板坯連鑄機香蕉梁基準測量調整技術應用

陳全旺

（山鋼股份濟南分公司中厚板廠，山東濟南 250101）

經驗交流

板坯連鑄機香蕉梁基準測量調整技術應用

陳全旺

（山鋼股份濟南分公司中厚板廠，山東濟南 250101）

香蕉梁基準的測量調整是板坯連鑄機扇形段支撐導向框架校驗工作的重點和難點，濟鋼中厚板廠制作專門的測量工裝進行測量，并利用模型計算方法快速計算出對香蕉梁基準的調整量，且一次調整合格，工期由7 d縮短到3 d，測量精度也完全達到理論值要求。

板坯連鑄機；香蕉梁；扇形段模型

1 前言

香蕉梁是連鑄機主體設備扇形段的支撐裝置，主要起支撐導向作用，其上交錯布置著U型座和平座，每個扇形段上有4個支撐點，分別放在香蕉梁上的2個U型座和平座上，香蕉梁的測量調整即是對U座和平座的測量調整。工作狀態下,香蕉梁承受著鑄坯壓力、拉坯力和熱輻射等的影響，長時間使用其上基準點位置會發生變動，影響了扇形段整體的弧度和段間的弧度，易導致鑄坯內外部質量的惡化以及漏鋼等不良事故的發生，嚴重影響了產品質量和設備的使用壽命。因此，連鑄機設備在使用一段時間后，要定期對香蕉梁進行精度檢測，根據偏差范圍對香蕉梁進行調整［1］。由于香蕉梁上弧形段和矯直段基準點有一定的斜度，在調整時需要調整切線方向和圓心方向，一個方向的變動必然引起另一個方向的變化，因此很難進行調整，在以往的工程中主要是通過漸進法分幾次測量、調整才能達到要求，但漸進法調弧效率不高，精度低，目前國內外均無快捷、有效的方法使之一次調整合格。采用數學的方法，建立數學模型計算出調整的量，基本實現一次調整合格。

2 香蕉梁測量調整原理

香蕉梁的測量主要是依靠水準儀、經緯儀兩種測量儀器進行測量，以鑄機平臺上的設計點為初始基準點，測量香蕉梁上U型座和平座的具體位置（水平和豎直，即X、Y方向），然后與設計的理論尺寸進行比較，調整偏差。對于弧形段和矯直段的測量,即測它們相對于框架中心（弧形段圓弧中心線）的位置，需要嚴格控制其與理論的尺寸的差別，它們的精度關系到測量的效果，而對于水平段則必須保證其水平度相等。對于U型座的調整可以通過調整墊板1、2、3、4（見圖1）的厚度來調整，實現X、Y方向的數據達到理論值要求；對于平座則只能調整墊板1和4。在測量調整過程中，存在著兩方面的困難，一是應當怎樣如何快捷找到U型座上的點，并快捷地測出U型座和平座的值；二是弧形段和矯直段在調整過程中復雜，如何準確快速調整好。解決這兩個問題關系到整個測量、調整的工期及質量。

圖1 U型座墊片調整示意圖

3 測量方法

3.1 工裝制作與使用

為了快速找到U型座、平座上的基準測量點，根據扇形段和支架（香蕉粱）的接觸形式，模擬扇形段的結構形式制作了測量工裝，如圖2所示。工裝尺寸要求的精度較高，工裝中的一個軸放在U型座上，另一個軸連接2個支座放在平座上。將工裝放在香蕉梁扇形段基準點后，就可以測量出同一個段內的U型座和平座的Y向的具體相對尺寸。由于工裝的尺寸是固定的，所以當測出第5段U型座（離中心位置較近，X、Y向都便于測量）的X、Y向后，根據工裝尺寸和測出的Y向值，就可以計算出平座的具體尺寸位置。安裝香蕉梁的基準點設在連鑄機的平臺上，處在扇形第5段的上部，通過測量儀器可以直接測出扇形5段水平和豎直方位的數值，且5段處在香蕉梁的中間位置，往兩側遞推式可以盡可能的減少累積誤差，因此以扇形5段為初始位置基準進行測量。測量示意圖如圖3所示。

