辊面距基准面高度值一致来评定，误差小于0.1mm。标识检查合格。上述检查做记录。

4 设计制造过程出现的其他问题及解决措施

1）纵观设计问题，因此图是炼钢厂供图，与原设计制造图出入较多，很多地方均是埋下伏笔，所以，在转化图纸上应给予这方面的关注。如序号2分配器垫板给错，序号4外框架底部垫板宽度、深度的设计不到位。序号8调整垫板应两端都有，调节装置中内框架与碟簧柱间连接圆柱支撑（837.320）在装配图上底板厚度为40，而零件图上为50，此处的高强螺栓联接为M36×75。经过审查，发现零件图尺寸正确，随后将此处的高强螺栓尺寸改为M36×85，并将装配图尺寸改为50mm。

2）设计上不完善，也应给予纠正。如序号1，如果能将此处在图面中加以说明或增加加工符号，就比较合理。再如序号5，板的尺寸如能再大上5mm就较好控制。序号9辊定位装配（837.418）上件22螺栓尺寸M20×150装配后，露出的端部不够长。

3）制造上问题，一是反映出生产过程不够仔细、认真，二是有未执行工艺。如序号3，框架加工未加工艺基准。序号4底部定位口的加工，尺寸不稳定，表面粗糙度也不稳定。序号11、12加工不应出错。序号17在加工过程就应发现有缺陷，这样不至于加工完成后发现，辊废掉，浪费严重。序号16、18对进货时的检查不到位。序号23喷淋配管图面上没有清楚标注方向，施工时见液压配管图上有标注，就按液压配管图配制，实际上液压配管图上标注是错误的。这种情况施工单位应与技术人员联系，不能擅自做主来处理，由技术人员给予确认。水配管及润滑配管的联接件，外方在现场使用过程中进行修改，不是按图面要求生产。我方在设计后将联接图样画出让其确认。

4）对制造工艺的可行性，要提前进行分析，找出解决方法，这对生产至关重要。如序号10碟簧柱的装配，施加压力达90吨，不采取措施无法装配，且不安全。

4 结论

经过生产实践之后，扇形段框架及辊子存在的加工问题，得到了有效的解決，在优化工艺的同时，为了让机床操作者和钳工对加工和装配过程所需注意的部分，建议以指导书的形势下发，明确加工和装配的重点位置，同时也是对操作者和钳工的质量要求和控制，为后续工作奠定基础。

参考文献：

[1] 范崇洛.机械加工工艺学.东南大学出版社，2009.

[2] 胡兆国.机械加工基础.西南交大出版社，2007.

[3] 傅水根.机械制造工艺学基础.清华大学出版社，2011.

[4] 冯辛安.机械制造装备设计.机械工业出版设，2004.

作者简介：

夏云才（1983-），男，辽宁大连人，本科，工程师，大连职业技术学院机械工程学院，研究方向：机械设计与制造。