SCR連鑄連軋鑄機(jī)壓輪故障分析及改進(jìn)

摘 要：文章簡(jiǎn)單地闡述了鑄機(jī)系統(tǒng)的工作原理以及壓輪在該系統(tǒng)中的重要作用，并通過對(duì)中鋁昆明銅業(yè)有限公司引進(jìn)的SCR4500鑄機(jī)壓輪中比較常見的故障進(jìn)行分析和探討，根據(jù)壓輪機(jī)械故障產(chǎn)生的原因，制定出行之有效的措施對(duì)壓輪故障進(jìn)行改善，提升設(shè)備的使用周期。

關(guān)鍵詞：SCR鑄機(jī)；壓輪；機(jī)械故障；改進(jìn)方案；技術(shù)創(chuàng)新

在整套SCR連鑄連軋的生產(chǎn)線中，鑄機(jī)在其中占據(jù)著生產(chǎn)線核心的位置，為企業(yè)的SCR生產(chǎn)線的正常生產(chǎn)工作提供了關(guān)鍵作用，鑄機(jī)的良好運(yùn)行、及時(shí)調(diào)整以及日常維修保養(yǎng)都會(huì)對(duì)銅錠的質(zhì)量以及企業(yè)的正常生產(chǎn)產(chǎn)生直接影響。中鋁昆明銅業(yè)有限公司于2011年底從美國(guó)南方線材公司引進(jìn)SCR4500連鑄連軋生產(chǎn)線，產(chǎn)品為？準(zhǔn)8mm的電工用銅線坯，設(shè)計(jì)產(chǎn)能為22萬噸。這條生產(chǎn)線雖然有良好的技術(shù)裝備以及較為成熟的工藝，但是仍舊在壓輪機(jī)械方面出現(xiàn)了一些問題，致使企業(yè)的正常生產(chǎn)受到嚴(yán)重影響，經(jīng)濟(jì)效益呈下降趨勢(shì)。

1 鑄機(jī)系統(tǒng)和鑄機(jī)壓輪結(jié)構(gòu)及原理

1.1 鑄機(jī)系統(tǒng)流程及工作原理

鑄機(jī)系統(tǒng)的任務(wù)就是將合格的銅液凝固，并由結(jié)晶轉(zhuǎn)變成合格的銅錠，其工藝流程為：品質(zhì)合格的銅液→中間包→一次水冷卻→連續(xù)澆注→二次水冷卻→錠溫控制→預(yù)處理→合格銅錠。該流程還能對(duì)合格銅錠進(jìn)行削邊作業(yè)并及時(shí)進(jìn)行修整，為下一步軋制銅錠作業(yè)奠定基礎(chǔ)。中鋁昆明銅業(yè)有限公司SCR生產(chǎn)線作業(yè)中使用五輪式鋼帶澆注機(jī)，其在SCR連鑄連軋生產(chǎn)線中具有核心作用。該設(shè)備共有十余個(gè)裝置，包括鑄輪、壓輪、中間包、稱重系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、中間包加熱系統(tǒng)、脫模器以及澆注控制系統(tǒng)等，其中該設(shè)備的冷卻系統(tǒng)中又包括鑄輪、鑄錠冷卻系統(tǒng)、鑄輪高壓水除碳系統(tǒng)兩部分。該設(shè)備具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、調(diào)整容易、維修保養(yǎng)更加便利的特點(diǎn)。

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

1.2 鑄機(jī)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(huán)一起將鋼帶壓緊，從而形成一個(gè)封閉的銅液澆注空間，還能對(duì)尚未成型的銅錠施加壓力，使銅錠定型，設(shè)備中的鋼帶冷卻系統(tǒng)會(huì)對(duì)溶池中的銅液進(jìn)行冷卻，使其成為銅錠外殼。壓輪不具備降溫結(jié)構(gòu)，中間包澆管加熱系統(tǒng)以及澆注溶池的高溫輻射作用會(huì)快速升高壓輪的溫度，假如壓輪操作出現(xiàn)錯(cuò)誤，就會(huì)迅速提升壓輪的作業(yè)溫度，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生沖擊力和摩擦力，致使壓輪收到嚴(yán)重?fù)p害。

