精細(xì)化——連鑄技術(shù)裝備發(fā)展方向

1、    精細(xì)化連鑄技術(shù)裝備發(fā)展方向         1 概述2008年，全世界粗鋼產(chǎn)量13.27億t，連鑄機(jī)的生產(chǎn)能力約11.6億t，其中連鑄板坯占53%，小方坯占27%，異型坯占11%，大方坯（含異型坯）占3.7%，薄板坯連鑄機(jī)47臺(tái)，占5%，帶鋼連鑄機(jī)2臺(tái)，占0.1%。到2009年，我國(guó)鋼鐵企業(yè)擁有各種連鑄機(jī)918臺(tái)、3034流。若按照連鑄比99%計(jì)算，連鑄坯的產(chǎn)量為5.62億t。近幾年，我國(guó)連鑄技術(shù)裝備發(fā)展已取得令人矚目的成績(jī)，連鑄技術(shù)裝備的發(fā)展也促進(jìn)了煉鐵、煉鋼設(shè)備大

2、型化和現(xiàn)代化，推動(dòng)了中國(guó)鋼鐵工業(yè)的整體技術(shù)進(jìn)步。連鑄技術(shù)裝備的發(fā)展同整個(gè)鋼鐵行業(yè)的發(fā)展密切相關(guān)。今后，傳統(tǒng)連鑄技術(shù)裝備將向高效、優(yōu)質(zhì)、低成本方向發(fā)展，近終形連鑄技術(shù)將繼續(xù)研發(fā)并推廣應(yīng)用。擴(kuò)大連鑄鋼品種，提高連鑄坯質(zhì)量，提升自動(dòng)化控制水平，強(qiáng)化連鑄機(jī)專業(yè)化分工，加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)，研發(fā)高精度、高水平連鑄生產(chǎn)過(guò)程數(shù)學(xué)模型及應(yīng)用軟件，提高連鑄工廠綜合管理水平，積極采用連鑄新技術(shù)、新成果，繼續(xù)推進(jìn)熱送熱裝工藝，塑造企業(yè)自主品牌的良好形象，加速技術(shù)改造，提高競(jìng)爭(zhēng)能力將成為縮小與國(guó)外連鑄工廠綜合差距的重要內(nèi)容。這里所要強(qiáng)調(diào)的是，由于煉鋼、連鑄產(chǎn)能過(guò)剩，連鑄技術(shù)裝備規(guī)模發(fā)展的空間已受壓縮。進(jìn)一步發(fā)展必須走向深入，

3、優(yōu)化技術(shù)裝備，而精細(xì)化的產(chǎn)品研發(fā)既是優(yōu)化的重點(diǎn)，又是今后長(zhǎng)期的發(fā)展方向。以下主要從連鑄總體設(shè)計(jì)、設(shè)備設(shè)計(jì)與制造、連鑄生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)三個(gè)方面分別說(shuō)明目前連鑄技術(shù)不斷優(yōu)化、精細(xì)化發(fā)展的情況。2 連鑄總體設(shè)計(jì)的精細(xì)化總體設(shè)計(jì)是連鑄機(jī)設(shè)計(jì)的第一步，很多問(wèn)題都要在總體設(shè)計(jì)中先行解決，例如生產(chǎn)流程、總體技術(shù)配置、設(shè)備配置等。輥列設(shè)計(jì)是總體設(shè)計(jì)的核心。常規(guī)的輥列設(shè)計(jì)要考慮的因素很多。包括澆注鋼種，煉鋼爐容量，鋼水精煉條件，爐機(jī)匹配，澆注斷面，產(chǎn)量，拉速，連鑄機(jī)機(jī)長(zhǎng)，連鑄機(jī)機(jī)型，連鑄機(jī)主半徑，結(jié)晶器長(zhǎng)度，直弧形連鑄機(jī)直線段長(zhǎng)度，結(jié)晶器足輥的配置，零號(hào)段的側(cè)面支撐，彎曲矯直形式，鑄坯兩相界應(yīng)變指標(biāo)，電磁攪拌位置，輕壓

