CSP摆动段故障原因分析及改进

CSP摆动段故障原因分析及改进

韩社军王军孟凡毅王海波

河钢集团邯钢公司连铸连轧厂河北邯郸056003

摘要：介绍了邯钢CSP生产线摆动段相关设备，分析了3种摆动段故障原因（如摆动段轨道梁刚度不足、摆动段导轨调平垫板锈蚀、摆动段炉体变形，各车轮支撑点高度偏差），并且提出改进措施，实施后摆动段故障明显减少。

关键词：CSP；摆动段；故障；改进

ReasonAnalysisandImprovementMeasuresoftheSwing-partintheHangangCSPPlant

HanShejun，YangHong，MengFanyi，GaoLiang

（ContinuousCastingandContinuousRollingPlant，HandanIronandSteelCompany，HebeiIronandSteelGroup，Handan，Hebei，056015）

Abstract：ThepaperimtroducetheswingpartoftheHanGangCSP-Plantproductionlineandanalyzethecausesof3kindsofswingpartfaults.Suchasnoenoughstiffnessofswing-parttrack，levelingshimsgetrusty，theconventerbodyisoutofshape，wheelsupportingpointsproduceheightdevitationandputsforwardimprovingmethods.Theresultsisgoodafterthisprojectimplement.

Keywords：CSP；swing-part；faults；improve

1前言

CSP生产线有2台连铸机、1条轧制线，1#连铸机生产的板坯经过1#加热炉直接通过粗轧及进行轧制。2＃连铸机生产的板坯以铸速进入二线加热炉，并以此速度在炉内运行直至板坯尾部通过加热段后进入摆动段，二线的摆动段与一线1＃加热炉的摆动段相对接，二线的板坯进入到一线1＃加热炉摆动段中，然后，两线的摆动段各自摆回各自加热炉的中心线的位置。这样，二线的板坯就被传送到一线的1＃加热炉中，进入轧机轧制。因此摆动段的正常运行与否直接决定2#连铸机的生产，特殊情况下如果摆动段摆到中位故障情况下会导致2台连铸机的生产停滞。经过多年运行情况总结，摆动段故障呈现增高趋势。摆动段车轮轴承损坏，摆动段导轨平面度超标，摆动段齿轮断裂，摆动时驱动电机电流大甚至无法摆动等，严重影响摆动段的运行，造成生产极不稳定。

2摆动段设备故障现象

2.1摆动段设备布置

CSP摆动段起着将二线的板坯传送到一线加热炉的作用，摆动段从一条线摆向另一条线需要30秒左右，摆动段摆回时间同样是30秒，摆动段头部的最大速度为40m/min.

每线的摆动段由尾部的旋转轴承，及固定在炉底的16个车轮为支撑，由固定在炉体两侧的电机减速机传动机构驱动（驱动电机一开一备，由气缸的伸缩来控制齿轮与齿条啮合，决定用哪一侧的电机）的，到位后由定位装置锁紧（气缸带动销轴伸出，插入定位座中），保证摆动段的定位准确。

图1摆动段结构

Fig1.Swing-part’sstructure

2.2摆动段设备故障现象

摆动段设备故障主要有以下几个方面：

（1）摆动段无法摆动，摆动驱动电机过载。

（2）摆动段车轮轴承损坏。

（3）摆动段导轨面板开焊，导轨整体断裂。

（4）两侧锁紧销与定位孔错位，无法准确定位。

3摆动段故障分析

3.1摆动段轨道梁刚度不足

摆动段整体约为200吨，其整体质量分布在16个车轮上和旋转轴承上。在车轮与导轨面接触面水平良好的情况下，车轮与轴承的受力分布均匀。每个车轮受力约为10.9KN。车轮与导轨直接接触，导轨面受力为线分布，接触线宽为140mm。同时在车轮更换后，没有进行高度上的调整，使新车轮抬高炉体，造成新更换车轮受力增大。车轮在行走过程中与导轨接触处受力大，变形量大[1]。导轨焊接处受力较大，同时焊接时存在夹渣等情况下，焊缝处开裂，随着车轮高负载运行，导轨受到交变载荷作用下，焊接开裂逐步蔓延，造成整体导轨面板开裂，导轨整体开裂。同时导轨焊缝开裂，致使导轨的变形增大，最终导致导轨变形量超过导轨的弹性变形后，导轨断裂。这是导轨面板开焊，导轨整体断裂的主要原因。