1.3 鑄機(jī)壓輪冷卻系統(tǒng)

SCR4500連鑄連軋生產(chǎn)線的澆注系統(tǒng)是在非常惡劣的主熱輻射區(qū)域環(huán)境中工作，工作現(xiàn)場(chǎng)溫度高達(dá)400攝氏度，鑄機(jī)系統(tǒng)的壓輪等重要結(jié)構(gòu)均在400攝氏度的高溫下作業(yè)，相關(guān)設(shè)備極易出現(xiàn)故障，嚴(yán)重縮短使用周期，增加企業(yè)的設(shè)備運(yùn)行成本，為生產(chǎn)線的正常運(yùn)行帶來嚴(yán)重影響。這就需要改進(jìn)鑄機(jī)壓輪的冷卻技術(shù)裝備，保證設(shè)備的平穩(wěn)運(yùn)行，同時(shí)要保證不能影響鑄機(jī)系統(tǒng)的澆注作業(yè)。

2 鑄機(jī)壓輪故障分析和處理

2.1 鑄機(jī)壓輪故障分析

2.1.1 磨損劃傷。磨損劃傷在鑄機(jī)壓輪故障中比較常見，磨損劃傷出現(xiàn)的主要原因是壓輪以及壓輪護(hù)板之間形成了較大面積的冷銅凝結(jié)，這就造成壓輪出現(xiàn)磨損異常的情況，壓輪軸向或者是壓輪徑向的跳動(dòng)過大，致使鑄機(jī)鋼帶與鑄機(jī)的壓輪、鑄輪銅環(huán)之間的密封不嚴(yán)緊，出現(xiàn)縫隙或偏出情況，容易發(fā)生漏銅情況，嚴(yán)重時(shí)會(huì)爆炸，使鑄輪收到嚴(yán)重的包死或燒壞損傷。鑄機(jī)壓輪經(jīng)過多次冷卻和加熱，導(dǎo)致壓輪表面出現(xiàn)疲勞磨損。鑄機(jī)壓輪的表面會(huì)和鋼帶、熱銅錠之間產(chǎn)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(dǎo)致熱疲勞裂紋產(chǎn)生的原因主要是，熱應(yīng)力的程度不僅與溫度之間有較為密切的聯(lián)系，同時(shí)材料熱膨脹系數(shù)的不同、熱傳導(dǎo)率之間的差異，以及楊氏模量之間具有差異性等，都會(huì)影響到熱應(yīng)力的大小。鑄機(jī)壓輪在運(yùn)行時(shí)，會(huì)因?yàn)槌惺芏啻蔚睦錈峤惶孀鳂I(yè)而產(chǎn)生熱應(yīng)力，并且不斷的往復(fù)循環(huán)塑性壓應(yīng)變以及彈性壓應(yīng)變，循環(huán)多次就會(huì)產(chǎn)生裂紋。

2.1.3 壓輪軸咬死。壓輪軸咬死故障在壓輪能夠產(chǎn)生的所有故障中最常見。鑄機(jī)壓輪設(shè)備側(cè)軸承的內(nèi)、外部缺少潤(rùn)滑導(dǎo)致擺動(dòng)不暢；鑄機(jī)壓輪設(shè)備的側(cè)軸承出現(xiàn)嚴(yán)重的磨損，導(dǎo)致壓輪擺動(dòng)不暢。鑄機(jī)壓輪的側(cè)軸承出現(xiàn)燒結(jié)或咬死等情況導(dǎo)致不能調(diào)節(jié)壓輪位置，導(dǎo)致出現(xiàn)壓輪位置無法調(diào)整的故障。鑄機(jī)壓輪的原軸承出現(xiàn)干結(jié)、燒死等情況，在更換系統(tǒng)對(duì)壓輪進(jìn)行檢查時(shí)出現(xiàn)卡滯故障。