4、下方式（動(dòng)、靜態(tài)），輥?zhàn)又睆脚c輥距，輥身長(zhǎng)度，輥?zhàn)臃止?jié)形式與分節(jié)數(shù)量，輥?zhàn)觿偠扰c強(qiáng)度，輥?zhàn)虞S承的型式與負(fù)荷，輥?zhàn)优帕幸?guī)律，扇形段結(jié)構(gòu)及更換方式，扇形段上抽時(shí)輥?zhàn)优c噴嘴的間隙等。進(jìn)一步的考慮因素還有：扇形段夾緊液壓缸和壓下液壓缸布置方式，各液壓缸缸徑與行程，引錠桿尺寸及裝入方式，壓引錠、壓鑄坯、重拉坯及扇形段夾緊液壓缸壓力的設(shè)定，扇形段傳動(dòng)裝置的布置，驅(qū)動(dòng)力設(shè)計(jì)、電機(jī)功率的平衡，滯坯及事故處理的方式等。為了設(shè)計(jì)順行、不返工，輥列設(shè)計(jì)還要同時(shí)考慮鋼種類型的劃分，二冷水的配置，二冷區(qū)域的噴嘴選用與布置，切割周期與切割區(qū)域長(zhǎng)度等因素。如果將輥列的設(shè)計(jì)向更加深入、更加精細(xì)化考慮，還應(yīng)將理論與實(shí)踐相結(jié)合，

5、認(rèn)真總結(jié)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)特別重視以下問(wèn)題。2.1 考慮周期性結(jié)晶器液面波動(dòng)消除結(jié)晶器液面波動(dòng)對(duì)穩(wěn)定連鑄機(jī)生產(chǎn)和提高鑄坯質(zhì)量非常重要，連續(xù)鑄鋼時(shí)，要求將結(jié)晶器內(nèi)的鋼液面在距上口70mm-110mm區(qū)域里，波動(dòng)幅度控制在±3mm范圍內(nèi)。只有這樣，才能做到：（1）在初生坯殼表面形成均勻的渣膜，創(chuàng)造良好的潤(rùn)滑條件，防止粘結(jié)和漏鋼；（2）在結(jié)晶器內(nèi)形成穩(wěn)定的鋼水流場(chǎng)和鑄造條件，避免卷渣、表面皺褶及由此引發(fā)的凹坑、橫裂紋，保證鑄坯表面質(zhì)量。所謂結(jié)晶器液面周期性波動(dòng)就是指波動(dòng)幅度超過(guò)了±5mm，甚至在±10mm-±20mm的范圍內(nèi)周期性變化。國(guó)內(nèi)外都對(duì)液面周期性波動(dòng)做

6、了大量研究，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，波動(dòng)周期與連鑄機(jī)的輥間距成正比，與拉坯速度成反比，則有公式 式中，T為波動(dòng)周期，s；I為輥間距，mm；v為拉坯速度，m/min。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期觀察、實(shí)際測(cè)試、收集生產(chǎn)數(shù)據(jù)，人們發(fā)現(xiàn)，結(jié)晶器液面波動(dòng)的原因之一是由鑄坯液腔周期性變化引起的。而鑄坯液腔周期性變化是當(dāng)二冷區(qū)扇形段輥?zhàn)硬贾脼榈乳g距或近似等間距時(shí)鑄坯內(nèi)部鋼水靜壓力產(chǎn)生的鼓肚造成的。也有觀點(diǎn)認(rèn)為，鼓肚造成的周期性波動(dòng)又是由于輥距間鼓肚最高處與兩個(gè)輥?zhàn)娱g的距離不對(duì)稱引起的。當(dāng)然，不能把結(jié)晶器液面周期性波動(dòng)的原因全部歸因于等輥距設(shè)計(jì)的輥列上。因?yàn)榻Y(jié)晶器液面波動(dòng)還和以下因素有關(guān)：鋼水成分，特別是碳含量，如包晶鋼；湍動(dòng)的鑄

