柳鋼轉爐1#方坯連鑄機翻鋼機優化改造

張寶全，宋育仕，黃澤毅，全開勝

（廣西柳州鋼鐵集團有限公司，廣西 柳州 545002）

柳鋼轉爐煉鋼廠1#方坯7流連鑄機翻鋼機由上海新中設計，2007年投產使用，服役時間較長，后期故障頻繁，主要故障為撥抓軸裂、焊縫脫焊、滑架變形、轉動阻力大；在目前高作業率、高效能的情況，不僅維護工作量大，而且影響產能發揮。在現行的雙周定修作業中，每次需安排3-4人維護作業8-12個小時，對翻鋼機撥抓軸的各種裂紋進行補焊，軸承手動加潤滑脂，變形滑架調整，各松動連接螺桿緊固等大量的維護項目及工作；平常換包生產間隙，也要安排2人需要1-2個小時的工作量對翻鋼機進行簡單維護處理，嚴重的在正常生產作業中，平均2-3個月出現1次撥抓軸焊縫處較大裂紋及油缸連接耳座處脫焊等故障造成降拉速處理；通過對如上故障的分析探討，決定對翻鋼機結構進行優化改造。

1 工作原理

方坯連鑄坯在經過火焰切割后，通過多級輸送輥道進入翻鋼機輥道，紅外探頭計時按設定好的時長停止輸送，將鑄坯停到輥道末端，再由液壓系統電磁換向閥的得失電分別控制兩臺液壓缸活塞桿的同步伸出和收回，將水平停靠的鑄坯繞撥抓軸的中心向上逆時針旋轉90°，頂開活動滑軌至上方滑架，后活動滑軌因自重下降搭接到滑架，完成上翻動作后，液壓缸活塞桿收回帶動撥抓軸順時針繞轉至水平輥道處，為下次翻鋼做準備。

2 故障分析

（1）翻鋼機原設計旋轉撥抓軸由撥抓軸一和撥抓軸二通過鼓形齒聯軸器連接，撥抓軸的直徑為130mm，每個流的撥抓軸由四個軸承座支撐，采用自潤滑軸承；此設計主要問題是撥抓軸較長，軸承座間距大，翻爪軸容易彎曲變形，同時自潤滑軸承的潤滑效果不佳，實際中任需手動補油，軸承的磨損快，間隙大，翻鋼過程中常伴有異常抖動，致使翻轉不平穩，撥抓軸與液壓缸連接耳座焊縫也容易出現裂紋甚至斷裂。

（2）翻鋼機滑架因配套撥抓軸尺寸，原滑架相對單薄，由25mm厚鋼板制作而成，120mm高，485mm長，此部分滑架由高強度螺桿固定在底座上，與活動滑軌相銜接；固定滑架設計單薄，強度不夠，活動滑軌較長，沒有加強筋板；同時連鑄坯表面粗糙，推坯過程中，產生的較大摩擦力，常出現滑架向推鋼方向傾斜，活動滑軌嚴重變形，多組滑架與活動滑軌拼接的滑軌成波浪形，易引起推鋼過程中推鋼機受力不均，出現滑軌波峰處打抖跳齒等嚴重影響生產節奏的事故。

（3）翻鋼機支撐梁主要用于安裝撥抓軸及滑架；梁寬160mm，高900mm，由20mm厚鋼板焊接而成，從現場使用情況看，主要問題為整個支撐梁及上面滑架座顯得“瘦高”，同時滑架安裝支撐座強度不足，更易變形，直接影響滑架的水平。

3 優化改造

綜合分析如上問題，決定對翻鋼機進行整體優化改造，改造內容主要包括撥抓軸裝配、滑架、支撐梁進行強度及結構升級改造，保持原有液壓系統。

3.1 優化翻鋼機撥抓軸結構及布局

原撥抓軸設計單薄，將撥抓軸的直徑由130mm改為直徑220mm厚皮管制作，兩端聯軸器連接部分使用直徑180mm圓鋼制作，增加撥抓軸整體強度，避免重量超重而更改液壓缸系統相關設備及參數。液壓缸連接耳座改為圓環式套在撥抓軸上再滿焊的制作方式，加大翻轉過程中承受扭矩的能力，解決翻轉過程中液壓缸連接耳脫焊問題；同時將原兩節撥抓軸組合改為三節撥抓軸通過兩個連軸器連接的三節組合方式，每節撥抓軸使用兩個軸承座支持，總共比原設計增加兩個支撐軸承座；此改造可使撥抓軸的徑向受力均勻，解決使用中的軸長而易變形問題；撥抓軸的改造見下圖1。

圖1 撥抓軸對比

4.2 改進翻鋼機撥抓軸軸承及潤滑方式

一是將撥抓軸原自潤滑軸承改為調心滾子軸承，既保證了鑄坯長定尺而產生重載荷下，能承受較大徑向載荷，又能保證撥抓軸在惡劣高溫環境下因受熱發生輕微變形時，其良好的調心性能補償同軸度誤差而能正常轉動；二是增加撥抓軸軸承潤滑管路，每根撥抓軸6個軸承座，通過1個6出口遞進式干油分配器布置潤滑管路到各自流次的每個軸承座上，7個流次的撥抓軸再配合2個電磁給油箱集成接到連鑄機集中統一油脂潤滑系統，在潤滑系統中設定合適給油參數，實現自動潤滑，解決以往手動打油耗時耗力，受人為不穩定因素影響軸承過快磨損的弊端。

