板坯連鑄機(jī)引錠桿系統(tǒng)裝入方式設(shè)計(jì)選擇淺析①

湯錄成，王季肖

(1.陜西省機(jī)械研究院，陜西 咸陽　712000；2.中鋼集團(tuán)西安重機(jī)有限公司， 陜西 西安　710201)

?

板坯連鑄機(jī)引錠桿系統(tǒng)裝入方式設(shè)計(jì)選擇淺析①

湯錄成1,2，王季肖2

(1.陜西省機(jī)械研究院，陜西 咸陽712000；2.中鋼集團(tuán)西安重機(jī)有限公司， 陜西 西安710201)

簡述了板坯連鑄機(jī)設(shè)備的上下裝引錠桿系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。通過對引錠桿裝入方式、結(jié)構(gòu)、性能特點(diǎn)進(jìn)行分析，提出了引錠桿裝入方式的設(shè)計(jì)選擇遵循原則，對今后方坯和板坯連鑄機(jī)引錠桿系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有一定指導(dǎo)價(jià)值。

板坯連鑄機(jī)； 引錠桿； 設(shè)計(jì)選擇

引　言

連鑄機(jī)機(jī)械設(shè)備一般包括澆鋼設(shè)備、連鑄本體設(shè)備、切割區(qū)域設(shè)備、引錠桿裝置、出坯設(shè)備和后部精整設(shè)備、中間罐及連鑄本體機(jī)械維修設(shè)備[1]。引錠桿裝置由引錠桿、脫錠裝置、引錠桿收集及輸送設(shè)備、引錠桿卷揚(yáng)提升裝置組成[2]。當(dāng)引錠桿被安裝在澆注平臺上，使用引錠桿卷揚(yáng)提升裝置提升時(shí)，可起到自動(dòng)脫錠的功能。引錠桿由引錠頭、引錠桿本體和輥縫檢測器組成，引錠桿用于堵塞結(jié)晶器底部，使最先注入結(jié)晶器內(nèi)的鋼水快速凝固,且與引錠桿頭連成一體，然后在扇形段驅(qū)動(dòng)輥的驅(qū)動(dòng)下，把帶著連鑄坯的引錠桿連續(xù)不斷地拉出連鑄機(jī)；脫錠裝置用來將引錠桿和連鑄坯分離，大多設(shè)置在連鑄機(jī)本體的最后一個(gè)扇形段(或送尾坯輥)與切割前輥道之間；引錠桿卷揚(yáng)提升裝置設(shè)置在澆注平臺上，當(dāng)拉著連鑄坯的引錠桿尾部到達(dá)出坯輥道提升裝置提升鉤爪的指定位置時(shí)，提升裝置鉤著引錠桿與板坯同步運(yùn)行，到一定時(shí)刻自動(dòng)脫錠，然后快速提升，將引錠桿提升到規(guī)定高度并自動(dòng)交接到引錠桿運(yùn)輸車中鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)的鉤爪上，由該鉤爪再將引錠桿運(yùn)送到輸送車上待用；引錠桿運(yùn)輸裝入車設(shè)置在澆注平臺上，它的功能是平時(shí)存放引錠桿，需要時(shí)將車開到連鑄機(jī)結(jié)晶器上方，利用車上的鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)將引錠桿送到結(jié)晶器中，裝備先進(jìn)的連鑄機(jī)引錠桿運(yùn)輸裝入車還配置了引錠桿頭密封用填料自動(dòng)加入裝置，而引錠桿收集及輸送設(shè)備分為下裝引錠桿系統(tǒng)和上裝引錠桿系統(tǒng)。

1　上下裝引錠桿系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡介

下裝引錠桿系統(tǒng)是從出坯輥道進(jìn)入連鑄機(jī)，由結(jié)晶器下方送入結(jié)晶器中；上裝引錠桿系統(tǒng)是從澆注平臺上經(jīng)結(jié)晶器上方送入結(jié)晶器中。

