方坯连铸机辊道故障分析与改进

许 瑞，王国稳，李 波

（首钢长治钢铁有限公司，山西长治 046031）

0 引言

连铸机辊道是铸坯生产系统中重要的钢坯传输设备，其采用链传动方式，将剪切后的钢坯输送至冷床。链传动的传动效率高，过载能力强，可以适应高温、多尘等工况。但在生产过程中，经常出现辊道限位失效、链条脱落断裂、辊道轴承座螺栓松动等情况，导致钢坯传输失效，钢坯滞留部前后钢坯粘连，严重影响生产节奏，本文主要针对辊道故障进行分析与优化改进。

1 辊道系统简介

1.1 技术参数

铸坯质量2.12 t；铸坯规格150 mm×150 mm×12 000 mm；辊道传输速度0.75 m/s；链条规格24A-1。

1.2 功能说明

钢坯通过剪机剪切后，进入运输辊道区域，传输过程中，辊道以0.75 m/s 的速度将钢坯从运输辊道传送至出坯辊道，当钢坯运输距离出坯辊道末端300 mm 时，钢坯触动限位开关接触板，接触板翻动，通过连接钢丝绳带动限位开关触点动作，辊道电机电路由闭路转变为开路，电机停止转动，此时钢坯利用惯性运行至辊道末端，触碰辊道末端碰头后停止。

2 故障现象及原因分析

辊道产生故障，会造成钢坯无法正常输送，钢坯滞留使前后钢坯粘连，需生产工手动割坯，严重影响铸坯质量，甚至造成堵流停机。经分析产生故障的主要原因有辊道限位失效、链条脱落断裂、螺栓防松性能失效等，具体原因分析如下：

2.1 辊道限位失效

连铸机辊道上的行程限位开关，在辊道上运动的钢坯撞击接触板后，连接钢丝绳带动限位开关的触点动作，电路由闭路转变为开路，辊道电机停止转动，此时钢坯可利用惯性运动至辊道末端，触碰末端碰头后钢坯停止，该状态下产生的冲击力最小，不会造成碰头螺栓松动以及出现铸坯不动而辊转动的情况。

但在实际生产运行中，由于限位长时间处于高温状态，限位开关受内部结构损坏、接触板翻转动作不灵活、连接钢丝绳变形以及受钢坯冲撞后未能得到及时修复等因素影响，导致3 台连铸机17 台辊道限位开关全部失效，当铸坯传输到辊道终点撞击末端碰头后，限位开关未能有效传递信号，使辊道始终处于转动状态。

2.2 链条脱落断裂

连铸机辊道全部采用24A-1 链条，链条节距P=38.1 mm，链轮齿数为17 齿。根据链条选型标准：链条理论长度L=2×链轮中心距+链条与链轮啮合齿数×节距，延长理论长度2%～3%为理想状态，且尽量选偶数。连铸机辊道两链轮中心距为1200 mm，计算可得链条理论长度L=2×1200＋17×38.1=3047.7 mm，理想状态长度L=3047.7×1.03=3139.131 mm，链条选取82 节，则链条长度为L=82×38.1=3124.2 mm。

根据现场调查，多数链条存在过长或者过度磨损情况。在检修过程中，两名职工调整安装一根链条需用时约为20 min，炼钢厂每次工艺停机时间在2.5～3.5 h，停机后，除其他生产设备检修用时以外，能够集中人力处理过长、磨损或断裂等严重影响设备运行的链条约4～6 根。受高温环境影响，在线链条仍继续出现变长、磨损的情况，根据日常生产要求，没有足够的检修时间对所有存在变长、磨损情况的链条进行调整修改。

2.3 轴承座螺栓防松性能失效

根据技术要求，螺栓安装时要依据紧固件尺寸选择合适螺栓，螺栓紧固后露出3～4 扣丝扣为准，且新安装螺栓需紧固2～3次。螺栓紧固时要对称均匀上紧，紧固螺栓时依据螺栓用力大小要适中，不可过紧造成螺栓损伤或断裂。有明显的裂纹、断扣、滑丝、乱扣、螺杆拉伸变形的情况可报废处理。

