特厚板坯连铸机辊系和轴承座水道锈垢分析及对策

樊星辰

（首钢京唐钢铁联合有限责任公司，河北 唐山 063200）

0 前言

某厂的3号连铸机是由西门子奥钢联设计研发，作为世界上最厚的直弧型板坯连铸机之一，结晶器在线调宽、喷嘴3D自动调节、采用结晶器液面自动控制、扇形段远程自动辊缝调节、动态二冷配水以及动态轻压下等国际先进技术，充分实现高效、可靠生产高品质特厚板坯。其产品规格：厚度 250、300、350和 400 mm，宽度1600～2400 mm，年产量110万吨，主要品种为装甲舰艇板海洋平台及船用钢、军工板、高强度结构钢等特殊用途的产品［1］。

该特厚板坯连铸机扇形段辊系在线连续运行时间较长，平均过钢量超过100万吨。在对扇形段的关键部件下线维修进行解体检查时，发现轴承座水道和辊系水道均有不同程度的锈垢现象。轴承座水道的生锈腐蚀严重影响了对轴承的水冷效果，会导致轴承座局部漏水，甚至导致轴承由于过热、润滑不好而损坏［2］；辊系水道结垢则导致辊系水冷效果严重减弱，严重影响辊系的有效使用寿命［3］。因此，有必要对辊子及轴承座水道锈垢进行分析和提出解决办法。

1 辊子及轴承座水道锈垢现象

为了更好的分析辊系及轴承座水道锈垢成因，对不同尺寸的辊系进行拆解和测量、对轴承座进行切割解体，并测量锈垢层的厚度。

（1）图1为φ270 mm辊系轴承座，段号B1－2／2，过钢量66万吨。其水路设计间隙4 mm，锈垢层厚度0.5 mm。锈垢仅存在于水路内圈，外圈无锈垢现场。

（2）图 2为 φ300 mm辊系轴承座，段号HS4，过钢量160万吨。其水路设计间隙5 mm，锈垢厚度0.8 mm。锈垢仅存在于水路内圈，外圈无锈垢现场。

（3）图3为φ270 mm辊系辊套，段号B3－6／1，过钢量100万吨。其水孔直径16 mm，锈垢厚度0.5 mm。

（4）图4为φ270 mm辊系心轴，段号B3－6／2，过钢量80万吨。其水孔直径φ16 mm，锈垢厚度0.5 mm

图1 φ270 mm辊系轴承座锈垢情况

图2 φ300 mm辊系轴承座锈垢情况

图3 φ270 mm辊系辊套锈垢情况图

图4 图1 φ270 mm辊系芯轴锈垢情况图

2 辊子及轴承座水道锈垢分析

2.1 材质分析

轴承座本体材质为Q345D，平均的氧化速度约为0.3～0.4 mm／年。轴承座蒙皮（水道外圈）材质为不锈钢，表面基本没有锈迹和水垢。辊套材质25CrMo、辊子芯轴材质为42CrMo，属耐热钢，其抗氧化性能一般，长期在水浸的环境中容易生锈。

2.2 水质分析

表1为某厂3＃连铸机设备内冷水水质报告，其中样品1取自设备水进水总管路，样品2取自设备水回水总管路。通过对水样的分析，可以看出设备机冷水水质无异常，满足工艺要求。

表1 设备内冷水水质报告

2.3 锈垢成分分析

表2为轴承座及辊系内锈垢成分分析报表，其中全铁含量占54.9%，远高于含量1.55%的CaO，说明锈垢成分主要为铁锈，水垢含量可忽略。锈垢成分分析与水质化验报告中水的总硬度值不高于0.4 mmol／L相吻合，即软水结垢量极低，基本可忽略。锈垢成分分析和轴承座蒙皮内侧无锈无垢情况吻合，蒙皮材质为不锈钢，长期经历机冷水冲刷后并无结垢现象。