图2导轨结构图3车轮装配

Fig2.StructureofguidewayFig3.Wheelassembly

3.2摆动段导轨调平垫铁锈蚀

摆动段摆动时，导轨的整体水平高度是摆动运行平稳的基础。摆动段的导轨水平高度的调整是依靠摆动段导轨下部的调整垫铁组的调整实现的。导轨的整体水平调整完毕后，导轨垫片组与导轨下部整体进行灌浆浇筑，防止垫铁组锈蚀。但是随着导轨变形受力不均、进行局部工程改造是造成灌浆层开裂、破损等损坏。同时摆动段炉体上的炉辊冷却水渗漏，造成摆动段积水。长时间不断的积水，导轨的垫铁组开始锈蚀、变薄，整体的导轨出现水平高度失调。导轨的水平失调表现在导轨横向水平失调与纵向的水平失调。经测量导轨横向水平最大偏差为3mm，而纵向水平最大偏差为13mm。

（1）导轨横向水平失调，造成车轮行走过程出现一侧接触，而另外一侧悬空。此种情况下，车轮单侧受力，车轮径向偏移，车轮轴承与轴轴向力增大。车轮轴承型号22224E，是调心滚子轴承，但是当车轮受力较大时，车轮径向偏移增大，轴承偏移超过轴承调整范围后，轴承滚珠磨损加剧或者轴承保持架直接损坏。这是车轮轴承损坏的主要原因[2]。

（2）导轨纵向水平失调，造成车轮在行走过程中与导轨接触力变化，明显情况下车轮行走时与导轨时而接触，时而悬空。因为车轮与导轨的接触变化，致使导轨的受力变化。在单根导轨上，导轨的受力局部大、局部小，这也加剧了导轨开焊和导轨断裂发生。同时对于整体的8根导轨也出现了，车轮与导轨的接触变化，使得其余导轨也出现导轨开焊与导轨断裂。再者导轨的纵向水平失调，使得车轮行走过程出现高点与地点。从低点向高点行走时，车轮爬坡，需要驱动电机增大功率，这样出现驱动电机过载，摆动段无法行走。而且如果高点与低点出现在摆动段定位装置处，则摆动段定位销的高度不同，致使摆动段在正常出钢位置定销定位稳定，但是在摆出位置是定位销撞击定位孔无法进行定位。反之摆出位置定位稳定是，正常出钢位置摆动段无法进行定位。

3.3摆动段炉体变形，各车轮支撑点高度偏差

摆动段炉体在使用过程中，由于车轮更换没有调整，炉体上炉辊磨损的不均匀等，使炉体各段受力不均产生塑性变形，炉体纵向出现高低起伏的现象。炉体的变形使得车轮安装后，16个车轮的接触面不相同，同样使8条导轨的受力不均，造成某条导轨或几条导轨的受力增大，进一步加剧导轨的开焊与断裂。

4改进措施

4.1加固摆动导轨本体的强度与刚度

导轨中间支撑板厚度由20mm增加至30mm，同时导轨上表面板由

20mm增至30mm。通过中间支撑板加厚可以增强增强导轨面板的支撑强度，使导轨面板中间支撑可靠，能够牢固支撑车轮。导轨上面板加厚可以减小面板的变形量，是面板与下部支撑板连接承受更小的应力，保证面板与支撑板连接紧固、不开焊。

4.2更换导轨垫铁组对导轨的水平度进行重新调整、灌浆层进行重新浇筑

4.2.1去除二次灌浆层，重新更换垫铁组对导轨水平进行调整。为保证车轮在行走过程中车轮表面与导轨全接触，使车轮轴承受力均匀，防止单侧轴承受力较大而导致轴承损坏，单根导轨的横向水平度调整在0.2mm范围内。同时调整单根导轨的纵向水平度2mm，保证车轮行走过程中产生爬坡现象导致电机过载停车。

4.2.2导轨水平调整完毕后，对导轨底部增加固定卡板，防止摆动段摆动过程中，导轨的变形（翘起）导致摆动段行走阻力增大与二次灌浆层重新碎裂。最终完毕后重新重新浇筑二次灌浆层，防止垫铁再产生锈蚀[3]。

4.3测量摆动段炉体各车轮安装处与相应导轨面，使用垫片调整各车轮下接触面

使用同一基准点，对每条线的8根导轨进行标高测量，同时对相应炉体车轮安装面进行测量。测量标高数值，作为车轮调整的依据。根据测量的标高数值，选取其中最高值为基准，利用增加垫片调整法，将车轮高度进行调整，力争让每根导轨的受力均匀。

5结语

通过采取改进措施，摆动段设备故障明显减少，保证摆动段的正常使用，同时也降低了摆动段设备的维护费用。

参考文献：

[1]单辉祖，材料力学（I），高等教育出版社，2004年8月第2版200-225页

[2]濮良贵，纪名刚，机械设计，高等教育出版社，2001年6月第7版300-334页

[3]蔺文友，冶金机械安装，冶金工业出版社，1994年12月第1版331-336页