柳钢转炉1#方坯连铸机翻钢机优化改造

张宝全，宋育仕，黄泽毅，全开胜

（广西柳州钢铁集团有限公司，广西 柳州 545002）

柳钢转炉炼钢厂1#方坯7流连铸机翻钢机由上海新中设计，2007年投产使用，服役时间较长，后期故障频繁，主要故障为拨抓轴裂、焊缝脱焊、滑架变形、转动阻力大；在目前高作业率、高效能的情况，不仅维护工作量大，而且影响产能发挥。在现行的双周定修作业中，每次需安排3-4人维护作业8-12个小时，对翻钢机拨抓轴的各种裂纹进行补焊，轴承手动加润滑脂，变形滑架调整，各松动连接螺杆紧固等大量的维护项目及工作；平常换包生产间隙，也要安排2人需要1-2个小时的工作量对翻钢机进行简单维护处理，严重的在正常生产作业中，平均2-3个月出现1次拨抓轴焊缝处较大裂纹及油缸连接耳座处脱焊等故障造成降拉速处理；通过对如上故障的分析探讨，决定对翻钢机结构进行优化改造。

1 工作原理

方坯连铸坯在经过火焰切割后，通过多级输送辊道进入翻钢机辊道，红外探头计时按设定好的时长停止输送，将铸坯停到辊道末端，再由液压系统电磁换向阀的得失电分别控制两台液压缸活塞杆的同步伸出和收回，将水平停靠的铸坯绕拨抓轴的中心向上逆时针旋转90°，顶开活动滑轨至上方滑架，后活动滑轨因自重下降搭接到滑架，完成上翻动作后，液压缸活塞杆收回带动拨抓轴顺时针绕转至水平辊道处，为下次翻钢做准备。

2 故障分析

（1）翻钢机原设计旋转拨抓轴由拨抓轴一和拨抓轴二通过鼓形齿联轴器连接，拨抓轴的直径为130mm，每个流的拨抓轴由四个轴承座支撑，采用自润滑轴承；此设计主要问题是拨抓轴较长，轴承座间距大，翻爪轴容易弯曲变形，同时自润滑轴承的润滑效果不佳，实际中任需手动补油，轴承的磨损快，间隙大，翻钢过程中常伴有异常抖动，致使翻转不平稳，拨抓轴与液压缸连接耳座焊缝也容易出现裂纹甚至断裂。

（2）翻钢机滑架因配套拨抓轴尺寸，原滑架相对单薄，由25mm厚钢板制作而成，120mm高，485mm长，此部分滑架由高强度螺杆固定在底座上，与活动滑轨相衔接；固定滑架设计单薄，强度不够，活动滑轨较长，没有加强筋板；同时连铸坯表面粗糙，推坯过程中，产生的较大摩擦力，常出现滑架向推钢方向倾斜，活动滑轨严重变形，多组滑架与活动滑轨拼接的滑轨成波浪形，易引起推钢过程中推钢机受力不均，出现滑轨波峰处打抖跳齿等严重影响生产节奏的事故。

（3）翻钢机支撑梁主要用于安装拨抓轴及滑架；梁宽160mm，高900mm，由20mm厚钢板焊接而成，从现场使用情况看，主要问题为整个支撑梁及上面滑架座显得“瘦高”，同时滑架安装支撑座强度不足，更易变形，直接影响滑架的水平。

3 优化改造

综合分析如上问题，决定对翻钢机进行整体优化改造，改造内容主要包括拨抓轴装配、滑架、支撑梁进行强度及结构升级改造，保持原有液压系统。

3.1 优化翻钢机拨抓轴结构及布局

原拨抓轴设计单薄，将拨抓轴的直径由130mm改为直径220mm厚皮管制作，两端联轴器连接部分使用直径180mm圆钢制作，增加拨抓轴整体强度，避免重量超重而更改液压缸系统相关设备及参数。液压缸连接耳座改为圆环式套在拨抓轴上再满焊的制作方式，加大翻转过程中承受扭矩的能力，解决翻转过程中液压缸连接耳脱焊问题；同时将原两节拨抓轴组合改为三节拨抓轴通过两个连轴器连接的三节组合方式，每节拨抓轴使用两个轴承座支持，总共比原设计增加两个支撑轴承座；此改造可使拨抓轴的径向受力均匀，解决使用中的轴长而易变形问题；拨抓轴的改造见下图1。

图1 拨抓轴对比

4.2 改进翻钢机拨抓轴轴承及润滑方式

一是将拨抓轴原自润滑轴承改为调心滚子轴承，既保证了铸坯长定尺而产生重载荷下，能承受较大径向载荷，又能保证拨抓轴在恶劣高温环境下因受热发生轻微变形时，其良好的调心性能补偿同轴度误差而能正常转动；二是增加拨抓轴轴承润滑管路，每根拨抓轴6个轴承座，通过1个6出口递进式干油分配器布置润滑管路到各自流次的每个轴承座上，7个流次的拨抓轴再配合2个电磁给油箱集成接到连铸机集中统一油脂润滑系统，在润滑系统中设定合适给油参数，实现自动润滑，解决以往手动打油耗时耗力，受人为不稳定因素影响轴承过快磨损的弊端。

