扇形段工艺改进

GXF360 2017-12-09

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王国华

（中冶东方工程技术有限公司，山东青岛 266555）

摘要：扇形段是连铸机设备将高温钢水进行不断地浇铸成具有一定尺寸断面规格的扇形形状的铸坯支撑冷却设备，因扇形段的结构比较繁杂不能很好的保证其机械加工的精准度，所以文章主要对扇形段的主要框架和辊子的加工工艺的问题进行分析和探讨，提出有效的加工工艺改进方案，促进扇形段工艺的提高。

关键词：连铸设备；扇形段；工艺；改进

连铸又称连铸机，连铸机可以按照很多形式进行分类。如按照结构划分可以把连铸机分为立式连铸机、立弯式连铸机、弧形连铸机、多半径椭圆形连铸机和水平连铸机。如按照连铸设备浇铸断面的大小和形状进行分类，连铸机又可分为板坯连铸机、小方坯连铸机，大方坯连铸机、圆坯连铸机、异形坯连铸机和薄板坯连铸机等，方坯连铸机中还包括矩形坯连铸机。我们通常把浇铸断面尺寸大于200mm×200mm的铸坯叫大方坯，把浇铸断面尺寸小于160mm×160mm的铸坯叫小方坯，宽厚之间的比大于3的矩形坯称为板坯。文章主要对连铸机扇形段进行分析，研究和总结扇形段加工工艺的改进方法。

1 扇形段的重要组成内容

扇形段是冶金生产过程中组成连铸机的重要连铸机设备。扇形段包括水平段、弧形段和矫直段等，其主要作用是在结晶器之后发挥的引流、冷却温度和导向作用。

1.1 扇形段的主要构成部分

构成部分主要包括机械装配系统、冷却系统、液压系统、润滑系统、标牌的识别系统和防护板等等。其中机械装配系统主要由内外弧框架，自由、驱动和导向辊装置，活动梁等。

1.2 扇形段中机械装配系统结构的组成形式

扇形段的机械装配系统的结构内容主要是内外弧框架、活动梁和辊子装配。其中扇形段外弧框架的相交梁和外部相互连接固定。扇形段的内外弧框架均安装5列辊子，最中间的辊子是驱动辊，且内弧驱动辊安装在扇形段的活动梁上面，其余两侧均为自由辊。

扇形段的内外弧框架应用带有涡轮杆传动的梯形螺纹拉杆的圆角将上框架和下框架有效的连接到一起。在梯形螺纹拉杆的顶端安装碟簧筒，并在碟簧筒的顶端安装液压缸用于释放压力。扇形段的辊缝主要是依靠四个梯形螺纹拉杆的升将调整来完成的。梯形螺纹拉杆的升降主要是利用电源来控制涡杆和涡轮以实现梯形螺纹拉杆的传动。

2 扇形段框架及轴承座的加工工艺

2.1 扇形段框架在加工过程中应注意的问题

框架是扇形段的重要组成部分，其加工时间比较长，加工精确度要求比较高，扇形段框架的优劣对于连铸设备加工进程意义非常重大。因此，提高扇形段框架的加工技术水平，提高效能，促进扇形段的加工质量提升是非常有意义的。

（1）扇形段框架加工工艺的工序流程为：划好中心线、焊接工艺焊块、粗铣堆焊面、镗装耳轴用孔、钳工、到金属结构分厂堆焊、划线、精铣堆焊面、钳工中序、划线、活动牛头刨床、镗侧面各孔及轴承座孔、钻上面各孔、钳工末序。

（2）在扇形段框架的加工过程中应注意的问题：①在进行粗加工划线时，要划全线，这样能够保证焊接后各个部分能够足够加工，同时要严格根据金属结构分厂标明的坐标轴方向和位置进行划线，这样有利于基准统一化，能够在一定程度上减小误差的出现；②焊接工艺焊块作为扇形段框架加工工艺的基准面，为下一道加工工序提供基准，有利于下一道工序进行；③在加工各个堆焊面符焊前尺寸时，粗加工其余各部分并留余量，可在普通的加床上进行加工；④镗两端装耳轴用孔时，应该严格按照基准面返尺寸，确保两端耳轴用孔的同轴度；⑤在镗好框架两端耳轴用的孔之后，钳工要将两端的耳轴安装在框架的两侧，并用电焊机将两端的耳轴焊接牢固；⑥将扇形段框架运送到结构分厂进行不锈钢堆焊；⑦扇形段框架从冶金分厂堆焊完不锈钢之后返回进行重新划线，该次划线应该和第一次划线选择同一个基准进行划线，划线时候要检查各部分的剩余加工量是否有变形状况发生，避免扇形段框架安装到机床之后造成返厂修理，耽误加工进度和影响加工质量，不利于扇形段框架加工效率的提高；⑧精铣加工堆焊面是扇形段框架加工工序中最重要的一道工序。扇形段框架的各个部分的重要尺寸都在该道工序进行加工并完成。利用数控精铣加工轴承座的堆焊面和其总长度等，确保尺寸的精准化，之后把轴承座堆焊面的各个螺纹孔找出基准，这样有利于钻床加工时更加快捷便利，减轻钻床的负载量。扇形段框架两端的耳轴则用镗床的刀罐进行精密加工；⑨用螺栓将轴承上盖与扇形段上框架接合到一起，确保内侧的平整和整齐，接合面的空隙可以用0.05mm的塞尺进行测量，0.05mm的塞尺塞不进去即可；⑩该道工序的划线要全盘考虑原加工面和原划线的基准面，这样能够很好的确保扇形段框架各个部分的剩余量能够匹配该加工工艺，保障加工毛坯的均匀度；活动牛头插上框架上安装滑板各个面，加工时则按照预先划线和数控机床预先做好的基准进行各个面的加工；利用钻床钻堆焊面上面的各个孔，钻铣各个螺纹孔，依据数控机床所做的基准进行钻孔，这样能够确保钻孔的精度，节约成本；在钳工的最后一道工序进行攻丝、清洁整理和堆焊块的打磨，在堆焊表层进行硬度加工，之后可以交付检验了。

