连铸机械设备的常见故障与处理措施研究

曹玉峰

（山东钢铁股份有限公司莱芜分公司炼钢厂，山东 济南 271104）

0 引言

与传统的钢材制造工艺相比较来说，连铸机械设备的使用能够直接将钢液经过一系列的加工成钢材成品，该设备应用不仅简化钢材制造的工艺流程，更是有效节约了钢铁资源。而这一生产技术逐渐成为钢铁制造的主要加工工艺，该设备的稳定运行更是决定着整个钢材生产线以及钢材企业的经济效益，本文主要对该设备中可能出现的常见故障类型以及导致故障出现的因素进行分析。

1 连铸机械技术介绍与故障诊断的必要性

连铸生产技术在工作当中的主要流程是，首先将钢包中的钢液浇注到结晶容器当中，钢液经过一段时间的冷却后，逐步开始凝固，而当钢液凝固到一定程度时，就要运用拉矫机对凝固到一定程度的钢液拉成钢坯，然后对拉出的钢坯做喷水处理，让钢坯进行二次冷却，最终使用切割机将冷却后的钢坯切割成尺寸、规格各有不同的成品。从当前应用的连铸机械设备进行分析，该项设备主要包含的结构有钢水转运装置、钢水冷却装置以及振动装置、拉矫机、切割机等5 种设备。钢水转运装置的主要功能作用就是负责调换钢包，其中空包、满包之间的调换以及故障钢包和备用钢包之间的更换都需要由该项设备完成。钢水冷却装置也就是结晶器，这项设备的使用主要是为了将液态的钢水凝固成可供拉胚的状态，在钢水冷却装置的外壁有能够让钢水进行冷却的管道，而管道中有流动的水，在水流动的过程中就能够将此装置当中的钢水的热量逐渐降低，以水循环的方式实现钢液的冷却处理。振动装置在将钢液均匀分布的过程中，所应用的振动频率主要是周期性的，这一处理方式的主要目的是将钢液中的气泡进行排除处理，在此基础上，尽可能降低钢坯表面与冷却装置内壁当中粘连问题的出现，以此来为钢坯的最终质量提供保障[1]。

因为连铸机械设备主要的一点特征就在于系统的庞大以及相对复杂的结构，因此，对于该机械设备而言，工作人员对于该设备的安装、检修以及维修等工作的开展，相较于其他设备来说是十分困难的，导致该设备出现同一类型故障的因素也是非常多的。而在我国经济进一步发展，工业不断发展和革新的大背景之下，工业生产的要求也随之出现了大幅度的提升，尤其是对于钢铁生产企业来说，连铸机械设备的使用效率以及该机械系统性的整体使用生命周期应当获取进一步的提升，保障在连铸机械设备有限地使用周期内，将其对于钢铁生产所能够起到的最大价值作用发挥出来，以此来提升钢铁生产效益、满足钢业生产的要求。但是随着连铸使用时间的不断增长，在该设备投入使用的过程当中，会受到周围工作环境以及多种因素的影响，导致该项系统某部件出现损坏或者发生局部故障，上述现象一旦出现，就会直接造成连铸产线整体性的停机，这对于生产发展以及经济效益所造成的损失是巨大的，而如果不能及时性找到导致问题出现的原因并采取合理的方式予以解决连住产线长时间停机，而增加对钢铁企业造成的经济损失[2]。

在当前钢铁生产业连铸机械设备常见的故障现象以及维修过程当中，仍然存在各方面的问题。详细来说，连铸设备在以往的应用过程中积累了的大量的经验，尤其是在设备的故障分析以及维修这方面，但是这些设备在以往应用中所积累的大量经验并没有整合为系统性的知识库，因此在今后的连铸设备故障分析和维修规程中也很难有效应用以往的经验，并对以往的处理措施进行优化，这样一来，不仅限制了连铸设备故障分析和处理措施的进一步提升，同样对钢铁企业的资金运用形成了一定程度上的浪费，这种连铸机械设备在故障分析和维修上经验的流失主要存在于以下2 个方面：①导致连铸机械设备出现故障的因素有很多种，而形成了故障类型也就相应有很多种，在这种情况下，故障表达、检修以及维护上却不够系统化，所以在制定这一设备故障分析和维修策略上遇到了诸多难题。②连铸机械设备的品牌和规格上有所不同，所出现的常见故障类别也会存在一定程度上的差异，但是在对该项设备存在故障进行分析与维修工作进行中，却不能有效吸收同品牌、同规格设备以往故障处理的方式方法，这就导致该设备在故障分析和维修中面临着大量的空白区。同时，也凸显了整合连铸机械设备常见故障和处理方式的重要性。