1.1下裝引錠桿系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡介

下裝引錠桿系統(tǒng)由引錠桿、脫錠裝置、引錠桿對中及存放裝置等組成。下裝引錠桿存放裝置位于切頭搬出裝置后或切割機(jī)上方，即通常所說的離線式和在線式兩類，每類都有很多種結(jié)構(gòu)形式，如圖1所示是離線的下裝引錠桿存放裝置，生產(chǎn)中使用的較多。在線式引錠桿存放裝置因受到連鑄坯的烘烤，其下方的輥道維修不方便，新設(shè)計(jì)的板坯連鑄機(jī)已不再采用。

離線的下裝引錠桿存放裝置一般布置在切頭搬出裝置后，送引錠桿時(shí)必須要等到連鑄坯及坯尾切割完畢后，且切割輥道和切割后輥道上無板坯時(shí)才能將引錠桿送入，因此連鑄機(jī)在尾坯封頂后要等待很長時(shí)間才能將引錠桿送入，送引錠速度為5～6 m/min。適用于產(chǎn)量小、作業(yè)率較低、爐子小的連鑄機(jī)。

1.引錠桿；2.升降斜橋；3.固定斜橋；4.升降裝置；5.拖動(dòng)裝置；6.走臺支架；7.脫錠裝置圖1　下裝式引錠桿裝置

1.2上裝引錠桿系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡介

上裝引錠桿系統(tǒng)主要由引錠桿、脫錠裝置(也可不包括該單機(jī))、引錠桿卷揚(yáng)提升裝置、引錠桿運(yùn)輸裝入車等設(shè)備構(gòu)成，如圖2所示。引錠桿的板坯連鑄機(jī)都可以在上一個(gè)澆注周期末(即坯尾在行走到連鑄機(jī)的某個(gè)位置時(shí))下一個(gè)澆注周期之前開始上送引錠桿工作。大部分板坯連鑄機(jī)都可以利用兩個(gè)運(yùn)行模式運(yùn)行，即連鑄機(jī)送尾坯模式和引錠桿插入模式同時(shí)進(jìn)行。日本鋼管福山6號板坯連鑄機(jī)因機(jī)長達(dá)到49 m，既采用了一邊在送尾坯時(shí)一邊插入引錠桿的運(yùn)行模式，又采用了一邊送尾坯(上一個(gè)澆注周期)一邊澆鋼(下一個(gè)澆注周期)的運(yùn)行模式，提高了作業(yè)率，但自動(dòng)化控制系統(tǒng)相對地也要復(fù)雜一些。因此在機(jī)長較長的板坯連鑄機(jī)上，上裝引錠桿系統(tǒng)可以同時(shí)在幾個(gè)運(yùn)行模式下運(yùn)行，從而使?jié)沧?zhǔn)備時(shí)間大為減少，其作業(yè)率大大高于下裝引錠桿系統(tǒng)。

1.引錠桿；2.引錠桿車；3.脫錠裝置；4.導(dǎo)衛(wèi)裝置；5.卷揚(yáng)裝置；6.防落裝置圖2　上裝式引錠桿裝置

2　引錠桿系統(tǒng)裝入方式設(shè)計(jì)選擇

2.1裝入方式分類

引錠桿系統(tǒng)的裝入方式分為兩種：下裝入方式和上裝入方式。

2.1.1下裝入方式

下裝入方式分為側(cè)入式、固定式和卷取式三種型式。

(1)側(cè)入式型式：按機(jī)構(gòu)型式分為臺車存放式和擺動(dòng)式兩種。臺車存放式結(jié)構(gòu)是引錠桿收容于平面臺車，臺車被移動(dòng)到連鑄機(jī)側(cè)面以備下次裝入。擺動(dòng)式結(jié)構(gòu)是引錠桿收容存放架后，靠支架擺動(dòng)移向連鑄機(jī)側(cè)面，以備下次裝入。

(2)固定式型式：按機(jī)構(gòu)型式分為斜橋存放式和斜橋卷取式兩種。斜橋存放式結(jié)構(gòu)是引錠桿通過升降斜橋被拉入到固定斜橋輥道上后，抬起升降斜橋，存放于連鑄機(jī)輥道上方，以備下次裝入。斜橋卷取式結(jié)構(gòu)是引錠桿通過升降斜橋輥道被拉入圓弧導(dǎo)向架之后，抬起升降斜橋，存放于連鑄機(jī)上方，以備下次裝入。

