SCR連鑄連軋鑄機壓輪故障分析及改進

摘 要：文章簡單地闡述了鑄機系統的工作原理以及壓輪在該系統中的重要作用，并通過對中鋁昆明銅業有限公司引進的SCR4500鑄機壓輪中比較常見的故障進行分析和探討，根據壓輪機械故障產生的原因，制定出行之有效的措施對壓輪故障進行改善，提升設備的使用周期。

關鍵詞：SCR鑄機；壓輪；機械故障；改進方案；技術創新

在整套SCR連鑄連軋的生產線中，鑄機在其中占據著生產線核心的位置，為企業的SCR生產線的正常生產工作提供了關鍵作用，鑄機的良好運行、及時調整以及日常維修保養都會對銅錠的質量以及企業的正常生產產生直接影響。中鋁昆明銅業有限公司于2011年底從美國南方線材公司引進SCR4500連鑄連軋生產線，產品為？準8mm的電工用銅線坯，設計產能為22萬噸。這條生產線雖然有良好的技術裝備以及較為成熟的工藝，但是仍舊在壓輪機械方面出現了一些問題，致使企業的正常生產受到嚴重影響，經濟效益呈下降趨勢。

1 鑄機系統和鑄機壓輪結構及原理

1.1 鑄機系統流程及工作原理

鑄機系統的任務就是將合格的銅液凝固，并由結晶轉變成合格的銅錠，其工藝流程為：品質合格的銅液→中間包→一次水冷卻→連續澆注→二次水冷卻→錠溫控制→預處理→合格銅錠。該流程還能對合格銅錠進行削邊作業并及時進行修整，為下一步軋制銅錠作業奠定基礎。中鋁昆明銅業有限公司SCR生產線作業中使用五輪式鋼帶澆注機，其在SCR連鑄連軋生產線中具有核心作用。該設備共有十余個裝置，包括鑄輪、壓輪、中間包、稱重系統、冷卻系統、中間包加熱系統、脫模器以及澆注控制系統等，其中該設備的冷卻系統中又包括鑄輪、鑄錠冷卻系統、鑄輪高壓水除碳系統兩部分。該設備具有結構簡單、操作方便、調整容易、維修保養更加便利的特點。

該設備的工作原理是，從下流槽中經過的銅液進入中間包，并且經中間包澆管進入壓緊鋼帶和鑄輪凹槽包裹的梯形結晶腔，銅液進入結晶腔后由鑄機冷卻水對其進行冷卻，銅液結晶并凝固形成銅錠，銅錠通過設備的脫模器后開始下一步處理作業。

1.2 鑄機壓輪作用

制作壓輪選用的材料是耐高溫效果好的不銹鋼，能夠一直和鑄輪銅環一起將鋼帶壓緊，從而形成一個封閉的銅液澆注空間，還能對尚未成型的銅錠施加壓力，使銅錠定型，設備中的鋼帶冷卻系統會對溶池中的銅液進行冷卻，使其成為銅錠外殼。壓輪不具備降溫結構，中間包澆管加熱系統以及澆注溶池的高溫輻射作用會快速升高壓輪的溫度，假如壓輪操作出現錯誤，就會迅速提升壓輪的作業溫度，同時還會產生沖擊力和摩擦力，致使壓輪收到嚴重損害。

1.3 鑄機壓輪冷卻系統

SCR4500連鑄連軋生產線的澆注系統是在非常惡劣的主熱輻射區域環境中工作，工作現場溫度高達400攝氏度，鑄機系統的壓輪等重要結構均在400攝氏度的高溫下作業，相關設備極易出現故障，嚴重縮短使用周期，增加企業的設備運行成本，為生產線的正常運行帶來嚴重影響。這就需要改進鑄機壓輪的冷卻技術裝備，保證設備的平穩運行，同時要保證不能影響鑄機系統的澆注作業。

2 鑄機壓輪故障分析和處理

2.1 鑄機壓輪故障分析

2.1.1 磨損劃傷。磨損劃傷在鑄機壓輪故障中比較常見，磨損劃傷出現的主要原因是壓輪以及壓輪護板之間形成了較大面積的冷銅凝結，這就造成壓輪出現磨損異常的情況，壓輪軸向或者是壓輪徑向的跳動過大，致使鑄機鋼帶與鑄機的壓輪、鑄輪銅環之間的密封不嚴緊，出現縫隙或偏出情況，容易發生漏銅情況，嚴重時會爆炸，使鑄輪收到嚴重的包死或燒壞損傷。鑄機壓輪經過多次冷卻和加熱，導致壓輪表面出現疲勞磨損。鑄機壓輪的表面會和鋼帶、熱銅錠之間產生摩擦，引起磨損情況。