2.1.4 壓輪軸承損傷。導(dǎo)致鑄機(jī)壓輪軸承失效時(shí)間過早的原因，一是操作人員為了避免出現(xiàn)漏銅情況就會(huì)調(diào)高壓輪的壓力，致使其壓力已經(jīng)超過正常壓力值，壓輪承受了過大的反作用力，加大壓輪負(fù)荷；二是在進(jìn)行澆注時(shí)，壓輪緊密的與澆注口連接，當(dāng)液位過高時(shí)就會(huì)有銅水溢出，飛濺至壓輪和鋼帶的縫隙間是壓輪側(cè)邊凝結(jié)冷銅，壓輪兩邊軸承受力出現(xiàn)不均情況，導(dǎo)致軸承變形流出潤(rùn)滑油脂；三是鑄機(jī)鋼帶與鑄輪銅環(huán)之間的密封會(huì)受到鑄輪的跳動(dòng)量以及其兩側(cè)表面出現(xiàn)的毛刺的影響，損害軸承。

2.2 鑄機(jī)壓輪故障處理

2.2.1 軸承油嘴的安裝位置。將原壓輪設(shè)備軸承油嘴的安裝位置進(jìn)行移動(dòng)，減少加油時(shí)間以及更換系統(tǒng)的時(shí)間，還要將壓輪中兩個(gè)軸承裝置在側(cè)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(yùn)輸油種。壓輪的軸承油嘴應(yīng)該設(shè)置在法蘭頂部，同時(shí)在軸承側(cè)邊添置加油嘴，共需4個(gè)，方便壓輪加油。保證油嘴中心線和法蘭的中心線呈垂直關(guān)系，增添加油塞。

2.2.2 壓輪隔熱罩。鑄機(jī)壓輪冷卻裝置的技術(shù)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(shí)進(jìn)行。在使壓輪和周邊裝置正常運(yùn)行不受到影響的前提條件下，在主要熱輻射區(qū)域內(nèi)設(shè)置安裝隔熱裝置，有效降低工作現(xiàn)場(chǎng)的溫度；同時(shí)還應(yīng)該增加一套冷卻裝置，兩種方案同時(shí)實(shí)施，可有效降低壓輪工作環(huán)境的溫度，提升生產(chǎn)效率，降低設(shè)備故障率。

2.2.3 溶池護(hù)板設(shè)計(jì)。為了保證鑄機(jī)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(shí)更換在高溫區(qū)域中工作的溶池護(hù)板，將原壓輪中設(shè)置兩把搶進(jìn)行改造，使其變成一把槍斜燒，同時(shí)還要將溶池內(nèi)壁使用的硅化磚材料進(jìn)行澆筑作業(yè)，提升銅桿的品質(zhì)。

2.2.4 冷卻水設(shè)計(jì)。將原本壓輪裝置中存在的不合理的冷卻水裝置進(jìn)行優(yōu)化，將冷卻水與壓輪側(cè)邊的輪輻孔相對(duì)應(yīng)，而不是與軸承直接相對(duì)，這樣設(shè)計(jì)的目的是增加冷卻面積，減少軸承處的進(jìn)水量，能夠?qū)鋮s水的狀況進(jìn)行及時(shí)并且細(xì)致的觀察。

2.2.5 國(guó)產(chǎn)軸承代替。進(jìn)口軸承容易出現(xiàn)燒結(jié)或咬死的缺點(diǎn)，并且維修價(jià)格較為昂貴。因此采用國(guó)產(chǎn)軸承對(duì)其進(jìn)行代替是必然結(jié)果。比如可以采用我國(guó)的名牌軸承洛陽LUO，或者是哈爾濱軸承名牌HA來代替進(jìn)口軸承。

3 結(jié)束語

使SCR連鑄連軋鑄機(jī)壓輪受到損壞，產(chǎn)生故障導(dǎo)致壓輪運(yùn)行出現(xiàn)問題的原因有很多，以此對(duì)鑄機(jī)壓輪進(jìn)行正常操作、日常維護(hù)、檢測(cè)、維修和保養(yǎng)對(duì)壓輪的正常運(yùn)行具有重要作用。生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該對(duì)壓輪設(shè)備進(jìn)行定期檢查和維修，提升操作人員的操作能力，根據(jù)生產(chǎn)需要及時(shí)改進(jìn)壓輪的工作工藝，適時(shí)更換新的設(shè)備，提升技術(shù)水平。

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