圖2 工裝結構

圖3 工裝及樣軸測量原理

1）段內測量時，假設某個扇形段中U型座已調整完畢，即U型座中心點A的坐標（x0，y0）已知，工裝的2個銷軸之間的距離即為扇形段的U型座中心點A與平座B的距離AB，AB長度一定，B（x1，y1）點的位置即為以點A為圓心，以AB為半徑的圓與y向坐標值為y1的線的交點，因此只需保證B點的y向坐標值y1準確，即能確定平座B的位置。

2）段間測量時，利用平座B（x1，y1）確定另一扇形段U型座中心點C（x2，y2）的位置，即保證工裝銷軸與樣軸之間的測量距離l及C點的y向坐標值y2準確，確定U型座C的位置。

3.2 調整模型的建立

水平段基準點測量利用水準儀可以直接測出，難點就在弧形段和矯直段基準點的測量上，因此測量、調整模型主要針對弧形段和矯直段。根據香蕉梁結構，建立圖4所示的xoy坐標系，O點為切緣線中心點位置，假設U型座上基準點理論位置為A點，香蕉梁發生沉降變形后A點移動到B點（實際測量點位置），則調整的過程即將實測位置B調到理論位置A。在圖xoy坐標系下以A點為坐標原點，切線方向為x軸、徑向方向為y軸建立坐標系，如圖4中的mon坐標系。對于U型座的調整，切線方向上加減墊片的量即B點到y軸的距離xb，圓心方向的上的墊片加減量即為B點到x軸的距離yb；對于平座的調整只需要調整B點到x軸的距離。

在圖4大坐標系xoy和小坐標系mon中，利用幾何關系求得B（xb，yb）到m、n軸的距離［2］：

直線OA的方程為：

A點的切線方程為：

B到直線OA的距離：

B到直線OA切線的距離：

d1、d2為計算出的需要調整的量，根據數值大小通過加減墊片調整偏差。

圖4 測點變化平面坐標示意圖

根據得到的結果，將計算公式和數據輸入到Excel工作表格中，建立數據模型。調整的大小只與測量點的理論值和實測值有關，因此當把測得x、y的值輸入后即可得到需要調整的具體尺寸大小。根據所得的調整尺寸進行調整，基本可以保證一次調整成功，克服了傳統靠經驗多次試調整的弊端。

3 驗證總結模型的建立

衡量測量的效果，最為關鍵的是調整完成后圓弧半徑是否與理論值接近，以及x、y方向的理論與實測差值。為方便后續的驗證工作，借助Excel工作表進行了總結匯總，表格中借助函數關系，當輸入儀器測量的數據便可得到x、y方向的偏差和半徑R方向的偏差，有效快速地觀察出測量的效果。

4 應用效果

該測量調整技術在濟鋼1#連鑄機大中修時得到了應用，并進一步在2#～5#鑄機上進行了運用，都取得了較好的效果。當測量調整好第5段后，借助工裝和專用量具，往兩邊傳遞，操作簡單，不需要過多的反復操作就可以測出數據。借助調整模型，將測量的數據輸入后直接得到要調整的量，從而克服了傳統的靠經驗來反復調整的弊端，同時得到的結果一目了然，更加準確地判斷測量調整的效果。整個測量、調整過程由原來的7 d縮減到3 d，降低了操作人員勞動強度。通過該技術調整香蕉梁，數值達到了理論值要求。投產后鑄坯的質量提升了2%，且1 a內從未出現因順弧等和香蕉梁相關的故障引起的鑄坯質量的波動，確保了鑄坯質量的穩定。

［1］邱玉明，何海平.梅鋼2號連鑄機香蕉座安裝測量實踐［J］.機械工程師，2009（12）：139-140.

［2］成大先.機械設計手冊［M］.4版.北京：化學工業出版社，2002.

TF341.6

B

1004-4620（2014）03-0074-02

2014-04-01

陳全旺，男，1987年生，2009年畢業于昆明理工大學機械工程及其自動化專業，2012年畢業于山東大學機械設計制造及自動化專業，碩士。現為濟鋼中厚板廠機動科助理工程師，從事連鑄機、精煉機械設備的管理工作。