扇形段框架的加工工艺比较繁杂，加工的难度系数比较高，通过以上扇形段框架加工的工序以及在加工过程中应注意的问题进行分析和把握，大大提高扇形段框架加工的效率，有利于进一步提高扇形段框架的加工质量。

2.2 扇形段轴承座加工中的问题及要点分析

轴承座是扇形段中另一个重要部件，在扇形段中有很多轴承座，加工扇形段的轴承座的精密度要求很高，其结构要求比较紧密且加工的时间比较长，因此，在加工时需要特别留意。在堆焊前对通水槽的加工比较难把握，且在加工后易出现泄漏的情况，同时在轴承座加工后底部面容易出现不平，出现中心高度无法把控的现象。

扇形段轴承座的加工工艺要点分析：首先，因扇形段的轴承座数量比较大，可以利用成组加工的形式进行加工；其次，堆焊前通水槽的加工是轴承座加工的一项重点与难点，与传统的加工方法相比，现在的加工方法的加工效率和加工质量比较高。可以依据结构的不同采用不用的加工方法：①如果通水槽底部的圆盘大于扇形段轴承座的外部形状时，则可以运用立车对通水槽底部的圆弧进行加工，再利用镗床将剩余段加工成多条与圆弧相似的直线段来替代，钳工再将直线段的头部进行打磨，有利于减少通水槽底部通水的阻力，能够在很大程度上提高轴承座加工效率；②如果通水槽底部的圆弧小于扇形段轴承座的外部形状，那么可以利用镗床加工很多条圆弧相近的直线段来代替，与传统的加工工艺相比，提高了扇形段轴承座的加工效率；再次，在精细加工轴承座的内孔时，可利用卧车上的胎具进行精细加工，既提高了轴承座的加工质量，也提高了轴承座的加工效率；最后，为了避免泄漏现象的发生，要确保精加工时的孔与堆焊前加工的孔保持同心，在堆焊前要对轴承座底部的加工剩余量进行严密的把控其空隙。将不合格的构件进行分隔开。与此同时，在进行铣床加工轴承座底面和槽子时，如果先加工底部面后加工槽子，那么轴承座底面很容易发生变形的现象，使得轴承座底部的中心距离无法掌握和把控。所以在进行精密化的铣床加工时，要先半加工轴承座底面，然后加工槽子，最后在对轴承座底面的剩余加工量进行精细加工，这样可以避免轴承座底部出现变形而对轴承中心距离产生重大影响。

3 扇形段辊子常见问题的原因以及解决方案

3.1 扇形段辊子的常见问题及其发生原因

扇形段辊子常见的问题主要有扇形段辊子的断裂、对弧精度差异较大、辊缝的数据值差异较大以及铸坯的表面存在严重的划痕。造成扇形段辊子出现问题的一个重要原因是扇形段辊子承受的压力较大，扇形段内的辊子由于因为对弧存在一定的误差和辊子自身的精度不够导致个别辊子因受力较大而发生异常状况；再者说，如果铸坯的厚度越大，那么辊子承受的压力也随之增加，这也是导致扇形段辊子出现损坏的原因之一。

3.2 扇形段辊子常见问题的解决措施

通过对扇形段辊子出现的异常情况进行分析，提出以下解决措施：①提升扇形段辊子安装的质量。为了提升扇形段辊子的维修质量，必须按照图纸的要求进行加工和维修保养，加强对扇形段辊子加工和安装的质量监督，减少扇形段辊子突发的问题发生；②加强对弧精准度的提升。为了提高对弧精准度，主要从在线对弧和离线对弧两个方向来实现，从而提升其对弧度的精准度；③加强对辊缝数值的精确度的把控。辊缝值是内外弧所对应辊子之间的最小间距，为了能够提高辊缝值的精确度，主要是利用扇形段4个液压缸位置传感器的标定的精确度来加强辊缝值的精确度。传感器的标定主要有在线标定和离线标定两种。其中离线标定主要是依靠电脑编成来实现，但是会有一定的偏移量，而在线标定主要是对离线标定的偏移量进行修改，使得实际辊缝与设定的辊缝相接近，以此来提高辊缝值的精确度。