張寶全，宋育仕，黃澤毅，全開勝

（廣西柳州鋼鐵集團有限公司，廣西 柳州 545002）

柳鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼廠1#方坯7流連鑄機翻鋼機由上海新中設(shè)計，2007年投產(chǎn)使用，服役時間較長，后期故障頻繁，主要故障為撥抓軸裂、焊縫脫焊、滑架變形、轉(zhuǎn)動阻力大；在目前高作業(yè)率、高效能的情況，不僅維護工作量大，而且影響產(chǎn)能發(fā)揮。在現(xiàn)行的雙周定修作業(yè)中，每次需安排3-4人維護作業(yè)8-12個小時，對翻鋼機撥抓軸的各種裂紋進行補焊，軸承手動加潤滑脂，變形滑架調(diào)整，各松動連接螺桿緊固等大量的維護項目及工作；平常換包生產(chǎn)間隙，也要安排2人需要1-2個小時的工作量對翻鋼機進行簡單維護處理，嚴(yán)重的在正常生產(chǎn)作業(yè)中，平均2-3個月出現(xiàn)1次撥抓軸焊縫處較大裂紋及油缸連接耳座處脫焊等故障造成降拉速處理；通過對如上故障的分析探討，決定對翻鋼機結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化改造。

1 工作原理

方坯連鑄坯在經(jīng)過火焰切割后，通過多級輸送輥道進入翻鋼機輥道，紅外探頭計時按設(shè)定好的時長停止輸送，將鑄坯停到輥道末端，再由液壓系統(tǒng)電磁換向閥的得失電分別控制兩臺液壓缸活塞桿的同步伸出和收回，將水平?？康蔫T坯繞撥抓軸的中心向上逆時針旋轉(zhuǎn)90°，頂開活動滑軌至上方滑架，后活動滑軌因自重下降搭接到滑架，完成上翻動作后，液壓缸活塞桿收回帶動撥抓軸順時針繞轉(zhuǎn)至水平輥道處，為下次翻鋼做準(zhǔn)備。

2 故障分析

（1）翻鋼機原設(shè)計旋轉(zhuǎn)撥抓軸由撥抓軸一和撥抓軸二通過鼓形齒聯(lián)軸器連接，撥抓軸的直徑為130mm，每個流的撥抓軸由四個軸承座支撐，采用自潤滑軸承；此設(shè)計主要問題是撥抓軸較長，軸承座間距大，翻爪軸容易彎曲變形，同時自潤滑軸承的潤滑效果不佳，實際中任需手動補油，軸承的磨損快，間隙大，翻鋼過程中常伴有異常抖動，致使翻轉(zhuǎn)不平穩(wěn)，撥抓軸與液壓缸連接耳座焊縫也容易出現(xiàn)裂紋甚至斷裂。

（2）翻鋼機滑架因配套撥抓軸尺寸，原滑架相對單薄，由25mm厚鋼板制作而成，120mm高，485mm長，此部分滑架由高強度螺桿固定在底座上，與活動滑軌相銜接；固定滑架設(shè)計單薄，強度不夠，活動滑軌較長，沒有加強筋板；同時連鑄坯表面粗糙，推坯過程中，產(chǎn)生的較大摩擦力，常出現(xiàn)滑架向推鋼方向傾斜，活動滑軌嚴(yán)重變形，多組滑架與活動滑軌拼接的滑軌成波浪形，易引起推鋼過程中推鋼機受力不均，出現(xiàn)滑軌波峰處打抖跳齒等嚴(yán)重影響生產(chǎn)節(jié)奏的事故。

（3）翻鋼機支撐梁主要用于安裝撥抓軸及滑架；梁寬160mm，高900mm，由20mm厚鋼板焊接而成，從現(xiàn)場使用情況看，主要問題為整個支撐梁及上面滑架座顯得“瘦高”，同時滑架安裝支撐座強度不足，更易變形，直接影響滑架的水平。