7、流引起鋼液流速、流場(chǎng)的變化，與浸入式水口形狀、浸入深度、使用狀態(tài)（結(jié)瘤、孔徑不規(guī)則等）及塞棒等控流裝置控制精度有關(guān)；結(jié)晶器冷卻強(qiáng)度；靠近結(jié)晶器區(qū)域的幾個(gè)二冷區(qū)，冷卻水過(guò)大或過(guò)?。粷沧⑺俣炔▌?dòng)引起湍流并使得保護(hù)渣不均勻下滑；夾輥對(duì)鑄坯的壓力引起未凝固的鋼液流動(dòng)；鋼水中的氣體含量、鋼水溫度；結(jié)晶器液面檢控系統(tǒng)的穩(wěn)定性和檢控精度；反復(fù)無(wú)常的動(dòng)態(tài)輕壓下。就是說(shuō)，引起結(jié)晶器液面周期性波動(dòng)的因素很多，各種因素或部分因素處于最佳狀態(tài)時(shí)就能夠避免液面波動(dòng)。輥?zhàn)优帕械囊蛩卦谳伭性O(shè)計(jì)時(shí)可以在初始時(shí)就進(jìn)行優(yōu)化。國(guó)內(nèi)某鋼廠引進(jìn)國(guó)外A公司的板坯連鑄機(jī)，進(jìn)行改造后避免了結(jié)晶器液面周期性波動(dòng)。改造前，扇形段1有6對(duì)自由輥，

8、扇形段2有5對(duì)自由輥，1對(duì)驅(qū)動(dòng)輥，整個(gè)弧形區(qū)6個(gè)扇形段的輥徑全部為230mm，輥距全部為277mm。改造后的1、2扇形段每個(gè)段有6對(duì)自由輥，1對(duì)驅(qū)動(dòng)輥，自由輥輥徑190mm，驅(qū)動(dòng)輥輥徑230mm，輥距變?yōu)?29mm、249.5mm、262mm三種，262mm是兩個(gè)扇形段之間的輥距。生產(chǎn)實(shí)踐證明，改造后的不等輥距扇形段（輥列）有效地消除了周期性液面波動(dòng)，用戶非常滿意。攀鋼經(jīng)改造后的2號(hào)板坯連鑄機(jī)已經(jīng)平穩(wěn)運(yùn)行了4個(gè)多月，無(wú)論澆注什么鋼種均未出現(xiàn)過(guò)結(jié)晶器液面大幅波動(dòng)的情況。2.2 避開危險(xiǎn)區(qū)域鑄造速度1998年，新日鐵草野等人發(fā)表了一篇題為“連鑄坯中心裂紋的發(fā)生機(jī)理”。該文章介紹了新日鐵大分廠4號(hào)板

9、坯連鑄機(jī)追求高生產(chǎn)率，將拉速提高一定程度后，板坯出現(xiàn)了A、B兩種類型的中心線裂紋，如圖1所示。A型中心線裂紋發(fā)生的比例最高，是B型中心線裂紋的10-15倍。 用電子顯微鏡和超聲波方法對(duì)中心線裂紋的形態(tài)進(jìn)行分析，并針對(duì)連鑄機(jī)參數(shù)、澆鋼條件和矯直區(qū)設(shè)置的1mm輥?zhàn)渝e(cuò)位量試驗(yàn)，得出了以下幾點(diǎn)結(jié)論：（1）中間罐鋼水過(guò)熱度10-40，對(duì)中心線裂紋的發(fā)生率沒有影響。（2）二冷水比水量取0.8L/kg和1.4L/kg，中心線裂紋的發(fā)生率也沒有什么差別。（3）中心線裂紋的產(chǎn)生周期與從矯直點(diǎn)起的水平輥?zhàn)訄A周長(zhǎng)相一致，這一現(xiàn)象被認(rèn)為是凝固前端附近嚴(yán)重的輥?zhàn)渝e(cuò)位（人為設(shè)定了1mm錯(cuò)位量）所造成的。因此，對(duì)

