浅论小方坯连铸机扇形段的整体快换结构
浅论小方坯连铸机扇形段的整体快换结构
中冶东方北雷连铸公司 高翔
一、引言
小方坯连铸机，是指生产铸坯断面在150x150mm以下的连铸机，最小断面为50x50mm。小方坯连铸机由于铸坯断面较小，冶金长度较短，一般不超过10m，因此铸坯鼓肚变形而造成的生产缺陷并不是主要矛盾。二次冷却区（扇形段部分）结构比较简单。通常仅在扇形段的上部喷水冷却铸坯，而下部则不需要冷却；其次在整个扇形段区域不设置或少设置几对夹辊。二次冷却区支承导向装置主要用来支承引锭杆[1]。引锭杆为刚性引锭杆。（图一为原有小方坯连铸机的扇形段[2]）
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浅论小方坯连铸机扇形段的整体快换结构
目前国内小方坯连铸机多采用这种形式的扇形段。这种扇形段结构简易，成本低廉，但由于扇形段本体设备直接用地脚螺栓定位于土建基础上，而土建施工又极易产生误差，所以不能保证扇形段的安装精度，特别是不能保证对中要求，使得二冷喷淋效果不好，影响了铸坯质量；更换喷淋水配管需要在二冷室操作，工人劳动强度大，检修精度低；并且这种喷淋水配管的布置针对的铸坯断面单一，对生产不同断面的铸坯显得力不从心，不能适应现代铸钢生产的要求。而从现场实地反馈回来的情况反映，由于二冷室环境很差，设备本体没有水冷，受热很容易发生变形，其后果都将直接影响铸坯质量，严重时甚至会影响送引锭杆。 二、市场分析
近些年来连铸的发展从提高生产率和节能的目的出发，一直在进行铸造高速化、自动化的努力。而提高生产率的最直接方式便是提高设备连续使用寿命，在有限的检修时间内，减少工人安装、维修的劳动强度的，同时保证设备安装的精度。
并且，在当前的实际生产经营中，钢厂根据市场需求，同一台连铸机要经常更换生产不同尺寸的铸坯，甚至是生产不同坯型，不同规格的铸坯，达到“一机多用”的功能。对我们的而言便要考虑设计的兼容性。比如天津某钢厂在签定合同时便要求我们的连铸机既能满足150x150小方坯断面的生产，也能适应的某些大方坯断面生产。
本设计便是基于上述理念，为适应市场需要而专门研发的一种小方坯连铸机扇形段的快换结构。这种结构，不但要克服小方坯原有结构的一些弊端，而且要考虑到不同坯型的兼容性，将不同连铸机机型的优点结合起来。 三、技术基础
为达成上述要求，我们借鉴了大方坯连铸机可整体更换导向段的先进结
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构。在原有的大方坯连铸机扇形段设计中，因为铸坯断面大，要求设备要有足够的刚性以保证其对铸坯质量的要求。而伴随着设备刚性的增加，扇形段自身的重量也在增加，这对设备的安装精度是个不小的考验。为此大方坯连铸机的扇形段通常设计为整体框架，再加上我公司研发的关于扇形段方面的快换结构，开发了适用小方坯连铸的可快速更换的扇形导向段方案，克服了以上缺陷。
扇形段实现了本体框架水冷，内部设有水槽；框架周围设有可调整的四面导向辊；导向辊的轴承座内配有油气润滑的滚动轴承，保证了设备的刚性和导向辊在恶劣环境下的灵活转动，从而提高铸坯的外部质量；扇形段二段框架设计有两组（四个）滑轮式的导向，通过与扇形二段支撑框架的导轨配合，引导扇形段到达挂点位置，通过挂点处的调整装置保证对中的要求。扇形一段在安装时则直接由吊具将其与位于结晶器振动台架上的挂点相配合，通过挂点处的调整装置实现精确调整。
喷淋水冷却系统直接安装在扇形段设备本体上，具有足够的刚度，加上良好的二冷配水技术，对提高铸坯的内部质量会有显著提高。而这些改进对于厂家生产一些特殊钢种，显然也是至关重要的。 四、具体实施方案
如（图二）所示，即为本设计方案的示意图。[3]
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结晶器振动台架与扇形二段支撑框架通过地脚螺栓固定于土建基础之上，分别作为与扇形一段和扇形二段定位的基础。结晶器振动台架上端的结晶器支撑框架为U形设计，这样便可以在外弧侧让出足够的空间，在扇形一段与扇形二段实施安装和吊出时方便操作。同时结晶器振动台架设有两组定位轴，作为与扇形一段连接的挂点，支撑扇形一段。扇形二段支撑框架内部设计有导轨，与扇形二段内侧两组（共四个）导向轮配合，可将扇形二段引导至挂点处与扇形二段支撑框架固定。导向轮和导轨之所以均在与内侧布置，是为了安装时避开位两设备于外侧的挂点，使其容易安装。
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扇形一段与扇形二段本体结构类似，整体框架内部设计有水槽，在生产过程中内部通水，实现本题框架内部的水冷。这样在设备生产过程中，在高温、高湿的环境下，可使设备处于一个相对较底的温度内运行，从而保证了设备在长时间运行过程中有足够的刚性，不会发生变形，影响生产。扇形段内、外弧侧布置有夹辊，夹辊的作用是支承由结晶器拉出来的铸坯，同时引导铸坯沿弧形线辊道平稳地向前移动，并将铸坯夹住。在生产大断面铸坯（如：大方坯）时，夹辊在内、外弧侧两两互相对应，设计为连续矫直，这样可克服铸坯中未凝固钢水的静压力作用，消除铸坯鼓肚现象，在生产小方坯时，由于不需考虑铸坯鼓肚的情况，内弧侧的夹辊可根据实际情况拆去。扇形段左、右两侧设有导向辊，导向辊的作用是在送引锭杆时保证其中心位置正确，同时保证铸坯在拉送过程中不会跑偏。在生产小断面铸坯时，因为其调整量不大，导向辊可根据实际生产需要选择拆除或只保留部分导向辊即可；扇形一、二段各设计有两组（四个）挂钩，在安装时起定位作用；挂钩处设计有导向装置，可做精细调整。
冷却水配管安装于扇形段框架的四周，其下部与扇形段框架通过卡套联接，作为喷淋冷却水的进水口；上部是密封状态，由定位销与扇形段框架固定。这些连接方式（卡套与定位销）均为方便拆装设计，而且能保证安装精度高。冷却水喷嘴与扇形段夹辊间隔中布置，在生产不同断面铸坯时，可调整喷嘴长度，设计与铸坯相对应布置的冷却水配管，并实现快速更换。整体冷却水的流程为：外部车间冷却水——扇形一、二段框架（扇形段内部水冷框架）——冷却水配管（下部卡套端进入）——铸坯喷淋水（喷嘴喷出）。这样设计的冷却水流程，其优点是水口数量少（每部分扇形段只要一个进水
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