板坯连铸机辊子寿命影响因素的分析

板坯连铸机辊子寿命影响因素的分析
李小兵,孙大乐,黄晓勃
(宝钢技术中心设备研究所,上海　201900)
摘　要:本文根据宝钢一炼钢连铸辊的使用维护数据库和生产工艺数据库分析了连铸设备的维护和生产操作对连铸辊使用寿命的影响规律,并提出了改进的建议。

关键词:扇形段;辊子;裂纹深度;安装精度;设备维护;寿命
中图分类号:T F 77711 文献标识码:A 文章编号:10012196X (2003)022*******
Ana lysis of the factors affected by CC rollers l i fe to slab ca sters
L I X iao 2bing ,SUN D a 2le ,HUAN G X iao 2bo
(Bao shan Iron &steel Co 1L td .Equi pm en t R esearh In stitute ,T echno l ogy Cen tre ,Shanghai 201900,Ch ina )
Abstract :T h rough analyzing the CC ro ller check ing database and the CC p rocess operati on database of N o 11steel shop of BaoSteel ,w e can find s om e m anage m en t and techn ical p roble m s ,such analysisw ill give us s om e suggesti on s to i m p rove the efficiency of the p roducti on p rocess and p ro l ong the service life of CC ro llers
.Key words :segm en t ;ro ller ;dep th of crack ;asse m bly accuracy ;equi pm en t m ain tenance ;serviec life
连铸设备的使用状况直接影响钢铁生产主流程的产能,而连铸辊(连铸机辊子)又是连铸设备的核心部件,提高连铸辊的使用寿命尤其是连铸机弧型段辊子的使用寿命是直接影响连铸设备作业率和炼钢生产成本的一个重要课题。

除连铸辊的材料和制造工艺技术以外,其使用寿命还受到千变万化的使用条件制约,如:滞坯、漏钢等意外停机事故、对弧和安装精度不佳、润滑密封和冷却不良、更换中间包和滑动水口等情况。

宝钢一炼钢通过对连铸辊的安装、操作和维护等使用状况和生产工艺进行研究,探讨连铸的工艺特点,对于客观评价连铸机辊子的使用性能是非常重要的。

本文根据宝钢一炼钢连铸辊的使用维护
数据库和生产工艺数据库,分析了连铸设备维护和生产操作对连铸辊使用寿命的影响规律。

1　连铸辊使用维护数据的统计分析
宝钢一炼钢连铸生产线共有两台4流,每流共有17个扇形段,分别命名为S 1～S 17,每个扇形段由上下框架各5～10根辊子组成,其中:S 1～S 8为弧形段、S 9～S 17为水平段(图1)。

为了便于管理,离检车间把工况相似、尺寸相同、可相互替换的扇形段组合编号,故又分类为S 1,S 2～S 3,S 4～S 6,S 7,S 8,S 9～S 17,如图1所示。

辊子下线是根据辊面使用情况尤其是裂纹深度来判定的。

图1　扇形段排列示意图
收稿日期:2002210212
作者简介:李小兵,男,37岁,工程师,宝钢技术中心设备研究所。

一炼钢连铸生产线投产之初没有建立连铸辊的使用记录档案,1993年为了加强连铸机辊子的使用管理,借鉴国外大型钢厂的先进经验,炼钢部离检车间开始建立每根辊子的使用、修复记录档案,持续至今,主要反映了连铸机辊子下线时的主要性能参数如:炉数、裂纹深度、安装位置以及上下线时间等,该记录与炼钢工艺及设备的记录相对应,可以真实反映连铸辊的使用状况,为了掌握连铸机辊子的现场使用规律,建立新型连铸机辊子上下线使用标准,我们建立了连铸辊使用档案电子数据库,对数据进行了系统的分析。