4.3 增强翻钢机滑架、活动滑轨及支撑梁强度

在将拨抓轴因强度而加大直径后，配套拨抓轴的滑架结构也相应改变。首先加大滑架固定部分尺寸，从而缩短衔接活动滑轨的尺寸，并在活动滑轨的两侧增加筋板增加其强度，解决推钢过程中水平滑架受粗糙铸坯表面较大摩擦力而倾斜及活动滑轨每次在完成铸坯上翻后因自重下搭固定滑架过程中产生冲击而使自生变形的问题；其次将拨抓轴、滑架的主要承载体支撑梁的宽度由原先164mm加大到250mm，满足了拨抓轴的安装空间，同时增加拨抓轴、滑架的支撑面积，增加其载荷能力，解决支撑梁上焊接的滑架安装支撑座“瘦高”易倾斜、滑架及活动导轨易变形、整条滑架不水平的问题。

4.4 确定翻钢机调整间距、计算液压缸及拨抓轴连接耳座的极限位置

原设计铸流间距1200mm，各流翻钢机在铸流中心偏50mm位置安装，不在正中心；改造后，拨抓轴、支撑梁、滑架都因增加强度对各尺寸进行加大，原翻钢液压缸活塞杆耳环与拨抓轴的连接耳座的尺寸及原各流翻钢机安装位置都已不适合，通过现场分析及其他设备空间综合考量，采取将各流翻钢机横移50mm，安装于铸流中心是干涉最少，最优方案；原液压缸固定底座与拨抓轴的中心距也将会因此增大50mm，在确定各流翻钢机中心与铸流中心线的位置关系后，液压缸在整个翻钢过程中，下安装铰点固定不变，活塞杆上耳环则随行程而变化；具体为活塞杆收回时，上耳环中心在以下安装固定铰点为圆心，活塞杆及连接头总长度1285mm为半径的圆弧上，活塞杆按行程360mm伸出时，上耳环中心点则在活塞杆及连接头和行程长度之和1645mm为半径的圆弧上，通过360mm为弦长计算出圆的半径约等于254mm并画圆，与两条弧线相交点即为拨抓轴的液压缸连接耳座的两个极限位置，旋转角度此时为91°，见下图2。

图2 旧液压缸与拨抓轴耳座位置

通过以上各种优化，最终确定了拨抓轴与液压缸连接耳座尺寸位置，完成改造部分及利旧部分的结合，最终改造优化前后翻钢机对比见下图3。

图3 优后翻钢机对比

5 改造后效果

（1）降低劳动强度方面，双周定修翻钢机维护人员由原来4人的工作量减少为2人工作量，换包等停机间隙无需再特意安排人员维护。

（2）提速方面，2019年改造完成后，都未出现生产过程中因翻钢机故障需要维护而降拉速处理的情况，也为方坯1#机拉速从19m/min提升到21m/min提供基础条件。

（3）故障方面，改造后，翻钢机设备实现全年零故障。

6 结语

针对翻钢机在现场运行中出现的故障，以解决问题为导向，参考国内优秀改造案例，充分对翻钢机主要部件拨抓轴、滑架、活动滑轨、支撑梁的强度及布局进行优化改造并最大限度保留现场原有液压传动设备，减少改造成本投入为前提下，充分发挥一线技术工作人员的主观能动性，集思广益，在1#方坯连铸机翻钢机进行改造，并取得如下成果。

（1）通过对拨抓轴的结构优化及强度升级改造，增加了拨抓长轴的强度及抗变形能力，使翻钢机更好的适应现场高温、重载、易腐蚀的恶劣工况。

（2）拨抓轴传动轴承及润滑方式的改进，滑架、活动滑轨、支撑梁的强度提升，增加了设备运行的稳定性，减少了故障点，降低了一线工作人员的维护强度。

（3）拨抓轴油缸安装耳座位置及翻钢机中心线的重新定位，最大限度的发挥原有设备价值，合理利旧，减少改造成本。

翻钢机做为方坯连铸机重要组成部分，各个流相互衔接，单个流次的故障都会影响整台连铸机的节奏及后续推钢机的正常运行甚至因此而非停，因此各个流的稳定运行至关重要；本次翻钢机适应现场生产工况的改造，从制约设备稳定运行的拨抓轴、滑架、旋转支撑、活动滑轨、支持梁、安装位置等因素入手，解决了以往生产中出现的故障及隐患，通过一年多的运行效果看，不管是从减少设备的故障方面还是降低现场工人的维护量都达到预期改造效果。