2.1.2 熱疲勞裂紋。熱疲勞裂紋在壓輪故障中比較普遍。導致熱疲勞裂紋產生的原因主要是，熱應力的程度不僅與溫度之間有較為密切的聯系，同時材料熱膨脹系數的不同、熱傳導率之間的差異，以及楊氏模量之間具有差異性等，都會影響到熱應力的大小。鑄機壓輪在運行時，會因為承受多次的冷熱交替作業而產生熱應力，并且不斷的往復循環塑性壓應變以及彈性壓應變，循環多次就會產生裂紋。

2.1.3 壓輪軸咬死。壓輪軸咬死故障在壓輪能夠產生的所有故障中最常見。鑄機壓輪設備側軸承的內、外部缺少潤滑導致擺動不暢；鑄機壓輪設備的側軸承出現嚴重的磨損，導致壓輪擺動不暢。鑄機壓輪的側軸承出現燒結或咬死等情況導致不能調節壓輪位置，導致出現壓輪位置無法調整的故障。鑄機壓輪的原軸承出現干結、燒死等情況，在更換系統對壓輪進行檢查時出現卡滯故障。

2.1.4 壓輪軸承損傷。導致鑄機壓輪軸承失效時間過早的原因，一是操作人員為了避免出現漏銅情況就會調高壓輪的壓力，致使其壓力已經超過正常壓力值，壓輪承受了過大的反作用力，加大壓輪負荷；二是在進行澆注時，壓輪緊密的與澆注口連接，當液位過高時就會有銅水溢出，飛濺至壓輪和鋼帶的縫隙間是壓輪側邊凝結冷銅，壓輪兩邊軸承受力出現不均情況，導致軸承變形流出潤滑油脂；三是鑄機鋼帶與鑄輪銅環之間的密封會受到鑄輪的跳動量以及其兩側表面出現的毛刺的影響，損害軸承。

2.2 鑄機壓輪故障處理

2.2.1 軸承油嘴的安裝位置。將原壓輪設備軸承油嘴的安裝位置進行移動，減少加油時間以及更換系統的時間，還要將壓輪中兩個軸承裝置在側面的防塵圈拆除，以此使軸承與軸承之間的空腔位置沒有障礙，保證油道能夠順暢運輸油種。壓輪的軸承油嘴應該設置在法蘭頂部，同時在軸承側邊添置加油嘴，共需4個，方便壓輪加油。保證油嘴中心線和法蘭的中心線呈垂直關系，增添加油塞。

2.2.2 壓輪隔熱罩。鑄機壓輪冷卻裝置的技術裝備革新，可以采取降低熱輻射以及安裝冷卻裝置兩種方式同時進行。在使壓輪和周邊裝置正常運行不受到影響的前提條件下，在主要熱輻射區域內設置安裝隔熱裝置，有效降低工作現場的溫度；同時還應該增加一套冷卻裝置，兩種方案同時實施，可有效降低壓輪工作環境的溫度，提升生產效率，降低設備故障率。

2.2.3 溶池護板設計。為了保證鑄機壓輪、鑄輪以及中間包之間的空隙中沒有堆積的冷銅，就需要及時更換在高溫區域中工作的溶池護板，將原壓輪中設置兩把搶進行改造，使其變成一把槍斜燒，同時還要將溶池內壁使用的硅化磚材料進行澆筑作業，提升銅桿的品質。

2.2.4 冷卻水設計。將原本壓輪裝置中存在的不合理的冷卻水裝置進行優化，將冷卻水與壓輪側邊的輪輻孔相對應，而不是與軸承直接相對，這樣設計的目的是增加冷卻面積，減少軸承處的進水量，能夠對冷卻水的狀況進行及時并且細致的觀察。

2.2.5 國產軸承代替。進口軸承容易出現燒結或咬死的缺點，并且維修價格較為昂貴。因此采用國產軸承對其進行代替是必然結果。比如可以采用我國的名牌軸承洛陽LUO，或者是哈爾濱軸承名牌HA來代替進口軸承。

3 結束語

使SCR連鑄連軋鑄機壓輪受到損壞，產生故障導致壓輪運行出現問題的原因有很多，以此對鑄機壓輪進行正常操作、日常維護、檢測、維修和保養對壓輪的正常運行具有重要作用。生產企業應該對壓輪設備進行定期檢查和維修，提升操作人員的操作能力，根據生產需要及時改進壓輪的工作工藝，適時更換新的設備，提升技術水平。

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