111　分区段按辊子下线年份统计辊子使用炉数和裂纹深度
图2是S 2～S 3辊子的使用情况分析,该区域
是连铸辊温度高、工况差的地方,我们按照下线
时间对其使用炉数和裂纹深度进行统计比较,可以看出辊子使用炉数在1994～1995年出现了明显低谷,而裂纹深度则明显出现峰值,说明辊子使用状况比其他年份要差,另外从连铸辊使用炉数的年趋势线可以看出,连铸辊的平均使用炉数波动较大,平均使用炉数不超过2500炉。

通过实际调查证实,这个期间辊子对心精度不良;从使用炉数的年趋势线可以看出,通过改进现场管理,使辊子的使用寿命从1995年至1998年逐年提高,但1999～2000年又出现反复,
经过现场调研发现对中精度和轴承润滑存在问题。

图2　S 2、S 3辊子的使用情况分析
11使用炉数　21裂纹深度　31趋势线
图3是S 4～S 6辊子的使用情况分析,该区域的连铸辊温度较高,按照下线年份对其使用炉数和裂纹深度进行统计比较,辊子使用炉数在1994～1995年也出现了明显低谷,辊子裂纹比其他年
份严重,辊子使用状况不佳,也是设备安装精度有问题;另外从使用炉数的年趋势变化可以看出现场一直在改善管理使该区域辊子的使用状况逐年得到改善,使用寿命得以提高。

图3　S 4～S 6辊子的使用情况分析
11使用炉数　21裂纹深度　31趋势线
图4是S 7辊子的使用情况分析,该区域是连铸辊矫直段入口,连铸辊承受的机械载荷较大,温度也较高,1994～1995年使用炉数也出现了明显低点,而裂纹深度与其他年份相似,使用炉数明
显逐年提高,但在2000年出现下降,设备操作、安装精度和轴承润滑的管理应引起重视。

图4　S 7辊子的使用情况分析
11使用炉数　21裂纹深度　31趋势线
图5是S 8辊子的使用情况分析,该区段是弧形段的出口,连铸辊承受的机械载荷较大、温度也较高。

从结果可以看出该区域连铸辊使用寿命明显逐年提高,2000年使用炉数超过4300炉,
1995年也出现了明显低点,裂纹深度变化比较平
稳,通过加强现场管理使该区段辊子的使用寿命明显逐年提高。

图5　S 8辊子的使用情况分析
11使用炉数　21裂纹深度　31趋势线
图6是S 9～S 17辊子的使用情况分析,该区域是水平段,铸坯已经凝固,连铸辊温度较低,使用工况相对较好,但辊子使用炉数在1995年前后出现了明显低点,在1994年～1996年使用炉数也明显偏低,由于这期间辊子安装问题促使裂纹比其他年份深,该区段辊子的使用寿命也明显逐年提高。

112　按区段统计辊子平均使用炉数和裂纹深度
图7是一炼钢所有连铸辊的使用情况分析,可以明显看出:
(1)不同区域位置辊子的使用寿命差异很
大,随着温度的下降,辊子的使用寿命在上升,这说明高温冷热疲劳是促使辊子裂纹萌生和扩展、影响辊子使用寿命的主要因素。

长寿命连铸辊课题的研究结果证实,由于采用了耐热疲劳辊子材料和先进制造工艺,新辊的使用寿命大大提高,比原工艺辊子翻倍还要多。

(2)从图7还可看出,为了确保生产安全顺行、不断辊,S 2～S 8区段辊子周期管理下线使用寿命较短,对炼钢生产成本影响较大,因此,提高连铸辊的使用寿命意义十分重大,既可降低辊子消耗、减少维修,又可以提高铸机的作业率。

图6　S 9～S 17辊子的使用情况分析
11使用炉数　21裂纹深度　31
趋势线
图7　一炼钢所有连铸辊的使用情况
11平均使用炉数　21平均裂纹深度　31趋势线
2
　连铸生产操作数据的统计分析
211　连铸机拉速
由于拉速的变化直接影响连铸辊的工作温度
以及承受交变载荷的情况,导致辊面热裂纹和辊
子弯曲变形,所以拉速是影响连铸辊使用寿命的重要因素,图8为一炼钢历年连铸拉速变化情况。