10、連鑄機(jī)矯直區(qū)域、水平區(qū)域的輥?zhàn)踊【€進(jìn)行嚴(yán)格管理，也可以在一定程度上避免中心線裂紋。如果輥?zhàn)訃?yán)重錯(cuò)位（1.0mm時(shí)），可計(jì)算其危險(xiǎn)鑄造速度區(qū)域，并通過(guò)調(diào)整拉速，避開危險(xiǎn)鑄造速度區(qū)域。（4）中心線裂紋的產(chǎn)生是在凝固前端附近處被封堵的鋼液在凝固時(shí)產(chǎn)生的縮孔引起的，通過(guò)凝固收縮率計(jì)算，鋼液被封堵時(shí)的厚度約為6mm。（5）矯直區(qū)內(nèi)，鋼液厚度0-6mm時(shí)，所對(duì)應(yīng)的拉速是“危險(xiǎn)區(qū)域鑄造速度”。通過(guò)研究中心線裂紋形態(tài)和尺寸，又根據(jù)所澆鋼種的凝固收縮率及其他測(cè)量方法，草野等人總結(jié)出了封堵鋼液厚度的計(jì)算公式dc=2d1·l·w/（·lc·wc） （2）式中，dc為封堵鋼液的

11、厚度，mm；d1為中心線裂紋的平均厚度，mm；l為中心線裂紋的平均長(zhǎng)度，mm；w為中心線裂紋的平均寬度，mm；為凝固收縮率，mm；lc為中心線裂紋的缺陷周期，mm；wc為封堵鋼液的寬度，mm。此公式表明，在新日鐵大分廠4號(hào)板坯連鑄機(jī)具體條件下，試驗(yàn)并計(jì)算得出的封堵鋼液的厚度是6mm。需要指出的是，每臺(tái)連鑄機(jī)的具體條件和所澆鋼種的凝固收縮率略有不同，封堵鋼液的厚度會(huì)有差異。能夠推測(cè)；除有些特殊鋼（如某些不銹鋼）外，大部分鋼種不會(huì)有太大差異。因此，不妨把6mm的封堵鋼液厚度作為設(shè)計(jì)輥列的參考依據(jù)。以上結(jié)論表明，在輥列設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意到：（1）根據(jù)鋼種、供鋼周期、鑄坯斷面等條件確定連鑄機(jī)拉速的合理范圍

12、，以優(yōu)化輥列。（2）必須考慮最終矯直點(diǎn)之前的連鑄機(jī)外弧線長(zhǎng)度，如果太長(zhǎng)，將可能難以避免矯直區(qū)域0-6mm鋼液厚度所對(duì)應(yīng)的“危險(xiǎn)區(qū)域鑄造速度”。（3）由于連鑄機(jī)矯直點(diǎn)之前的外弧線長(zhǎng)度與主半徑有關(guān)，則確定主半徑也和“危險(xiǎn)區(qū)域鑄造速度”有直接聯(lián)系。過(guò)去很多廠商設(shè)計(jì)輥列時(shí)，對(duì)連鑄機(jī)主半徑的考慮有：一是，按照鑄坯厚度乘一個(gè)系數(shù)，此系數(shù)是計(jì)算鑄坯變形率公式簡(jiǎn)化后的一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值；二是，參考已有連鑄機(jī)主半徑；三是，用彎矯區(qū)兩相界綜合應(yīng)變對(duì)輥列和主半徑進(jìn)行校核。精細(xì)化的輥列設(shè)計(jì)，在確定主半徑時(shí)，必須考慮“危險(xiǎn)區(qū)域鑄造速度”，亦即保證最終一個(gè)矯直點(diǎn)處的液芯厚度能夠避開0-6mm液芯區(qū)域。當(dāng)然，完全凝固的鑄坯可以避開

