方坯翻轉冷床的改進及效果

劉文軍 張鵬 杜振軍

(安陽鋼鐵股份有限公司)

方坯翻轉冷床的改進及效果

劉文軍 張鵬 杜振軍

(安陽鋼鐵股份有限公司)

對方坯步進式翻轉冷床存在的問題進行了分析，提出了相應改進措施，通過優化設計與改進，取得了明顯的技術經濟效果，對同類型鑄機設備進行技術改造提供經驗。

方坯冷床 改進及效果 故障分析 維護

0 前言

方坯翻轉冷床是連鑄生產的關鍵設備，在生產中的主要作用是通過不斷翻轉鑄坯，使鑄坯四邊得到均勻快速的冷卻，實現鑄坯自動矯直以防止彎曲變形，同時肩負著儲坯、出坯的生產功能，避免了推鋼、拉鋼型式的冷床使鑄坯密集排列造成冷卻不均和推拉引起的鑄坯彎扭變形及刮傷等缺陷，為長定尺鑄坯的生產創造了條件。安鋼第一煉軋廠方坯機組在建成運行一段時間后，翻轉冷床就不能實現鑄坯的可靠翻轉，長定尺鑄坯彎曲變形量大，造成高線軋機咬入困難，同時冷床故障發生頻繁，維修工作量大。筆者通過現場實際考察，對鑄坯不翻轉、冷床故障率高等問題進行分析，提出了相應的改進措施，取得了良好的效果，為同類型設備的改進提供了經驗。

1 設備工藝概況

1.1 結構組成

安鋼第一煉軋廠翻轉冷床由兩套獨立的小翻轉冷床組成，兩套小冷床具有相同結構，依靠同步軸連接進行同步運行。小翻轉冷床由5組固定齒條和5組活動齒條分別支撐和移動鑄坯，為防止齒條撓曲和熱變形，每組齒條又分成三段，三段移動齒條分別固定在三個獨立的移動框架上的立柱上，移動框架放在升降框架上的橫移輪上，升降框架通過框架上的升降輪放在斜度支座上，固定齒條固定在固定橫梁立柱上。三個移動框架首尾通過上部連桿連接，三個升降框架首尾通過下部連桿連接，最后兩者分別通過連桿連接到移動同步軸與升降同步軸上，靠液壓缸驅動進行移動和升降。翻轉冷床的結構如圖1所示。

圖1 翻轉冷床的結構示意圖

1.2 主要技術參數及工藝

安鋼第一煉軋廠方坯翻轉冷床為液壓升降分動步進式翻轉冷床，其主要技術參數見表1。

方坯翻轉冷床入口處設有一個接近開關，用于檢測入口是否有翻鋼機運來的鑄壞并給冷床發出運行信號。升降缸同步軸和橫移缸同步軸上均裝有機械限位，用于控制冷床的動作順序，步進翻轉冷床的運行順序為:翻鋼機將鑄坯放置在冷床的固定齒上，接近開關發信號，升降液壓缸升起;升降缸到位后，機械限位發出信號，平移缸開始平移;平移缸到位后，機械限位發出信號，升降缸開始下降;下降到位后，機械限位發出信號，平移缸復位;復位后，機械限位發出信號，完成一次工作循環。通過以上四個步驟，鑄坯前進一個齒跟并翻轉90°，冷床通過多次工作循環，直至將鑄坯運達收集臺架，完成鑄坯在冷床上的翻轉矯直過程。鑄坯翻轉步驟如圖2所示。

表1 方坯翻轉冷床的主要技術參數

圖2 鑄坯翻轉步驟

2 存在問題

從機構原理上講，翻轉冷床屬于自行式冷床，它不是由推頭或撥爪移動鋼坯，而是利用兩組齒條間的相對運動使位于齒條上的鑄坯實現步進并翻轉的。鑄坯在前進中不斷的翻轉，使鑄坯得到均勻快速的冷卻，并實現自動矯直。由安鋼第一煉軋廠生產實踐發現，其方坯翻轉冷床存在以下問題，嚴重影響生產的正常運行，給生產和日常維護帶來極大的不便。

2.1 鑄坯不翻轉

原設計起始位置處的活動齒、固定齒橫向相距200mm并且齒形相互對齊，齒條上相鄰兩齒齒距300mm，橫移液壓缸行程430mm;但是通過模擬鑄坯翻轉過程分析見，要實現鑄坯可靠翻轉，齒條橫移行程至少需要435mm，屬于設計時液壓缸行程選擇不合理，另外由于齒條加工誤差、安裝誤差、及齒條齒形的磨損，無法調整等原因，造成固定齒條與活動齒條的相對行程達不到鑄坯翻轉的要求，鑄坯只能從齒頂滑動到齒底，因此不能產生90°的翻轉。

2.2 床體跑偏

床體的跑偏由兩個原因造成，原因1是由于更換升降或橫移輪后輪軸與軸孔磨損，造成安裝基準偏離即新更換的升降或橫移輪與其他升降或橫移輪不在同一個水平面內，造成床體框架傾斜;原因2如圖1所示是更換框架連桿后，由于裝配與制造誤差的原因造成相對應的兩個連桿的裝配長度不一致，在框架橫移或起升時左右受力不一致造成床體跑偏。

2.3 檢修難度大

由于設備運行環境溫度高，氧化鐵皮脫落較多，設備容易由于缺乏足夠的潤滑而出現故障，加上周圍空間狹小是日常維護的死點，導致經常性做旋轉運動的零部件和設備關節部位極容易損壞，尤其升降輪與橫移輪是通過貫穿升降框架橫梁兩側鋼板的銷軸安裝在橫梁箱體內，特別是受下橫梁內部空間的限制，當升降輪或橫移輪軸承出現故障，排查和更換起來極為不方便，既影響生產又給現場的維修帶來了很大困難。升降輪與橫移輪安裝結構如圖3所示。