(3)卷取式型式：此機(jī)構(gòu)型式只有轉(zhuǎn)筒式一種。其結(jié)構(gòu)為引錠桿通過轉(zhuǎn)筒斜面被拉入旋轉(zhuǎn)筒上存放，轉(zhuǎn)筒裝于臺車上，臺車在連鑄機(jī)側(cè)面移動(dòng)，以備下次裝入。

2.1.2上裝入方式

上裝入方式分為卷取導(dǎo)向式、舌門式和無舌門式三種型式。

(1)卷取導(dǎo)向型式：按機(jī)構(gòu)型式分為引錠桿卷取桁架式和引錠桿卷取導(dǎo)向式兩種。引錠桿卷取桁架式結(jié)構(gòu)是引錠桿卷取存放桁架上后，靠傾斜移動(dòng)放置在引錠桿車上來存放，以備下次裝入。引錠桿卷取導(dǎo)向式結(jié)構(gòu)是引錠桿沿著卷取導(dǎo)向上升裝置被放置在引錠桿車上來存放，以備下次裝入。

(2)舌門式型式：此機(jī)構(gòu)型式只有舌門式一種。舌門式結(jié)構(gòu)是到達(dá)于舌門上的引錠桿，靠卷揚(yáng)吊鉤被提升到一定位置后，在引錠桿車上轉(zhuǎn)換后進(jìn)入存放位置，以備下次裝入。

(3)無舌門式型式：此機(jī)構(gòu)型式只有無舌門式一種。其結(jié)構(gòu)為到達(dá)于卷揚(yáng)吊鉤處的引錠桿，靠卷揚(yáng)吊鉤被提升到一定位置，在引錠桿車上轉(zhuǎn)換后進(jìn)入存放位置，以備下次裝入。存放位置，以備下次裝入。

2.2引錠桿系統(tǒng)裝入方式的主要特點(diǎn)和性能討論與分析

通過計(jì)算和比較來討論與分析、說明引錠桿系統(tǒng)裝入方式的主要特點(diǎn)和性能。

2.2.1引錠桿系統(tǒng)裝入方式的主要特點(diǎn)

下面通過實(shí)例計(jì)算比較兩種不同引錠桿系統(tǒng)裝入方式的生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間。在已知澆注斷面、冷卻條件、鑄坯拉速、輥列布置和引錠桿裝入速度以及其他生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間相同的條件下，便可計(jì)算出兩種不同裝入方式的生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間。

(1)下裝入方式所需生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間T1

連鑄坯澆注完成后，尾坯在離開C點(diǎn)(如圖2所示)，方可再次裝入引錠桿。引錠桿從C點(diǎn)裝入到結(jié)晶器A點(diǎn)之后，才能進(jìn)行下次澆鑄。

尾坯離開A點(diǎn)到C點(diǎn)的時(shí)間t1:

引錠桿從C點(diǎn)裝入的時(shí)間t2:

則：T1=t1+t2= 45.43 min

(2)上裝入方式所需生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間T2

通過以上計(jì)算可知：上裝入方式最主要的特點(diǎn)是縮短了連鑄的生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，提高了連鑄作業(yè)率[3]。2.2.2兩種引錠桿系統(tǒng)裝入方式的性能比較

引錠桿系統(tǒng)因裝入方式不同其性能會不同，兩種系統(tǒng)的性能比較如下[4]：

(1)結(jié)構(gòu)：下裝入方式引錠桿系統(tǒng)設(shè)備組成少，結(jié)構(gòu)簡單；上裝入方式引錠桿系統(tǒng)設(shè)備組成多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

(2)連鑄準(zhǔn)備時(shí)間：下裝入方式引錠桿系統(tǒng)準(zhǔn)備時(shí)間長(連鑄結(jié)束時(shí)，尾坯通過連鑄機(jī)末端的夾送輥后，方可進(jìn)行引錠桿的下裝入)；上裝入方式引錠桿系統(tǒng)準(zhǔn)時(shí)間短(連鑄結(jié)束時(shí)，尾坯在通過扇形段第一組驅(qū)動(dòng)輥后，即可進(jìn)行上裝入)。