2 连铸机械常见故障及相应处理措施

2.1 钢包滑动水口窜钢事故处理

针对于滑动水口出现窜钢现象发生在出钢期间中这一问题来分析，主要的处理措施有以下6 种：①出钢的过程中，如果在设备的哪个部位出现了窜钢现象，都应当将出钢的进程即刻叫停。②无论窜钢现象是否已经停止，在发现窜钢现象的第一时间就应当将钢包车开出。③运用吊车将钢包吊起，如若窜钢现象一直存在，提醒所处故障钢包周围的工作人员注意避让。④将故障钢包钢包运至备用钢包上方，将故障钢包的钢液流入备用钢包中。⑤如果钢材企业采用的是吊车与吊包相互配合工作的生产工艺，当发现有窜钢现象出现时，也应当将出钢进程即刻叫停。如果窜钢现象仍未停止，同样需要采取上述方式换用备用钢包。⑥如果窜钢现象已经停止，但是取出的事故钢包中仍然留有一定的钢液，就要立刻采取回炉操作，为防止窜钢现象再次发生，再进行这一操作时相关工作人员应当注意避让[3]。

在钢包完全出钢结束后，且滑动水口未打开的情况下，将钢包进行精炼，或者将其运送到浇注位置的过程中，发现滑动水口出现了窜钢现象，相关操作人员应当即刻采取以下4 种处理措施：①如果窜钢量不多，并很快停止窜钢现象，就要用割炬将冷钢清理干净，然后继续精炼，基本上不会影响正常浇筑工作的进行。②如果不能实现窜钢后的继续浇筑，就要以周炉处理方式处理好问题钢包。③如果这一现象发生的窜钢量是比较多的，就要将钢液及时更换进备用钢包内。④如果窜钢量相对较小，但是并没有出现停止的现象，就要及时将事故钢包做过包回炉处理。

在滑动水口刚打开时或者在浇筑过程中，滑板支架或者水口中间出现窜钢现象，就要及时性做好以下处理方式：①窜钢量小，并很快停止这一现象，可继续进行浇筑工作。②窜钢量较小，但并未停止，甚至出现增大的趋势，即刻将滑动水口关闭，停止浇筑工作。③做好事故钢包的转包回炉处理工作。

导致滑动水口出现窜钢问题的原因主要有以下几种：①滑动水口的安装质量问题。因为设备的滑动水口这一部分的机构是十分紧密的，耐火砖之间的缝隙不能超过0.5mm，所以在安装过程中精细的操作非常重要，稍有马虎就会导致浇注中出现窜钢问题。②耐火材料质量原因。③操作失误。在投入使用时，水口如果没有完毕或者没有完全关闭，都会出现窜钢问题。④滑动水口机构故障。

