CSP连铸机扇形段辊缝在线测量系统的设计与应用

作者简介： 周欣(1968 年出生),男(汉族),湖北武汉,机械工程师,大学学士,武钢股份公司
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工艺改善
辊缝的在线检测装置。 3.1 辊缝测量区域的分析与选择
连铸机半径较小， 辊缝测量仪无法从导流段 进入拉轿机， 只能选择性测量立式导流段或者水 平拉轿机。通过对连铸机的结构分析和故障统计， 发现垂直安装的导流段是铸坯成形的关键， 对铸 坯的质量起着决定性作用，对辊缝精度要求高，而 且其使用寿命较短，可控性差；水平安装的拉轿机 主要用于为铸坯提供拉矫力，其使用寿命较长，可 控性好， 所以将辊缝在线测量的重点放在对导流 段的辊缝测量上。 3.2 辊缝测量方案的分析与研究
《装备维修技术》2012 年第 3 期（总期第 145 期）
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CSP 连铸机扇形段辊缝在线测量系统的 设计与应用
周欣许斌 武汉钢铁股份有限公司设备管理部 湖北 武汉 430081
摘 要：简介了 CSP 连铸机的工艺流程，分析了按常规方法无法对 CSP 连铸机扇形段实现辊缝在线测量的原因，创新 设计了一种新型连铸机扇形段辊缝在线测量系统，实现了连铸机扇形段的辊缝在线测量，并有效提高了连铸机扇形段辊 缝测量的精度和准确度。
* 卷扬机构主要由一个电机、一个减速机、一 个联轴器、两个卷筒和一个同步装置组成。辊缝测
量仪通过两根钢丝绳和两个吊环固定在卷扬下 端， 并可以通过调节辊缝测量仪两端的钢丝绳来 保证辊缝测量仪上平面与浇注面水平。 进行辊缝 测量时，电机通过联轴器带动减速机旋转，使与减 速机相联的带有同步装置的两个卷筒实现同步旋 转，由于安装在卷筒两侧的钢丝绳旋向相反，所以 能够使辊缝测量仪左右两侧保持同步升降；
由于导流段是立式安装的， 所以对导流段的 辊缝测量只能采用吊装式方案：
在这种测量方案下， 辊缝测量仪不需要安装 在引锭杆上。 其具体的步骤是首先利用吊运工具 将辊缝测量仪至于结晶器上口， 通过对中仪将辊 缝仪与结晶器上口进行对中， 然后利用下放装置 将辊缝测量仪匀速缓慢下放， 在下放过程中记录 下每一对夹辊的辊缝值， 当辊缝仪完成对导向段 的辊缝测量后，关闭辊缝测量仪电源并停止测量， 最后将辊缝测量仪从结晶器上口吊出。 3.3 辊缝测量装置的设计与实施
⑤ 选择连铸机的测量模式（开启二冷水），按 下卷扬自动控制按钮， 辊缝测量仪开始进行辊缝 在线测量；
⑥ 当辊缝仪到达导流段底部， 完成辊缝测 量，辊缝测量仪存储测量数据并自动关机；
⑦ 卷扬自动上升直到辊缝测量仪脱离结晶 器入口到达卷扬上位极限时，卷扬停止上升；
⑧ 通过计算机接口，连接计算机读取辊缝测 量数据；
2 CSP 连 铸 机 扇 形 段 无 法 实 现 常 规 在 线 检测的原因分析
CSP 连铸机扇形段为立弯式结构，主要由立式 的导流段和水平的拉轿机两大部分组成（如图 1）， 但由于铸坯较薄，弯曲矫直力相对较小，铸坯从垂 直变成水平仅靠顶弯装置来实现， 铸机半径较小， 而且引锭杆采用的是下送式，所以无法全程通过连 铸机进行测量， 德国西马克/德马格公司也没有设
⑨ 利用行车将整个测量系统吊运至存放位， 完成整个测量工作；
4 应用效果
在完成整套辊缝在线测量系统的设计与制造 之后，将其投入实际使用，并对其使用情况和测量 数据进行了跟踪统计（如表 1）：
表 1 辊缝在线测量系统的使用情况统计表
指标名称 单次单流测量时间
辊缝测量精度 辊缝测量值的重现性 固定侧平直度测量精度 结晶器与导流段对中精度
辊缝仪自动测量步骤如下： ① 利用结晶器平台上方的行车吊钩，将辊缝 测量仪存放及卷扬装置吊运至结晶器上方， 并进 行定位； ② 将结晶器开口打至最大； ③ 点动卷扬下降按钮，并合理调整浇注挡块 的位置，使辊缝测量仪与结晶器上口进行对中，并 缓慢进入结晶器内； ④ 当辊缝仪底部与结晶器出口平齐时，点击 卷扬停止按钮，并打开辊缝测量仪电源，使辊缝测 量仪进入测量状态；