圖3 升降、橫移輪安裝結構

3 采取措施

方坯步進式翻轉冷床是重載設備，整個冷床滿鋼坯時載荷重達135噸，尤其是冷床剛上鑄坯時，冷床上載荷分布極其不均勻，如果齒板固定不好，兩組齒板極易發生上翹，相對位置發生變化，從而使鑄坯發生碰撞而造成亂坯。升降輪與橫移輪在滑軌上都是滾動運動，車輪踏面比軌條面相對要寬，在重載下容易發生左右相對位移，使冷床床體偏移增加運動阻力。由于鋼坯是落在齒板的齒頂上而發生翻滾的，鑄坯運動穩定性差，對設備沖擊大。為了實現高拉速的要求，鋼坯翻轉和輸送速度快，最快時一個翻轉周期只有25秒，液壓缸換向快，對流量要求大，流量大換向又快對液壓系統沖擊大。通過對方坯步進式翻轉冷床存在的問題進行分析，采取了以下改進措施。

3.1 提高制造精度

針對鋼坯不能翻轉的主要原因，提高固定齒條和活動齒條齒距制作精度要求，齒距確保300±0.1mm，并將原連接齒條座Φ32mm圓孔改為R16×60mm橢圓孔，以解決齒條齒形位置度的加工誤差積累，不影響在整個冷床18.985 m×12 m調整。同時不改變橫移液壓缸安裝尺寸與整體長度，在強度允許的情況下與液壓缸廠家協商，采取措施使橫移液壓缸原來的行程430mm增加為450mm，因此提高了活動齒條行程調節余量，改造后一舉解決了鑄坯不翻轉的毛病與故障。

3.2 改造床體框架

1)針對升降輪、橫移輪更換困難，檢修不便問題，對升降框架改進，并將起升輪位置由原來在升降框架橫梁內腔安裝，移到升降框架橫梁外側，安裝在其下方混凝土基礎上的支座上做純滾動運動;橫移框架通過兩個移動輪支撐在升降框架橫梁兩側的軌條上，且也在升降框架橫梁上的移動軌條上做純滾動運動，升降輪裝置和橫移輪裝置都不受空間的局限，易觀察，檢修更換方便，更換某個輪后可用墊片調整升降輪上沿在水平面的高度，保證與其它輪標高的一致性，杜絕了冷床跑偏的因素。改進后升降輪、橫移輪安裝位置如圖4所示。

圖4 改進后升降、橫移輪安裝位置

2)針對連桿較多，更換連桿后三個框架受力不均勻床體容易跑偏的缺點，將沿輸出鋼坯方向上的三個框架改為兩個框架，同時保證原來冷床的整體長度不變，這樣就減少了一組連桿，冷床框架的整體剛度得到了加強。冷床容易跑偏的毛病得到了徹底解決。

3.3 加強日常維護

首要是液壓系統的維護，主要還是油缸的保護和降溫，液壓管路的維護。兩組各兩個油缸由于是在高溫下工作，并且鋼坯冷卻后剝落的氧化鐵皮粘在活塞桿上容易使油缸內密封件劃傷，因此要做好油缸的防高溫和防氧化鐵皮工作，必要時可引一條水管進行噴淋冷卻。由于換向頻繁并且鋼坯翻轉時沖擊大，對油路管夾要特別注意，發現有松動要及時緊固。其次是充分利用停產間隙調整床體，減少不必要的運動阻力，保證床體運動的穩定性。再就是正確調整齒條的升降和平移距離，盡量取最低值，減少其沖擊。最后要注意對各潤滑點的巡檢，特別是車輪，潤滑不到位要馬上處理，不可帶故障運行。

4 效果

通過對翻轉冷床結構進行改進，使翻轉冷床的結構得到簡化，解決了第一煉軋廠方坯翻轉冷床不翻轉、鑄坯矯直效果差的難題，鑄坯運動穩定性得到了保障，自行矯直效果明顯。檢修更換升降、橫移輪很方便，同時故障率大大降低，取得了良好的經濟效益，僅維修備件費每年就可降低40萬元以上，大修周期由一年延長至4年，改進前后的效果對比見表2。

表2 改進前后的效果對比

5 結語

從方坯翻轉冷床的改進及效果可以看出，一臺好的設備不僅要考慮其使用功能，而且要考慮其使用功能的可靠性、維護成本的經濟性，以及發生故障后維修的方便性。實踐證明，通過優化設備結構設計與安裝，加強設備維護，提高了設備運行的可靠性及穩定性，各項經濟技術指標得到了較大提高，工人勞動強度大大降低，具有良好的經濟效益和社會效益，對同類設備改進具有一定的借鑒意義。

［1］周峰，許震.方坯連鑄翻轉冷床的改造與實踐.南方金屬，2003(6):30－32.

［2］濮良貴，紀名剛.機械設計.第八版.北京:高等教育出版社，2006:5－6.

IMPROVEMENT OF BILLET TILTING COOLING BED AND EFFECT

Liu Wenjun Zhang Peng Du Zhenjun
(Anyang Iron and Steel Stock Co.，Ltd)

This paper analyses the remaining defects of billet walking cooling bed and proposes improvement measures.Significant technical and economic results have been achieved by optimizing the design and improvement，which provides reference for the same casting machine.

billet cooling bed improvement and effect failure analysis maintenance

2012—2—29