13、0-6mm區(qū)域，但全凝固矯直對(duì)連鑄機(jī)的損傷太大，如果把輥徑變大，又不符合連鑄機(jī)細(xì)輥密布、優(yōu)化設(shè)計(jì)的原則，因?yàn)檩亸健⑤伨嘧兇笥衷黾恿斯亩?，惡化了板坯?nèi)部質(zhì)量。（4）在矯直區(qū)域，對(duì)連鑄板坯實(shí)施輕壓下須慎重。綜上所述，可以得出結(jié)論：在矯直區(qū)域，鑄坯液芯能夠避開某個(gè)厚度區(qū)域（例如0-6mm區(qū)域）是避開危險(xiǎn)區(qū)域鑄造速度的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。特別是寬厚板連鑄機(jī)和特厚板坯連鑄機(jī)，計(jì)算最小拉速時(shí)必須考慮這一因素。國(guó)外B公司設(shè)計(jì)的400mm×2400mm板坯連鑄機(jī)主半徑為11m，就可認(rèn)為考慮了危險(xiǎn)區(qū)域鑄造速度這一準(zhǔn)則。當(dāng)然，避開危險(xiǎn)區(qū)域鑄造速度的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是避免連鑄板坯中心線裂紋的重要手段之一，而產(chǎn)生板坯中心線裂

14、紋的原因很多，并非一個(gè)，例如中心偏析和疏松嚴(yán)重時(shí)，最終凝固區(qū)域設(shè)備剛性差或輥縫設(shè)定不合理時(shí)，都會(huì)在連鑄板坯中引發(fā)中心線裂紋。2.3 優(yōu)化最終矯直點(diǎn)前的連鑄機(jī)外弧線長(zhǎng)度最終矯直點(diǎn)之前的連鑄機(jī)外弧線長(zhǎng)度由垂直段、圓弧段和矯直段三部分組成，需要對(duì)每一個(gè)區(qū)域的長(zhǎng)度進(jìn)行優(yōu)化，分析如下。（1）垂直段長(zhǎng)度長(zhǎng)，夾渣上浮充分；垂直段長(zhǎng)度短，有利于控制拉速，不但使最終一個(gè)矯直點(diǎn)處的液芯厚度能夠大于6mm，而且使得設(shè)備高度變低，節(jié)省設(shè)備造價(jià)和廠房造價(jià)。（2）圓弧段長(zhǎng)度長(zhǎng)，鑄坯彎矯直應(yīng)變?。粓A弧段長(zhǎng)度短，有利于控制拉速，特別是圓弧段長(zhǎng)度短，連鑄機(jī)主半徑就可以變小，不但使最終一個(gè)矯直點(diǎn)處的液芯厚度能夠大于6mm，同樣可

15、使設(shè)備高度變低，節(jié)省設(shè)備造價(jià)和廠房造價(jià)。（3）矯直區(qū)域長(zhǎng)，矯直應(yīng)變小；矯直區(qū)域短，有利于控制拉速。因此，從考慮周期性結(jié)晶器液面波動(dòng)、避開危險(xiǎn)區(qū)域鑄造速度、優(yōu)化最終矯直點(diǎn)之前的連鑄機(jī)外弧線長(zhǎng)度可以看出，輥列設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)工程?？紤]的因素很多，精細(xì)化設(shè)計(jì)實(shí)際上就是輥列優(yōu)化設(shè)計(jì)的過(guò)程。3 連鑄設(shè)備設(shè)計(jì)與制造的精細(xì)化3.1 扇形段輥?zhàn)咏Y(jié)構(gòu)連鑄機(jī)上支撐誘導(dǎo)鑄坯的輥?zhàn)佑序?qū)動(dòng)輥和自由輥之分，驅(qū)動(dòng)輥數(shù)量較少，一般為輥?zhàn)涌偭康?/6-1/8，大多采用芯軸式結(jié)構(gòu)，由于剖分軸承價(jià)格昂貴，采用剖分軸承的整體式驅(qū)動(dòng)輥很少。目前連鑄機(jī)上采用的自由輥有芯軸式分段輥和全斷開分段輥兩種類型。芯軸式分段輥是指整根輥?zhàn)佑幸粋€(gè)“通軸

