張偉旗

(江西銅業(yè)集團銅材有限公司，江西貴溪335424)

光亮銅桿線因延展度好、純度較高且品質好，現(xiàn)已被廣泛應用于數(shù)據(jù)通信、醫(yī)療設備、光伏發(fā)電、風力發(fā)電、軌道交通、電子電機、冶金工業(yè)、汽車船舶、航天航空、石油化工、儀器儀表、家用電器、建筑安裝等領域，特別是被廣泛用于精密儀器、國防軍工及航空航天等高端設備中，不可或缺。SCR銅桿連鑄連軋生產(chǎn)線是我公司分別于2003年和2006年從美國SOUTHWIRE公司引進的具有世界先進水平的項目，其產(chǎn)品規(guī)格為Φ8 mm銅桿，設計總產(chǎn)能37萬t/年，是目前國內(nèi)最大的銅桿生產(chǎn)基地［1］。

盡管當時兩條SCR連鑄連軋銅桿生產(chǎn)線技術裝備水平世界領先，工藝成熟。然而，在生產(chǎn)初期，其加料系統(tǒng)卡料、耐火磚脫落、鋼絲繩亂槽或斷繩、爐口堵塞、卡爐、燒嘴回火、溜車、制動器及軸承失效等故障時有發(fā)生，嚴重影響生產(chǎn)的正常運行，甚至導致停產(chǎn)，成為生產(chǎn)的“瓶頸”。為保證供給連鑄連軋澆注機的銅液質量合格穩(wěn)定，澆注出品質優(yōu)良的鑄錠，使該生產(chǎn)線設備綜合效能和規(guī)模效益得以充分體現(xiàn)和發(fā)揮，針對該系統(tǒng)故障診斷與預防維修進行技術研究，十分必要。

1 主要結構原理

豎爐加料系統(tǒng)主要由傾斜導軌、可翻轉料斗、電動卷揚系統(tǒng)等部分組成［2］。該系統(tǒng)通過電機、減速箱帶動卷揚機鋼絲繩、加料機頂部2個定滑輪和加料小車上一個動滑輪，把加料小車內(nèi)的電銅提升至豎爐頂部的加料口，待上限位動作，加料小車便停止向上且傾斜到所需角度，銅原料在重力作用下會自動滑入豎爐內(nèi)。為倒干凈加料小車內(nèi)的銅原料，加料小車一般需設定在爐口停留幾秒鐘，然后再向下運動至爐底下限位，等待添加銅原料的下一次循環(huán)。

卷揚鋼絲繩一端固定于卷揚滾筒上且用三塊壓板壓住，用鋼絲穿過壓板并固定螺桿頭部通孔，以防螺桿松脫。鋼絲繩在卷揚滾筒上至少纏繞三圈，經(jīng)過加料機頂部兩個定滑輪至加料小車上的動滑輪及頂部滑輪，通過一專門的繩索扣接頭連接至緩沖箱連桿上;緩沖箱可緩沖加料過程中的沖擊，保持繩的張力，防止瞬間松繩亂槽影響小車運行。沖擊過大時，緩沖箱輸出連桿上的防松限位即起作用，而其制動是通過制動器對減速箱上雙輸入軸上的制動轂來實現(xiàn)的。

加料機加料控制方式分為手動和自動。正常工作時一般采用自動控制方式，加料機設有上下和絞盤四種限位及保護裝置(絞盤限位目前已不用)，上下限位各裝于加料機的頂部和底部，可控制加料小車位置。而手動控制方式能使加料小車在上、下限位之間任何一處上下或停止，以便及時處理故障，或在自動控制無法使用時啟用。

過緊保護安裝于豎爐加料口的頂部，加料小車內(nèi)的銅原料超重或上限位失靈時，可防止鋼絲繩因過度拉升被拉斷。因現(xiàn)場環(huán)境溫度高、火星大，宜選用高溫電纜，且設備月修時，需對其旋轉部位添加高溫油脂。鋼絲繩的防松限位采用接近開關，用來檢測鋼絲繩的松弛程度是否在允許范圍內(nèi)，靠壓在繩上壓力輪的搖臂擺動狀況來反應;過緊、過松保護在加料機控制柜面板上皆設有指示燈。接近開關和搖臂的具體安裝位置應根據(jù)現(xiàn)場加料實際，合理固定緊，以免發(fā)生竄動撞壞開關，而起不倒保護作用。