2.2 塞棒浇扛水口堵塞事故

2.2.1 钢包水口堵塞

钢包水口出现堵塞问题主要采取以下6 种处理措施：

（1）水口内部存在堵塞物。在保证塞棒完全关闭的情况下，再次清洗水口，也可在必要的条件下用氧气管清洗。

（2）塞头砖出现掉片问题。用力关闭塞棒，待掉片被塞棒砖重新粘起后，将水口轻缓地打开。

（3）如若上述粘合掉片的操作失败，就要在塞棒打开的状态下用氧气管清洗水口。

（4）如果使用的是冷钢包，无论是冷钢包底问题还是出钢温度相对较低，都有可能受到水口附近的冷钢影响而出现水口堵塞的问题，这时候就要将钢液进行回炉处理。

（5）如果在上述水口堵塞，事故处理完成之后，再次打开钢流时出现无法控制的现象，就要对中间包液面进行密切的关注，在允许的范围内提升结晶拉速上限。

（6）如果在堵塞事故处理的过程当中，中间包钢液已经全部浇筑完，可以在此过程当中更换中间包[4]。

2.2.2 中间包塞棒浇注水口堵塞

（1）中间包开浇时水口堵塞。在中间包开浇的过程中，发现水口堵塞的问题，影响因素主要考虑以下几个方面：①造成水口堵塞的因素是中间包塞头周围的局部位置冷钢，无论在堵塞过程中是否出现钢液流出的现象，都要即刻用氧气管对其进行清洗处理。②将中间包转移到下节水口位置。③在中间包上口浸入钢液，然后用氧－乙炔割炬点燃氧气管。④在将氧气压力加大的过程中，将已经点燃的氧气管放置进水口当中。⑤以上操作可重复操作3～4 次，在钢流打开之后，在能够正常浇筑的情况下重新安装水口。⑥不能即刻在钢流打开之后将开关打开，而是要保障冷却装置的上口完全低于钢液。⑦如若在上述操作中出现了中间包钢流关不住的情况，就要即刻采取停止浇筑的处理方式。更换中间包进行二次尝试，观察是否仍存在同样问题。

（2）中间包浇筑时水口堵塞。导致这一问题出现的原因主要是钢液的温度相对较低，因此在拉钢坯的过程中出现了拉速太慢，或者出现了钢水粘连的情况，如果出现这一问题，可以采取运用氧气清洗水口的处理措施。在确认这一问题的影响因素如上述所言后，就可以选择更换中间包或者做出停止浇筑处理。

2.2.3 造成塞棒事故的原因

导致出现塞棒事故这一问题的负面因素主要有以下几个方面：

（1）耐火材料质量不佳。钢包、中间包塞棒相应的塞头砖、袖砖都各自有着相对特殊的要求，这包衬材料是有一定区别的。如果塞头砖和袖砖的物化性没有达到相应的标准，或者在其内部当中存在有一定的杂质，在制造过程中不够均匀，或者有裂纹现象等相关质量问题。就会导致肝性能不能承受正常侵蚀，同时在冷热交替较快、较大的环境下，出现各种事故问题。

（2）钢液的质量不佳问题。钢液的实际温度超过规程的相关要求，或者钢液里含有的FeO 过高的话，也会导致出现断棒或者掉头现象以及掉片等塞棒事故。

（3）砌筑塞棒的过程中出现操作不当的问题。如果在塞头砖的安装过程中出现用力过度的问题，就会导致塞头砖内部出现内裂，因此给生产留下安全隐患。

（4）塞棒的安装方面存在质量问题。如果在塞棒安装的过程当中，受到了太过用力的敲击，就会导致的耐材受损的问题发生。如果塞棒安装过后，袖砖与螺母之间未留胀缝，也会发生塞棒事故。

（5）塞棒的中心冷却未达到相应标准。如果中间包在长时间使用的情况下，冷却不够到位，就会导致在芯棒温度超过相应标准，出现熔穿或者局部氧化穿洞的现象。

（6）外力撞击。如果在钢包或者中间包运送的过程当中不够专心，就会导致已经安装完毕的塞棒受到外力撞击，从而出现袖砖松动的问题，因此在钢液侵入的情况下出现断棒问题。

（7）工作人员操作不当。如果多次重力关闭钢流，就易出现塞头掉头或者掉片现象[5]。

2.3 钢流失控事故和处理措施

2.3.1 塞棒机构钢流失控

（1）处理措施。当出现钢流失控的问题时应当第一时间控制主控室，使其通知铸机当中全部岗位工作人员严加注意，钢包浇筑工、回转台、吊车操作工、中间包车操作工等工种更要尤为注意。将拉速即刻升高以此来平衡冷却装置钢液面，直至铸机能够恢复正常浇筑状态。最短时间内将压棒开大，在塞棒最大限度地提升后迅速重力将塞棒关闭，以此来将钢流关小或者完全关闭。这一操作能够往复2～3 次。中间包事故塞棒周围的钢液中插进铝条，从而将钢液稠化，能够有效将钢流水口的直径缩小。如果在冷却装置中存在钢液溢出的风险，可以将浸入式水口敲断或者将分体式浸入式水口卸下，然后迅速用钢或者铸铁的堵头将水口进行堵塞处理。如果以上操作尝试全部失败，钢液溢出的风险有所升高或者已经出现这一问题，就要将钢包和钢流即刻关闭，并使全部工作人员与事故钢液保持一定距离，将其他中间包钢流全部关闭后将中间包移到事故处理的位置中。在事故中间包中插入铝条，加上干燥的废钢并将钢流用堵头堵塞住，让水口完全堵塞。将事故中间包即刻吊走，放置进中间包的翻包场地中，待其冷却后切割回炉。如果经过上述措施的处理后，水口的钢流大小正常，就可以进行正常的浇筑工作，如果上述处理措施后出现钢流堵塞的问题，对于这一水口堵塞问题不再做出抢修处理，直接停止浇筑。如果停止浇筑后，钢液既可以做回炉处理，也能够在同品牌、同规格的连铸设备中进行浇筑。