表2 锈垢成分分析报表计

3 辊系及轴承座水道除锈垢对策

3.1 水冲洗辊系及轴承座

先对辊系进行冲洗，辊系清理后，安装在试水工装上，将辊子水循环的进、出口接专制的单管路法兰，使所需清洗的辊系成为独立的闭路循环系统，并要求清洗过程始终使设备清洗液为全满状态和无气堵现象。

先冲洗的目的是冲出所清洗的辊系中的杂质金属氧化物、疏松的污物及部分沉积物，并对临时管线的接点、法兰、等进行检查，出现问题可在加药前及时处理，为下道工序的酸洗除垢效率和质量做好准备工作。

3.2 辊系酸洗除锈垢

根据表2对锈垢成分的分析，可以发现，锈垢的主要成含 Fe2O3、CaCO3、MgCO3，可用一定配方的酸液进行除垢清洗，其反应方程式为：

酸洗是化学清洗中最重要的一步，它关系到结垢的效果。某厂整体清洗剂采用的是获得国家科委二等奖的LAN－826高精设备水系统缓蚀清剂，加4%～5%浓度的酸洗液进行循环清洗，进口端酸洗液浓度保持3.5%左右，在保持连续有足够的清洗能力的同时，避免洗液和水垢发生激烈反应产生过量气体混合物喷出，出口端酸洗液经过设备内的水垢反应消耗，每三十分钟分析化验，使清洗液的浓度控制在3.5%左右，当清洗液浓度在定时间内趋于稳定，最后消耗误差为0.5%时，即为清洗终点，这时对设备内清洗液进行置换排放，使PH值达到4～5左右的工艺要求，再进行酸碱中和处理处理，最后用“钝化预膜剂”进行钝化处理，来提辊系的的耐腐蚀性能。

将酸洗后的辊系拆解，车掉辊套端面焊接堵，检查辊系水路酸洗后的情况，测量辊套水孔直径，与设计值对比。

3.3 轴承座除锈垢垢

轴承座清洗方案与辊系清洗方案相同，工装依据轴承座图纸制作，检测原则与辊系检测相同。

4 效果分析

（1）通过酸洗除垢的方法清洗和轴承座，使得轴承破损报废大大降低，年均可降低55%。

（2）通过酸洗除垢的方法清洗扇形段辊系，扇形段辊系组装速度大大提高，并且是扇形段的在线使用寿命大大提高，为提高连铸机的作业率奠定了坚实的基础。

（3）酸洗后进行的预膜钝化处理，能极大的减缓水道的锈蚀结垢速度。

5 结语

通过分析连铸机辊系及轴承座水道形成锈垢的原因，并对锈垢、水质等进行分析，利用酸洗工艺可以极大的去除锈垢，除垢率达到原水垢覆盖面80%以上。进而降低轴承等备件费用，延迟扇形段在线使用寿命，该经验方法可供其他连铸机借鉴。

［1］ Sascha Helmut Skrube，Paul Pennerstorfer，Josef Watzinger等.新型400 mm厚板坯连铸机的开发和应用［J］.世界钢铁，2013，13（06）：51－56.

［2］ 冯李民.扇形段自由辊轴承失效分析与解决措施［J］.机械工程师，2014（01）：184－186.

［3］ 吉文俊，尤红丽.改造辊子轴承冷却水管路及延长扇形段使用寿命［J］.机械管理开发，2011（06）：126－127.

［4］ 杨国建.连铸扇形段长寿化研究及实践［J］.冶金设备管理与维修，2017（06）：38－48.

［5］ 杨国建，赵雷.板坯连铸扇形段长寿化分析及实践［J］.鞍钢技术，2017（02）：50－54.

［6］ 罗露.连铸机辊系水冷系统及干油润滑系统分析［J］.重型机械，2010（s1）：232－238.

［7］ 旭东，景群社，李仲平.板坯连铸机1＃冷却段辊系列失效形式分析及对策［J］.重型机械，2011（02）：31－33.

［8］ 张志伟.连铸机干油智能润滑管道压力损耗分析［J］.冶金设备管理与维修，2009，27（05）：45－46.