2 故障診斷與預防維修關鍵技術

2.1 加料小車卡料

原設計加料小車傾斜角度偏小，而傳統(tǒng)陰極電解銅板單重約170kg，板厚且表面粗糙，艾薩法電解銅板單重約55kg，板薄且表面光滑，加料時銅板之間相對滑動大，所需加料小車傾斜的角度大，因而造成加料小車內(nèi)電解銅板不能完全倒空，或堆積在爐口，加料小車無法回落，導致加料循環(huán)中止，甚至停產(chǎn)。料斗上限位安裝不當時，通常料斗在未抵達最大傾倒位前，限位開關即動作;叉車工經(jīng)驗不足，加料不均衡，擺料不整齊，或把握加料時機不妥，易導致卡料現(xiàn)象，影響正常生產(chǎn)。SCR3000爐區(qū)試生產(chǎn)3個月加料系統(tǒng)卡料故障統(tǒng)計情況，見表1。

表1 SCR3000試生產(chǎn)3個月故障統(tǒng)計情況Tab.1 Fault statistics in SCR3000 3-month trial operation

新設計針對倒料坡度偏小問題，在加料小車斜面上加焊兩塊20mm厚三角形鋼板。調(diào)整加料小車上的限位開關，將其安裝在適宜位置，可確保料斗在設計最大傾倒位時倒料。為避免由于料斗的慣性將電解銅板砸在爐口，造成嚴重堆積，在加料小車導軌上加焊相應的限位擋板即可。

2.2 爐體耐火磚脫落

原設計投料時，銅板落點偏前，對爐體的撞擊大，豎爐僅運行2個月即出現(xiàn)爐體耐火磚脫落現(xiàn)象，被迫多次停爐修補，對爐齡極為不利，時常需停爐修補，嚴重影響生產(chǎn)。SCR3000爐區(qū)試生產(chǎn)3個月爐體耐火磚脫落故障統(tǒng)計情況，見表1。新設計將加料小車斜面增大后，陰極電解銅的傾倒角度增大且落點向后移動，并據(jù)現(xiàn)場試驗和反復驗算核實，最終確定其傾倒角度以36°為宜，此時爐料落點恰好位于豎爐爐體中心線上，對爐體的撞擊明顯減小。同時，對耐火磚結構和尺寸進行改進和優(yōu)化，采用大規(guī)格耐火磚取代小規(guī)格耐火磚，嚴格按操作技術規(guī)程控制好加料環(huán)節(jié)，收效十分顯著。

2.3 加料小車卡斗

生產(chǎn)過程中，剪切廢錠不可避免，廢錠的回爐必不可少。但加料斗添加廢錠過程中，常出現(xiàn)卡斗現(xiàn)象。其主因是受原設計位置不合理、空間狹小及高溫作業(yè)的影響，若處理不及時爐子易燒空，影響爐子使用壽命和銅水質量，甚至導致停機，嚴重影響生產(chǎn)和產(chǎn)品品質的穩(wěn)定。且加料小車在上限位翻轉過程中，若銅錠或豎爐內(nèi)銅物料較滿，也常造成卡斗。其主因是原設計存在傾面鋼板過長、其邊部與豎爐加料口平臺距離過近的缺陷。通過反復設計改進和長期實踐摸索，確定加料小車的最佳尺寸，并納入設備技術檔案;同時改進加料斗，在上料小車兩塊鋼板中間加焊一塊鋼板，既避免了卡斗現(xiàn)象，也確保了生產(chǎn)的連續(xù)穩(wěn)定。

2.4 爐口堵塞、燒嘴回火及墜斗

豎爐添加陰極銅板時，若投料凌亂，陰極銅板在爐內(nèi)的堆放相應變亂，因其熔化速度不同，豎爐各層火力變化未能及時隨陰極銅板量的變化而調(diào)整，造成各區(qū)域熔化速度不同步，當陰極銅板過渡區(qū)直徑大于過渡區(qū)域直徑時，會懸掛在徑縮處的耐火材料上，產(chǎn)生“卡爐”現(xiàn)象?；蛱砑拥你~細線直徑過小時，易出現(xiàn)爐口堵塞、銅粉覆蓋致使銅液缺氧，產(chǎn)生澆注斷錠等嚴重后果。員工誤將現(xiàn)場施工遺留下的水泥塊混入銅原料內(nèi)加入爐中，致使豎爐A排燒嘴堵塞，產(chǎn)生“回火”現(xiàn)象，或者員工誤操作，將廢料斗整體墜入豎爐內(nèi)，釀成重大設備事故，經(jīng)濟損失重大。