3 優(yōu)化改造

綜合分析如上問題，決定對翻鋼機進行整體優(yōu)化改造，改造內(nèi)容主要包括撥抓軸裝配、滑架、支撐梁進行強度及結(jié)構(gòu)升級改造，保持原有液壓系統(tǒng)。

3.1 優(yōu)化翻鋼機撥抓軸結(jié)構(gòu)及布局

原撥抓軸設(shè)計單薄，將撥抓軸的直徑由130mm改為直徑220mm厚皮管制作，兩端聯(lián)軸器連接部分使用直徑180mm圓鋼制作，增加撥抓軸整體強度，避免重量超重而更改液壓缸系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備及參數(shù)。液壓缸連接耳座改為圓環(huán)式套在撥抓軸上再滿焊的制作方式，加大翻轉(zhuǎn)過程中承受扭矩的能力，解決翻轉(zhuǎn)過程中液壓缸連接耳脫焊問題；同時將原兩節(jié)撥抓軸組合改為三節(jié)撥抓軸通過兩個連軸器連接的三節(jié)組合方式，每節(jié)撥抓軸使用兩個軸承座支持，總共比原設(shè)計增加兩個支撐軸承座；此改造可使撥抓軸的徑向受力均勻，解決使用中的軸長而易變形問題；撥抓軸的改造見下圖1。

圖1 撥抓軸對比

4.2 改進翻鋼機撥抓軸軸承及潤滑方式

一是將撥抓軸原自潤滑軸承改為調(diào)心滾子軸承，既保證了鑄坯長定尺而產(chǎn)生重載荷下，能承受較大徑向載荷，又能保證撥抓軸在惡劣高溫環(huán)境下因受熱發(fā)生輕微變形時，其良好的調(diào)心性能補償同軸度誤差而能正常轉(zhuǎn)動；二是增加撥抓軸軸承潤滑管路，每根撥抓軸6個軸承座，通過1個6出口遞進式干油分配器布置潤滑管路到各自流次的每個軸承座上，7個流次的撥抓軸再配合2個電磁給油箱集成接到連鑄機集中統(tǒng)一油脂潤滑系統(tǒng)，在潤滑系統(tǒng)中設(shè)定合適給油參數(shù)，實現(xiàn)自動潤滑，解決以往手動打油耗時耗力，受人為不穩(wěn)定因素影響軸承過快磨損的弊端。

4.3 增強翻鋼機滑架、活動滑軌及支撐梁強度

在將撥抓軸因強度而加大直徑后，配套撥抓軸的滑架結(jié)構(gòu)也相應(yīng)改變。首先加大滑架固定部分尺寸，從而縮短銜接活動滑軌的尺寸，并在活動滑軌的兩側(cè)增加筋板增加其強度，解決推鋼過程中水平滑架受粗糙鑄坯表面較大摩擦力而傾斜及活動滑軌每次在完成鑄坯上翻后因自重下搭固定滑架過程中產(chǎn)生沖擊而使自生變形的問題；其次將撥抓軸、滑架的主要承載體支撐梁的寬度由原先164mm加大到250mm，滿足了撥抓軸的安裝空間，同時增加撥抓軸、滑架的支撐面積，增加其載荷能力，解決支撐梁上焊接的滑架安裝支撐座“瘦高”易傾斜、滑架及活動導(dǎo)軌易變形、整條滑架不水平的問題。