计针对其设备专门的辊缝在线测量装置，目前对于 连铸机的辊缝测量只能依靠人工进行手动测量。
结晶器
导流段
顶弯装置 拉轿机
引锭杆 存放区
图 1 CSP 连铸机结构图
3 CSP 连铸机辊缝在线测量系统的研究 与设计
武钢 CSP 生产线于 2008 年正式投产， 在生 产过程中逐渐暴露了连铸机扇形段辊缝检测费时 费力的问题， 为了彻底改变这种依赖人工测量的 辊缝测量模式，实现辊缝的在线自动测量，武钢股 份 公 司 创 新 设 计 了 一 种 新 型 CSP 连 铸 机 扇 形 段
5 结论
（1）针对 CSP 连铸机无法实现辊缝在线测量 的现状，对 CSP 连铸机结构特点进行了深入研究 和的分析，找到了铸坯厚度薄、铸机弯曲半径小这 一导致连铸机无法进行整体辊缝测量的关键原 因；
（2） 结合 CSP 连铸机半径小的机构特点，对 实施辊缝在线测量的部位和方案进行了讨论，确 定了一种吊装式的辊缝测量模式， 创新设计了一
人工测量方式 无法测量，只能进行故障校验
±0.5mm ±0.3mm 无法测量 无法测量
新型辊缝测量系统 ＜1h
±0.05mm ±0.05mm ±0.05mm ±0.01mm
从表 1 中可以看出， 新型辊缝在线测量系统 改变了以往人工测量误差大的现状， 具有测量精 度高、重复性好和可靠性强等优点，而且能够对固 定侧平直度、 结晶器与导流段对中精度等参数进 行 测 量 ，为 进 一 步 优 化 CSP 连 铸 机 精 度 、提 高 铸 坯质量提供了有力的保障。
* 控制系统安装在存放支架的一侧， 其上面 设有手动升降按钮、 自动升降按钮和紧急停止按 钮。 辊缝测量者可以根据需要合理选择卷扬的升
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降方式。 当系统出现故障时，点击紧急停止按钮， 卷扬将会停止升降，手动和自动控制按钮失效，直 到紧急停止按钮再次按下后， 卷扬才能进行手动 或自动控制操作。 3.4 辊缝在线测量系统的使用步骤及方法
主题词：连铸机 辊缝仪 测量 系统 设计
1 前言
武钢条材总厂薄板坯连铸连轧生产线有两台 薄板坯连铸机，这两台连铸机均是从德国西马克/ 德马格公司（SMSD）引进的 CSP 紧凑式带钢连铸 机，具有拉速快、流程短、能耗低、生产周期短等优 点 。 由 于 薄 板 坯 连 铸 机 的 浇 注 厚 度 仅 为 50 90mm，所以对连铸机扇形段的精度要求很高。 但 是，由于薄板坯连铸机的结构限制，很难依靠传统 辊缝测量仪实现在线自动测量，目前对 CSP 连铸 机扇形段的检测只能采用人工在线手动测量或离 线测量的方式，不仅测量时间长，且测量精度低， 影响了铸坯质量和产量[1]，制约了 CSP 的生产和 发展。
种新型辊缝在线测量系统，并对整个系统的结构、 工作原理进行了详细的介绍；
（3） 在完成整套辊缝在线测量系统的设计与 制造之后，通过实际使用，发现该新型测量系统具 有测量精度高、重复性好和可靠性强等优点，能够 满足现场实际生产的需要， 为扇形段的检修和更 换提供有力的依据，效果良好。
参考文献：
［1］ 谭宝成，吴双·连铸机辊缝在线测量仪的设计［J］·西安 工 业 大 学 学 报 ，2011，3（31）:284-289.
辊缝测量仪在自上而下的测量过程中， 必须 稳定匀速的下降或上升，为了满足其升降要求，我 们创新设计了一种新型的既能满足辊缝测量仪的 存放要求， 又能稳定控制其自由升降完成辊缝测 量的装置（如图 2）。
起重机
控制 按钮
吊环 吊耳
同步装置 蜗轮
存放 支架 辊缝测量仪 铸流挡块 浇注面
结晶器
图 2 辊缝测量仪存放及卷扬的新型装置
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辊缝测量仪存放及卷扬装置分为存放支架、 卷扬机构（包含同步结构）和控制系统三个部分：
* 存放支架为简单的钢结构， 由高强度钢焊 接而成，其稳定性和抗变形能力很强。在其上部设 有一个吊环，用于实现整个测量系统的整体吊运； 在存放支架的中部设有一个刚性安装小平台，用 于安装卷扬装置；下部设有一个铸流挡块，用来实 现辊缝测量仪与结晶器上口的准确对位；