除采用創(chuàng)新的“V”型斗替代“U”型斗加料外，把好加料環(huán)節(jié)關，由熟練叉車操作工擔任爐區(qū)主操監(jiān)控，嚴格按工藝規(guī)定配比均勻，銅物料投入控制要定人、定時和定量，確保責任落實到人。合理科學搭配，小批量、多批次加入，減少爐內(nèi)空間，延長熱氣流路徑和滯留時間，增加熱量的對流傳導和輻射換熱面［3］，這對豎爐熔化速度及氧含量的平穩(wěn)極為重要，可避免豎爐加料口無料空燒現(xiàn)象，杜絕以上事故發(fā)生。

2.5 “溜車”與假“溜車”

電液推桿抱閘調(diào)整螺桿松動時，一旦自動補償失靈，極易造成加料小車“溜車”故障，必須立即進行調(diào)整，但切忌一次調(diào)整過多，否則將燒毀制動轂和制動瓦。當制動轂和制動瓦因磨損嚴重造成抱不死時，則必須更換新的制動轂和制動瓦。

加料小車下限位的位置安裝偏低時，由于制動需一段溜車距離，往往會造成假“溜車”現(xiàn)象，需合理調(diào)整加料小車下限位的高度，且考慮制動適宜的溜車距離。

2.6 防松裝置軸承和汽缸損壞

原設計加料小車防松裝置氣缸行程偏短，導致氣缸成為一個支點，防松架在受力狀況下，防松裝置軸承易損壞。新的設計割除防松裝置架子并向上移約8cm，再將其重新焊接復位，增加氣缸行程，以減少對軸承的硬性沖擊，可有效避免軸承的異常損壞。同時，需定期檢查防松裝置轉動件的運行狀況，一旦軸承損壞，應立即進行更換。若固定螺桿松動，需及時進行緊固;防松裝置氣缸泄漏壓力時，應及時更換密封件，消除泄漏源，且氣動三聯(lián)體需定期添加潤滑油，以保證其壓力為 0.5 ～0.6MPa。

2.7 鋼絲繩亂槽、損傷及斷裂

壓料后，一旦料斗鋼絲繩產(chǎn)生松馳，或人為操作不當，易造成亂繩出槽現(xiàn)象，導致繩劃傷嚴重，使用壽命偏低。處理繩亂槽時，應先將加料小車落至底部，用鋼釬撬起制動器制動桿，使抱閘、繩松開，再按繩卷定期纏繞的方向理順繩，依次松開鋼釬，恢復抱閘，最后點動加料機，使繩拉緊。

加料小車下落時，鋼絲繩會擺動，防松裝置也隨之擺動，繩有時會跳槽至卷筒外而被攪斷。廢線卡入加料小車導輪時，易使繩產(chǎn)生斷股現(xiàn)象。操作人員違反加料操作規(guī)程，加料時超過2.75t，致使繩長時間處于超負荷狀態(tài)下運行，若高溫處的鋼絲繩潤滑不良，極易產(chǎn)生疲勞斷裂(表1)。一旦繩亂槽，應立即排除。設計新的接近開關可在繩故障或損壞時，皆處于斷開狀態(tài)，以確保防松裝置及時動作。卷筒靠減速箱側設計新增一道保護裝置，防止繩跑至卷筒外損傷繩。把好加料監(jiān)督控制關，杜絕繩斷裂故障。定期檢查上料鋼絲繩的潤滑狀況，排查是否有斷絲和斷股情況，繩徑是否減小等。月修時，需排查卷揚機滾筒軸承潤滑狀況是否良好，固定螺桿是否松動等。