4.4 確定翻鋼機調(diào)整間距、計算液壓缸及撥抓軸連接耳座的極限位置

原設(shè)計鑄流間距1200mm，各流翻鋼機在鑄流中心偏50mm位置安裝，不在正中心；改造后，撥抓軸、支撐梁、滑架都因增加強度對各尺寸進行加大，原翻鋼液壓缸活塞桿耳環(huán)與撥抓軸的連接耳座的尺寸及原各流翻鋼機安裝位置都已不適合，通過現(xiàn)場分析及其他設(shè)備空間綜合考量，采取將各流翻鋼機橫移50mm，安裝于鑄流中心是干涉最少，最優(yōu)方案；原液壓缸固定底座與撥抓軸的中心距也將會因此增大50mm，在確定各流翻鋼機中心與鑄流中心線的位置關(guān)系后，液壓缸在整個翻鋼過程中，下安裝鉸點固定不變，活塞桿上耳環(huán)則隨行程而變化；具體為活塞桿收回時，上耳環(huán)中心在以下安裝固定鉸點為圓心，活塞桿及連接頭總長度1285mm為半徑的圓弧上，活塞桿按行程360mm伸出時，上耳環(huán)中心點則在活塞桿及連接頭和行程長度之和1645mm為半徑的圓弧上，通過360mm為弦長計算出圓的半徑約等于254mm并畫圓，與兩條弧線相交點即為撥抓軸的液壓缸連接耳座的兩個極限位置，旋轉(zhuǎn)角度此時為91°，見下圖2。

圖2 舊液壓缸與撥抓軸耳座位置

通過以上各種優(yōu)化，最終確定了撥抓軸與液壓缸連接耳座尺寸位置，完成改造部分及利舊部分的結(jié)合，最終改造優(yōu)化前后翻鋼機對比見下圖3。

圖3 優(yōu)后翻鋼機對比

5 改造后效果

（1）降低勞動強度方面，雙周定修翻鋼機維護人員由原來4人的工作量減少為2人工作量，換包等停機間隙無需再特意安排人員維護。

（2）提速方面，2019年改造完成后，都未出現(xiàn)生產(chǎn)過程中因翻鋼機故障需要維護而降拉速處理的情況，也為方坯1#機拉速從19m/min提升到21m/min提供基礎(chǔ)條件。

（3）故障方面，改造后，翻鋼機設(shè)備實現(xiàn)全年零故障。

6 結(jié)語

針對翻鋼機在現(xiàn)場運行中出現(xiàn)的故障，以解決問題為導(dǎo)向，參考國內(nèi)優(yōu)秀改造案例，充分對翻鋼機主要部件撥抓軸、滑架、活動滑軌、支撐梁的強度及布局進行優(yōu)化改造并最大限度保留現(xiàn)場原有液壓傳動設(shè)備，減少改造成本投入為前提下，充分發(fā)揮一線技術(shù)工作人員的主觀能動性，集思廣益，在1#方坯連鑄機翻鋼機進行改造，并取得如下成果。

（1）通過對撥抓軸的結(jié)構(gòu)優(yōu)化及強度升級改造，增加了撥抓長軸的強度及抗變形能力，使翻鋼機更好的適應(yīng)現(xiàn)場高溫、重載、易腐蝕的惡劣工況。

（2）撥抓軸傳動軸承及潤滑方式的改進，滑架、活動滑軌、支撐梁的強度提升，增加了設(shè)備運行的穩(wěn)定性，減少了故障點，降低了一線工作人員的維護強度。

（3）撥抓軸油缸安裝耳座位置及翻鋼機中心線的重新定位，最大限度的發(fā)揮原有設(shè)備價值，合理利舊，減少改造成本。

翻鋼機做為方坯連鑄機重要組成部分，各個流相互銜接，單個流次的故障都會影響整臺連鑄機的節(jié)奏及后續(xù)推鋼機的正常運行甚至因此而非停，因此各個流的穩(wěn)定運行至關(guān)重要；本次翻鋼機適應(yīng)現(xiàn)場生產(chǎn)工況的改造，從制約設(shè)備穩(wěn)定運行的撥抓軸、滑架、旋轉(zhuǎn)支撐、活動滑軌、支持梁、安裝位置等因素入手，解決了以往生產(chǎn)中出現(xiàn)的故障及隱患，通過一年多的運行效果看，不管是從減少設(shè)備的故障方面還是降低現(xiàn)場工人的維護量都達到預(yù)期改造效果。