（2）钢流失控原因。导致钢流出现失控问题的原因有以下4种：①耐材质量。如果袖砖被钢渣侵蚀后出现了塞棒断裂现象，就会导致水口大小无法控制，钢液会直接流出。塞头砖球部与水口砖碗部中间存在空隙无法闭合，钢流就无法控制。②塞棒的安装质量。塞棒安装偏移或者不正确，都会导致塞棒打开后不能闭合。③机械故障。控制塞棒的机械出现故障，塞棒无法实现动作或幅度过大。④钢液质量。温度、氧化性过高，对耐火材料的腐蚀太快。

2.3.2 滑动水口钢流失控

（1）处理措施。第一时间通知主控室。在符合浇筑状态的前提下拉速提升到最大。故障中间包周围钢液插进铝条。如果钢液在经过上述操作后能够控制在正常范围内，就要马上开始机件和液压系统的检查工作，然后尽快修复问题。如果拉速超过浇筑状态的上限，但是钢流等却无法关小，冷却装置钢液面在不断上升，就要将分体式进入水口卸下，然后用钢堵头将钢流堵塞。如果钢流堵塞成功，其他设备可进行正常浇筑，事故设备停止浇筑。如果钢流并未堵塞成功，就要将钢包钢流全部关闭，将滑动水口液压缸以及液压管卸下，将事故钢包运至中间包上方位置。在运至事故处理位置后作中间包水口堵塞处理。在设备停止浇筑后，中间包钢液冻结后进行切割回炉处理。钢包内钢液可在同品牌、同规格的连铸设备中进行浇筑。因为滑动水口的工作特征较为特殊，所以这一部分出现钢流失控问题的可能性相较于塞棒机构来说更大。尤其是在浇筑刚开始的阶段，如果不能及时关闭钢流，就会导致钢液溢出的问题，直接造成通知浇筑的后果[6]。

（2）钢流失控原因。导致滑动水口钢流失控问题出现的原因主要有以下3 种：①浇筑时滑板粘连。②滑动水口机械出现故障问题，滑板无法动作。③液压系统出现故障。液压系统在连铸机械设备中的主要作用就是控制滑动水口的开关，因此这一系统出现故障就会直接导致钢液失控。而液压系统的故障主要存在以下4 个类型：①液压管出现脱落问题或者断裂问题。②油箱液位相对偏低。③油泵出现故障问题。④控制电气出现故障。

2.4 采用设备分级养护检修

根据连铸机设备养护和检修的具体项目，整体呈工作列表，同时科学地制定连铸机设备检修计划，并根据连铸机的使用频率和设备重要程度，合理地进行分级化设备管理和维护工作。探索连铸机设备中的部分零部件出现故障的频率过高，那么必须及时采取一级管控方式，重视这些部分的维护与保养，并且降低故障发生概率，如果一些零部件故障出现次数较少，那么对这些零部件开展常规管理，定期更换润滑油，避免故障问题。

3 结语

在钢铁企业当中，连铸机械设备是钢材生产过程十分重要的一项生产设备，但是因为这一设备当中所涵盖的各类装置和系统是相对繁杂的，因此在生产过程当中，各个部件之间的影响作用也更高，而钢材生产工作环境通常有高温、多尘、潮湿等特点，因此，在多种原因干扰之下，该项设备十分容易出现各类型故障。因此，整合以往连铸机械设备故障发生以及处理的方式，能够为刚才生产中，连铸机械设备的有效、及时、准确检修奠定基础，以此来有效延长该设备的使用寿命，为企业的生产效益提供一定程度上保障。