在实际生产运行过程中，由于运输钢坯过程中存在较大的冲击力，且工作环境温度较高，瓦座螺栓存在伸长、热变形等情况，导致螺栓防松性能失效。利用停机时间对辊道螺栓进行全部排查，37.6%的螺栓存在松动、脱落或断裂的情况。

3 辊道系统优化改进方案

3.1 改进辊道限位

为有效延长限位装置的使用寿命，在改进过程中考虑整改因素如下：①减少高温对限位的影响，限位机构尽量与钢坯保持较远距离；②如钢丝绳不紧凑，不能有效带动限位翻转触碰，可能产生假信号，使辊道持续静止或持续工作；③辊道运行不平稳，钢丝绳一旦脱离定滑轮，会导致限位失效。

结合以上影响因素，在安装限位时，将限位开关固定在辊道末端外900 mm 处位置，接触板距离限位开关2500 mm；在末端加装配重，使得钢丝绳保持张紧状态，不出现打扭、弯曲的情况；在钢丝绳传动定滑轮顶端焊接半圆钢圈，有效阻止钢丝绳脱轮（图1、图2）。

图1 限位机构

图2 限位改造后

3.2 制作链轮挡片

当钢坯通过接触板后使拉杆转动，与之连接的钢丝绳拉长，丝绳通过2 个固定滑轮提起配重，摆动块失去拉力掉落与导电触点接触，由于导电触点周围有尼龙绝缘套保护，所以导线直接与导电触点接通。当摆动块与导线接通后相当于电气开关闭合，导电触点处为接地，接入回路后完成辊道停止动作（图3）。当钢坯离开辊道后，拉杆由于惯性恢复到初始状态，摆动块离开导电触点，回路断开。

图3 限位电气原理

为减少链条脱落而引起的故障，改善链轮挡片，在原先的链轮和挡片上加工3 个均布的M12 螺孔，用M12×160 mm 螺栓将挡片固定在链轮上（图4）。在安装链条时，取出链条链卡，将链条放置到位后，安装链卡（图5）。在辊道传输转动过程中，一旦受较大冲击力、螺栓松动及传输不平稳等不利因素影响，链条会出现跳齿或脱齿倾向，此时链轮两侧挡片将有效限制链条脱齿，并使链条即时复位，不会出现链条脱落的情况；有效限制因链条过长而引起的跳齿、脱齿等情况的发生。

图4 链轮结构

图5 链轮改造后

3.3 增加螺栓定位装置

炼钢厂辊道轴承座螺栓近1800 条，仅依靠加强点检及时紧固松动螺栓，不能有效解决螺栓松动的问题，且在线维检作业量大，存在较大安全隐患，因此技术人员设计辊道定位装置，一侧由方垫铁接触焊接固定，另一侧由两块斜铁配合打紧后固定（图6）。

图6 辊道定位装置

（1）技术要求：①螺栓预紧力168 N；②运输辊轴承座与方定位块、斜垫铁，斜定位块与斜垫铁接触面需达100%；③定位块三面焊接，焊缝高度10 mm；④辊道轴线与铸机中心线垂直、单流辊子中心线重合；⑤辊子标高范围±1 mm。

（2）作业要求：将轴承座接触面清理干净，安装调整辊子按照60%预紧力紧固螺栓后，安装定位块，轴承座一侧定位块直接与轴承座接触焊接。

（3）焊接要求：焊缝高度10 mm，两接触面紧密接触，另一侧斜定位块与瓦座预留5～10 mm 间隙焊接，将斜铁打紧，斜铁与瓦座接触面紧密接触，后在立面点焊。

完成以上工作后，紧固瓦座螺栓（图7）。

图7 辊道定位装置

3.4 应用效果

通过实施以上措施并在后期生产过程中观察、统计，炼钢厂连铸机辊道区域限位全部可以正常使用。链条不存在脱齿现象，少数链条存在磨损情况。轴承座螺栓约90%紧固，达到改进预期目标，减少了辊道区域故障时间，降低了维检职工劳动强度。

4 结束语

通过对限位改进、制作链轮挡片、增加定位装置等措施的实施，在生产过程中使用正常，后期效果反馈良好，故障时间缩短了40%，降低了辊道故障时间、维检职工劳动强度，同时有效减少了备件消耗和故障引起的堵流减产情况的发生，提高了产量，创造了可观的经济效益。