使用銹蝕、損傷和因長時間超負荷運行疲勞斷裂的鋼絲繩相當危險，必須及時更新。其換繩步驟是:先拆除緩沖箱連桿接頭，切斷繩后，將斷頭處與需換的繩頭通過氣焊連接好，將卷筒上的繩頭拆出，繞至存放繩的絞盤上，一邊轉動絞盤回收舊繩，一邊通過焊接點將新繩穿過各導輪至卷筒位置，再切除焊接頭部裝機即可。安裝時，先把裝有繩接頭的一頭用繩子拉至加料機頂部、安裝固定好，并拉直繩以防其扭折，將其頭部穿過加料小車上的滑輪，用繩子綁好后再往上拉至加料機頂部;用干凈破布清除繩上雜物，防止繩因磨損提前失效;在頂部繩頭部穿過加料小車頂部兩個滑輪，再放至加料小車底部，將其頭部固定于卷筒上、用壓塊壓緊，為防止壓塊松脫，固定螺桿頭部應穿上防松鋼絲，特別是繩至少要在卷筒上纏繞3圈，重新安裝好防護裝置，再加油潤滑。

2.8 頂部滑輪軸承損壞及滴油污染

2.8.1 滑輪損壞

抱閘調(diào)整螺桿松動、加料不均衡或擺料不整齊時，加料小車在運行中會跑偏，導致滑輪單邊負荷大，易產(chǎn)生磨單邊故障?；啿馁|不均、安裝不合要求或輪、繩接觸不均勻時，必須重新進行安裝或修補?；唭A斜松動、潤滑不良、心軸磨損過快或軸上定位件松動時，必須排查潤滑狀況，及時緊固軸上的定位件?；啿晦D動、軸承損壞或心軸擦傷時，必須排查是否擦傷和軸承心軸配合情況?；嗇啿勰p不均勻或不光滑時，必須及時修理滑輪槽，當不均勻磨損＞3mm時，應立即更換?；喰妮S磨損或損壞時，必須加強潤滑。一旦滑輪故障時，為防止滑輪脫落，宜先用鋼絲繩吊住滑輪，拆除滑輪固定軸，吊出故障滑輪后，再更換新的滑輪;待安裝滑輪固定軸后，進行加油潤滑。

2.8.2 軸承損壞

由于加料機承受銅物料等負載大、沖擊大，且豎爐環(huán)境溫度高，造成潤滑失效，易導致其頂部滑輪軸承磨損或損壞。應定期檢查頂部滑輪軸承的潤滑和磨損情況，一旦軸承損壞，應先用鋼絲繩固定住滑輪，防止滑輪掉落，再拆除滑輪固定軸，取出滑輪，更換新軸承，重新安裝滑輪并加油潤滑。

2.8.3 滴油污染

美國南線豎爐加料機頂部滑輪工況惡劣，環(huán)境溫度過高且連續(xù)繁重作業(yè)，油污易在頂部滑輪處集中且呈規(guī)律性沿一定的角度向下滴落，極易粘附于爐側和樓梯處，或滑落后一直滴至一樓，難以清理，嚴重污染現(xiàn)場環(huán)境，且維修人員上下樓梯時易打滑，安全隱患大。廢油較多時，會沿著內(nèi)壁一直下滴至高溫爐壁、回火器及周邊管線上，因緊挨豎爐爐殼，火災隱患大?？赏ㄟ^現(xiàn)場測量滑輪運轉時油污滴漏的角度，設計新增具有一定傾角的接油槽和接油桶，以確保順利排出油污和定期實施清理等，可杜絕以上人身設備安全隱患，改善現(xiàn)場環(huán)境。

2.9 加料小車及軌道故障

2.9.1 小車車輪銅套磨損

應定期檢查小車車輪銅套磨損情況，銅套磨損超標時，必須及時更換新銅套，且定期進行加油潤滑，上下軸、橫梁固定螺桿松動時，應及時進行緊固或維修。

2.9.2 小車軸承異響

小車軸承損壞時，通常發(fā)出異常聲響，說明零件磨損嚴重，必須立即進行更換，且應按周期潤滑軸承，定期實施更換。

2.9.3 左右臂防斷裝置磨損

應定期檢查左右臂防斷裝置運行狀況，一旦其磨損嚴重，必須及時更換。

2.9.4 小車軌道脫焊變形、有臺階

加料時若不規(guī)范，會碰壞加料機上部軌道，造成軌道多處脫焊變形、形成臺階，導致加料小車運行時，易碰到臺階處受阻，嚴重影響鋼絲繩壽命，安全隱患大，需及時更換軌道。