4.3 增強翻鋼機滑架、活動滑軌及支撐梁強度

在將撥抓軸因強度而加大直徑后，配套撥抓軸的滑架結構也相應改變。首先加大滑架固定部分尺寸，從而縮短銜接活動滑軌的尺寸，并在活動滑軌的兩側增加筋板增加其強度，解決推鋼過程中水平滑架受粗糙鑄坯表面較大摩擦力而傾斜及活動滑軌每次在完成鑄坯上翻后因自重下搭固定滑架過程中產生沖擊而使自生變形的問題；其次將撥抓軸、滑架的主要承載體支撐梁的寬度由原先164mm加大到250mm，滿足了撥抓軸的安裝空間，同時增加撥抓軸、滑架的支撐面積，增加其載荷能力，解決支撐梁上焊接的滑架安裝支撐座“瘦高”易傾斜、滑架及活動導軌易變形、整條滑架不水平的問題。

4.4 確定翻鋼機調整間距、計算液壓缸及撥抓軸連接耳座的極限位置

原設計鑄流間距1200mm，各流翻鋼機在鑄流中心偏50mm位置安裝，不在正中心；改造后，撥抓軸、支撐梁、滑架都因增加強度對各尺寸進行加大，原翻鋼液壓缸活塞桿耳環與撥抓軸的連接耳座的尺寸及原各流翻鋼機安裝位置都已不適合，通過現場分析及其他設備空間綜合考量，采取將各流翻鋼機橫移50mm，安裝于鑄流中心是干涉最少，最優方案；原液壓缸固定底座與撥抓軸的中心距也將會因此增大50mm，在確定各流翻鋼機中心與鑄流中心線的位置關系后，液壓缸在整個翻鋼過程中，下安裝鉸點固定不變，活塞桿上耳環則隨行程而變化；具體為活塞桿收回時，上耳環中心在以下安裝固定鉸點為圓心，活塞桿及連接頭總長度1285mm為半徑的圓弧上，活塞桿按行程360mm伸出時，上耳環中心點則在活塞桿及連接頭和行程長度之和1645mm為半徑的圓弧上，通過360mm為弦長計算出圓的半徑約等于254mm并畫圓，與兩條弧線相交點即為撥抓軸的液壓缸連接耳座的兩個極限位置，旋轉角度此時為91°，見下圖2。

圖2 舊液壓缸與撥抓軸耳座位置

通過以上各種優化，最終確定了撥抓軸與液壓缸連接耳座尺寸位置，完成改造部分及利舊部分的結合，最終改造優化前后翻鋼機對比見下圖3。

圖3 優后翻鋼機對比

5 改造后效果

（1）降低勞動強度方面，雙周定修翻鋼機維護人員由原來4人的工作量減少為2人工作量，換包等停機間隙無需再特意安排人員維護。

（2）提速方面，2019年改造完成后，都未出現生產過程中因翻鋼機故障需要維護而降拉速處理的情況，也為方坯1#機拉速從19m/min提升到21m/min提供基礎條件。

（3）故障方面，改造后，翻鋼機設備實現全年零故障。

6 結語

針對翻鋼機在現場運行中出現的故障，以解決問題為導向，參考國內優秀改造案例，充分對翻鋼機主要部件撥抓軸、滑架、活動滑軌、支撐梁的強度及布局進行優化改造并最大限度保留現場原有液壓傳動設備，減少改造成本投入為前提下，充分發揮一線技術工作人員的主觀能動性，集思廣益，在1#方坯連鑄機翻鋼機進行改造，并取得如下成果。

（1）通過對撥抓軸的結構優化及強度升級改造，增加了撥抓長軸的強度及抗變形能力，使翻鋼機更好的適應現場高溫、重載、易腐蝕的惡劣工況。

（2）撥抓軸傳動軸承及潤滑方式的改進，滑架、活動滑軌、支撐梁的強度提升，增加了設備運行的穩定性，減少了故障點，降低了一線工作人員的維護強度。

（3）撥抓軸油缸安裝耳座位置及翻鋼機中心線的重新定位，最大限度的發揮原有設備價值，合理利舊，減少改造成本。

翻鋼機做為方坯連鑄機重要組成部分，各個流相互銜接，單個流次的故障都會影響整臺連鑄機的節奏及后續推鋼機的正常運行甚至因此而非停，因此各個流的穩定運行至關重要；本次翻鋼機適應現場生產工況的改造，從制約設備穩定運行的撥抓軸、滑架、旋轉支撐、活動滑軌、支持梁、安裝位置等因素入手，解決了以往生產中出現的故障及隱患，通過一年多的運行效果看，不管是從減少設備的故障方面還是降低現場工人的維護量都達到預期改造效果。