图8　1993～2001年一炼钢连铸拉速曲线
由图中统计分析结果可以看出,历年拉速的
变化较大,1994～1995年拉速较高,这期间连铸辊的使用状况不良、裂纹深度较高、断辊也比较频繁、使用寿命较短,因此,高拉速情况下应加大连铸辊的冷却水量,改善其冷却效果;2000～2001年拉速又出现增长,连铸辊的裂纹深度也有所增大,因此,拉速对于连铸辊的使用寿命影响较大,这与前面的分析结论一致。

经核实证明,这
期间连铸辊对弧精度不良、停机事故较多。

212　漏钢与滞坯
漏钢是连铸生产的异常情况,对于连铸辊使用寿命有重要的影响,当连铸机发生漏钢时,液体钢水会溅洒到连铸辊上,使连铸辊局部温度升高,材料组织与性能变化;另外,漏钢引起滞坯,将滞坯拉出连铸机时,使连铸辊承受过大附加机械载荷,产生弯曲变形。

图9为历年一炼钢连铸
机漏钢次数统计结果。

由图9统计分析结果可以看出,1993～1995年漏钢次数较多,连铸辊的使用状况不良、使用寿命较短,随着漏钢次数的增多,连铸辊的裂纹深度也有一定程度的增加;1995年以后至今漏钢次数呈逐年下降趋势,连铸辊的使用状况得到明显改善,使用寿命得到大幅度提高,因此漏钢也是影响连铸辊使用寿命的一个重要因素。

图9　一炼钢连铸机漏钢次数
3　结论
通过以上统计分析结果,可以得出如下结论:(1)一炼钢连铸辊的使用寿命逐年提高,加强连铸辊的使用管理效果明显,使用维护技术对于连铸辊的使用寿命起着重要的作用。

(2)不同区域位置和使用工况的连铸辊使用
寿命差异很大,冷热疲劳是促使辊子裂纹萌生和扩展、影响辊子使用寿命的主要因素。

(3)生产和使用操作等因素直接影响连铸辊的使用寿命,应特别加强弧形段连铸辊点检(常规检查与维修),以避免异常断辊事故。

(上接第5页)
振动共分两次进行,分别在锥底焊后和整体焊后进行,振动时,整体和支腿上都有各自的有效弯曲振型。

(2)残余应力测试。

为了更清楚了解振动时效效果,在锥底选择了在现场组装时有代表性的环缝和纵缝上八个测试点,测试了锥低振动前后的残余应力。

测试采用盲孔松驰法,使用的设备是黑龙江省海伦振动时效设备有限责任公司生产的YCZ —9型残余应力测试装置,测试结果见表1。

表1　残余应力测试结果
测点编号
残余应力 M Pa
振前振后Ρ1Ρ2Ρ1Ρ2Ρ1振动后下降率 %
1292121190753523481371961524433162101828642433314819114043524613815810536631513118012243731421218497418
321
105
192
114
40平均
41
(3)结果分析。

两次振动时,沉降槽各处均有
不同的明显弯曲振型,这是振动时效的有效振动型;振动时,筒体、锥底和支腿有各自的振型,说明沉降槽是由相对独立的子结构组成的连合体的说法是正确的;从表1可以看出振动时效后沉降槽的应力得到了降低和均化。

沉降槽振动时效试验说明,振动时效工艺可在大型构件上实施,效果明显,工艺可行。

5　结束语
振动时效的许多优点早已被人们所熟知,而且发展很快。

但是,实施中也遇到一些难以解释的问题,如重、大型及复杂构件振动幅频曲线违反常规。

本文对其进行了分析,并在振动时效技术的发展过程中,不断解决新的问题,使该技术得到进一步的发展。

参考文献:
[1]　JB T 29262(99)振动时效工艺参数及技术要求
[S ]1
[2]　许场日1振动时效的振动力学分析[J ]1焊接学报,
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[3]　许场日1振动时效效果现场判断的判据[J ]1焊接学
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