2.10 減速箱漏油、有異響

減速機漏油故障較為常見。若運行時總是漏油，當漏油量達到一定程度時，會導致齒輪潤滑油不足，造成齒輪磨損損壞，需及時排除故障。應定期檢查減速箱的運行狀況，油位較低時，須及時添加;若減速器運行聲音異常，必須及時進行解體、檢修，及時更換損壞的零部件;固定螺桿松動時，需立即進行緊固。同時，必須定期檢查聯(lián)軸器的運行狀況，若聯(lián)軸器出現(xiàn)異音時，應及時進行修理、調(diào)整或更換，且每月檢查其內(nèi)的潤滑情況，必要時及時進行補油。

2.11 制動器泄漏、失靈及磨損

應定期排查制動器運行狀況，制動液有泄漏時，必須及時排查原因，排除故障;制動失靈時，應檢查制動轂表面是否清潔，有無雜物和油，需及時進行清理。同時定期檢查制動轂和制動瓦的磨損情況，當磨損達到一定程度時，應及時進行更換，否則制動瓦上的鉚釘將磨到制動轂，制動將失靈。

2.12 加料機下軸斷裂

加料機下軸產(chǎn)生斷裂時，停機檢修影響生產(chǎn)，應立即更換新的下軸且排查故障原因，若系軸自身材質引起的，可將軸改為40Cr調(diào)質處理，提高材質的綜合性能;結構設計上，在軸臺階處采用圓滑過渡，以減少應力集中，減少軸斷裂影響因素。若屬制造質量問題，應立即聯(lián)系制造廠家。

2.13 行程開關損壞或電機溫升過高

原設計加料機底部和防止鋼絲繩過緊過松裝置采用機械行程開關，加料小車翻轉過程中，銅原料裝得太滿時，由于倒不干凈，斗內(nèi)的銅原料易高空墜落，常砸壞開關，且受振動影響，開關位置易跑偏，線路松動致使控制失靈，安全隱患極大。新設計將以上機械行程開關改為對射式光電開關，且調(diào)整其安裝位置，將開關安裝于加料機的兩側，采用非接觸方式控制，該光電開關不易損壞和跑偏，可徹底杜絕以上安全隱患。

電動機溫升過高時，通常是超載引起電動機發(fā)熱，長期超載易導致電機線圈接地燒壞，甚至燒毀電動機。若電動機未超載，但仍發(fā)熱，應排查電動機軸承是否損壞，電動機是否按規(guī)定工作制工作。電動機運轉時，制動器間隙太小，未完全脫開，摩擦力很大，摩擦發(fā)熱的同時相當于增加了附加負載，導致電動機轉速變低，電流變大而發(fā)熱，必須停止工作，重新調(diào)整制動間隙;同時宜采取減重措施，均衡加料，控制好負荷量。

3 結語

SCR連鑄連軋銅桿生產(chǎn)線屬大型精密、連續(xù)作業(yè)的生產(chǎn)線，其連鑄連軋技術和機列是銅加工材連續(xù)化生產(chǎn)的最成功的范例，現(xiàn)已成為線坯生產(chǎn)的主導方法［4］。迅速判明并排除其豎爐加料系統(tǒng)故障，是提高豎爐有效作業(yè)率的迫切需要。針對豎爐加料系統(tǒng)各關鍵零部件進行系統(tǒng)分析，掌握相應故障診斷與預防維修關鍵核心技術，使豎爐安全穩(wěn)定運行，實現(xiàn)豎爐熔煉的高效能。

［1］張偉旗.葉斌民.SCR爐區(qū)系統(tǒng)技術創(chuàng)新與氧的控制.特種鑄造及有色合金［J］.2011，31(5):444－445.

［2］張玉杰.淺析燃氣豎爐在我國銅加工行業(yè)的應用前景［J］.有色金屬加工.2005，34(6):18 －20.

［3］居敏剛.郭均華.SCR連鑄連軋銅桿生產(chǎn)線溫度的控制［J］.銅加工.2003，99(3):30 －33.

［4］陳連英.王碧文.論中國銅加工技術創(chuàng)新［J］.世界有色金屬.2006(8):20－22.