楊智軍 王 歡 王鐵男

(中冶賽迪工程技術股份有限公司，重慶 400013)

拉矯機位于扇形段后面，用于驅動引錠桿進入結晶器和引出鑄坯，并將鑄坯矯直后，送入輥道上進行切割。拉矯機是鑄坯鑄造過程中運送鑄坯和引錠桿的最主要的驅動設備。

1 拉矯機結構特點

方圓坯連鑄機拉矯機主要由機架(焊接件)、驅動輥、從動輥、傳動裝置、液壓缸、隔熱罩、管路系統(tǒng)等組成。拉矯機機架采用封閉式通水冷卻，避免拉矯機架及傳動受熱。拉矯機采用上輥驅動、下輥從動的傳動方式。

框架上安裝有導向板，導向板采用耐磨的錫青銅，以供上下輥安裝時導向用，下輥和框架之間有調整墊片，用于調整下輥和拉矯機底面的尺寸，上下輥都采用通水冷卻用于降低輥子的溫度。上輥通過液壓缸提升來改變上下輥之間的開口尺寸，上輥和減速機之間采用插入式花鍵連接，輥子材料為42CrMo，表面堆焊不銹鋼以增加輥子的使用壽命。

液壓缸帶位置傳感器可以實現(xiàn)動態(tài)輕壓下功能，液壓缸缸體為水冷結構，通過循環(huán)冷卻水帶走缸體的輻射熱量，降低缸體的溫度。

減速機為螺旋傘齒輪和圓柱齒輪相結合的傳動方式，油池潤滑，齒輪中心線呈L 型布置，減小齒輪箱的長度尺寸，箱體為焊接水循環(huán)冷卻結構，輸出齒輪為內花鍵和上輥的外花鍵相連接，齒輪箱和拉矯機框架之間設有平衡裝置。

電機采用變頻控制，電機外殼為水循環(huán)冷卻結構，降低電機機體的溫度。電機功率11 kW。1#～3#電機帶制動器，首尾拉矯機電機帶編碼器。

為了減少鋼坯對拉矯機的熱輻射，在拉矯機內設有不銹鋼制作的水冷隔熱罩。

2 拉矯機設備特點

(1)拉矯機采用能快速更換的五機架拉矯機。并預留2 個機架拉矯機以實現(xiàn)動態(tài)輕壓下功能。

(2)連續(xù)矯直能有效降低鑄坯的矯直變形率，減小矯直鑄坯的變形應力，有利于改善鑄坯表面和內部裂紋缺陷，適于鑄坯液芯矯直。

(3)驅動采用上輥傳動，交流變頻調速電機

(4)上下輥開口度大小動作由液壓缸驅動完成。

(5)拉矯機設有一套完整的由水冷隔熱罩和防熱罩(板)組成的隔熱保護系統(tǒng)，采用全封閉式通水冷卻，避免拉矯機架及傳動受熱。改善了拉矯機傳動的工作環(huán)境，提高了機架及傳動的壽命。

(6)拉矯機采用集中油氣潤滑。

(7)拉矯機和前面的鑄流導向段之間以及相鄰的拉矯機之間設有引錠桿導向架，送引錠桿時防止引錠桿滑落。

(8)拉矯機在安裝時水管能自動接通，

(9)拉矯機的上下輥上有圓弧的槽，無論是方坯還是圓坯拉矯機都不用更換。

3 拉矯機的設計計算

3.1 拉矯機的電機功率計算

3.1.1 拉矯機拉坯阻力的計算

(1)結晶器阻力F1

F1=μh2ρ(a+b)

式中 μ——滑動摩擦系數(shù)(0.3～0.5)，取μ=0.4;

h——結晶器內鑄坯的長度，h=70 cm;

ρ——鋼水密度，ρ=0.007 kg/cm3;

a、b——分別表示結晶器斷面的高和寬，a=32 cm，b=46 cm;

F1=10 488 N=10.488 kN

(2)二冷區(qū)阻力F2

F2=RAρg(μ－1)

式中 R——鑄機半徑，R=1 300 cm;

A——鑄坯斷面積，A=32×41=1 312 cm2;

μ——二冷區(qū)摩擦系數(shù)，μ=0.3;

ρ——鋼水密度，ρ=0.007 kg/cm3;

F2=－81.9 kN

(3)拉矯機阻力F3

式中 B——鑄坯寬度，B=41 cm;

L邊——鑄坯邊長，L邊=146 cm;

L——矯直輥到切點輥之間輥距，L=150 cm;

σs——鑄坯在矯直溫度下的屈服極限，σs=12 000 N/cm2;

F3=760.91 kN

拉矯機拉坯阻力 Fq=F1+F2+F3=689.5 kN

拉矯機拉坯時電機功率

N1=Frv/η=698.5×0.02/0.6=23.3 kW

3.1.2 送引錠桿時拉矯機的功率

輸送引錠桿時的傳動功率N2=N0K0

式中 K0——考慮電壓不穩(wěn)定以及工作環(huán)境等因素，取K0=1.8。

其計算公式為:

式中 W——引錠桿質量，W=7 660 kg;

K——引錠桿質量系數(shù)，K=2;

Vmax——最大輸送引錠桿速度，Vmax=3.5 m/min。

N0=14.6 kW

N2=N0K0=26.3 kW

以上比較可以看出，拉坯時力遠遠小于送引錠桿時拉矯機輥子受力，故按送引錠桿時拉矯機輥子受力計算電機功率，考慮到最后只有3 個拉矯機送引錠桿，故取每個電機功率為11 kW。

3.2 減速機的設計及計算

拉矯機減速機是用于拉矯機上輥驅動的，功率11 kW，額定輸出轉矩55 000 N·m，輸入轉速0～1 000/2 000 r/min，輸出轉速0～1.83/3.66 r/min，速比546.7。

拉矯機的三維效果圖如圖1。

圖1 拉矯機的三維效果圖Figure 1 Three-dimensional effect drawing of withdrawal straightener

4 拉矯機框架的有限元分析計算

假設輥子開口度為500 mm，為了簡化計算，建立了包括框架、連接螺柱和橫梁等部件的有限元模型，將油缸、活動梁對框架的作用采用力來代替。模型分別采用了8 對接觸對和4 個連接單元模擬。計算結果見表1。

從表1 可以看出:

(1)最大應力出現(xiàn)在螺柱上，最大應力為239 MPa;

(2)拉矯機框架上的最大應力出現(xiàn)在焊縫上，當水平載荷為376 kN(電機1.5 倍過載)時焊縫上的最大應力為201 MPa，結構是安全的，滿足設計要求。

表1 計算結果Table 1 Calculation result

5 結束語

根據(jù)大方圓坯連鑄機拉矯機的結構和特點，計算了拉矯機的受力和電機的功率。對拉矯機框架的強度進行了有限元分析，并計算出了最大應力及應變的大小和位置，對于拉矯機結構的設計具有指導作用。

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［2］金洪廉，王玉.板坯連鑄機驅動裝置的設計及研究.冶金設備管理與維修，2007.

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