(3)更換引錠桿頭時(shí)或更換鏈節(jié)時(shí)作業(yè)環(huán)境：下裝入方式引錠桿系統(tǒng)更換引錠桿頭時(shí)或更換鏈節(jié)時(shí)作業(yè)環(huán)境惡劣；上裝入方式引錠桿系統(tǒng)更換引錠桿頭時(shí)或更換鏈節(jié)時(shí)作業(yè)環(huán)境良好(在操作臺上的作業(yè)安全、可靠)。

(4)引錠桿裝入時(shí)的蠕動(dòng)：下裝入方式引錠桿系統(tǒng)有蠕動(dòng)(會產(chǎn)生20～30 mm蠕動(dòng)，需與結(jié)晶器之間配合，在引錠頭部位處加調(diào)整墊片)；上裝入方式引錠桿系統(tǒng)無蠕動(dòng)。

(5)引錠桿裝入時(shí)目視檢查情況：下裝入方式引錠桿系統(tǒng)不可以目視檢查，上裝入方式引錠桿系統(tǒng)可以目視檢查。

(6)輥縫檢查情況：下裝入方式引錠桿系統(tǒng)不能全部檢查，上裝入方式引錠桿系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在線拉坯全部檢查。

(7)更換主機(jī)在線設(shè)備影響：下裝入方式引錠桿系統(tǒng)對切割前及剪切后之間的輥道維修或更換有一定困難(引錠桿裝入和引錠時(shí)，均承受驅(qū)動(dòng)輥的壓緊負(fù)荷)，上裝入方式引錠桿系統(tǒng)更換主機(jī)在線設(shè)備很容易(引錠桿只是在引錠時(shí)承受驅(qū)動(dòng)輥的壓緊負(fù)荷)。

2.3引錠桿系統(tǒng)裝入方式的設(shè)計(jì)選擇原則

通過以上對引錠桿系統(tǒng)裝入方式的主要特點(diǎn)和性能的討論與分析，可以說明引錠桿系統(tǒng)上裝入方式能夠使連鑄機(jī)的澆注時(shí)間縮短。

為提高現(xiàn)代化大型方、板坯連鑄機(jī)的作業(yè)率，研究引錠桿能否在短時(shí)間內(nèi)安全可靠地裝入結(jié)晶器中，以及在引錠桿的裝入和存放過程中，能否連續(xù)、迅速完成動(dòng)作，是主要研究課題之一[5]。引錠桿裝入方式的設(shè)計(jì)選擇應(yīng)遵循以下原則：

(1)減少連鑄的生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，即提高連鑄作業(yè)率；

(2)引錠桿裝入方式?jīng)Q定了引錠裝置的布置[6]，因此，應(yīng)確保主機(jī)區(qū)的設(shè)備維修或更換方便；

(3)當(dāng)改變連鑄坯規(guī)格而需要更換引錠桿時(shí)或者維修和更換引錠桿鏈節(jié)時(shí)，應(yīng)確保在良好的環(huán)境中進(jìn)行作業(yè)；

(4)使引錠桿不產(chǎn)生蠕動(dòng)(蛇形彎曲)現(xiàn)象。

3　結(jié)束語

通過比較兩種裝入方式，下裝入式較上裝入式每次多用了35.5 min的生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，也就是說上裝入引錠桿較下裝入引錠桿，每次節(jié)省70～80%的輔助時(shí)間?？梢娚涎b入式引錠桿系統(tǒng)是提高連鑄作業(yè)率的有效方法之一?，F(xiàn)代化大型方、板坯連鑄機(jī)的發(fā)展趨勢是縮短連鑄的生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，即提高連續(xù)作業(yè)率?；谝陨显?，引錠桿由下裝入改為上裝入，值得廣泛應(yīng)用，可以獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]陳雷.連續(xù)鑄鋼[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1994.

[2]史宸興.實(shí)用連鑄冶金技術(shù)[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，1998.

[3]蔡開科，程士富.連續(xù)鑄鋼原理與工藝[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，1994.

[4]劉明延，李平，欒興家.板坯連鑄機(jī)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990.

[5]羅振才.煉鋼機(jī)械(第二版)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1989.

[6]劉明延，李平，等.板坯連鑄機(jī)設(shè)計(jì)與計(jì)算[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990.

2016-06-16

湯錄成(1964—)，男，工程師。電話：13991810326

TG223+.6