16、”，外邊安裝了若干個(gè)輥套，“通軸”可通水冷卻，在一定條件下也可不通水。芯軸式分段輥有四種類型，如國(guó)內(nèi)某鋼廠板坯連鑄機(jī)采用插入式電磁攪拌器時(shí)，又配套采用直徑190mm的六節(jié)分段輥，每一個(gè)輥套采用了兩個(gè)調(diào)心軸承，兩個(gè)調(diào)心軸承中間有支座支撐，該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是軸承受力較好。國(guó)內(nèi)鋼廠很多板坯連鑄機(jī)直徑150mm以下的輥?zhàn)铀捎梅侄屋佇褪绞切据S式。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)也是軸承受力較好，但滾針軸承調(diào)心性差，容易憋勁不轉(zhuǎn)，進(jìn)而磨損。國(guó)內(nèi)引進(jìn)國(guó)外設(shè)備比較多，無(wú)論自由輥和驅(qū)動(dòng)輥，大部分連鑄機(jī)輥?zhàn)訛樾据S式結(jié)構(gòu)。全斷開分段輥是指整根輥?zhàn)颖蝗繑嚅_，沒有芯軸和輥套之分，全斷開的輥?zhàn)油ㄋ鋮s時(shí)，兩節(jié)輥?zhàn)又g用帶唇式密封的套管連接。

17、以下對(duì)芯軸式分段輥和全斷開分段輥進(jìn)行比較。分析芯軸式輥?zhàn)虞S承的受力表明，對(duì)于芯軸式二分段輥，中間軸承的受力是邊部軸承的3.33倍；對(duì)于芯軸式三分段輥，中間軸承的受力是邊部軸承的2.75倍。當(dāng)然因鑄坯支撐的均勻性要求，前后輥?zhàn)虞S承的布置既要錯(cuò)開，而輥?zhàn)佑忠Q，則實(shí)際輥?zhàn)拥姆侄纬叽缡遣坏确值?，可以?yōu)化調(diào)節(jié)，對(duì)于三分段輥，可以把中間的一段輥套縮短，使中間軸承受力比等分時(shí)略小一些。即使如此，中間軸承的受力還是要比邊部軸承受力高出一倍以上。因此對(duì)于全斷開分段輥，每一段都有兩個(gè)軸承支撐，則中間軸承受力盡管比邊部軸承大，但相對(duì)芯軸式分段輥，中間軸承的受力就要小多了。其次，再分析芯軸式輥?zhàn)虞佁缀托据S裝配情況

18、。由于輥套和芯軸裝配困難，將輥套中間部位內(nèi)孔加工成比芯軸直徑大2mm的孔；如果不加大，擠壓裝配時(shí)，因加工精度，芯軸和輥套不同心，會(huì)擠出一根長(zhǎng)長(zhǎng)的、冒著黑煙的鐵屑；要不然，就要將輥套加熱裝配。理論和實(shí)踐表明，對(duì)于二分段輥?zhàn)?，盡量不要采用芯軸式結(jié)構(gòu)。當(dāng)輥?zhàn)臃止?jié)數(shù)目大于等于三節(jié)時(shí)，全斷開式輥?zhàn)泳哂休^高的綜合優(yōu)越性，因此不推薦使用芯軸式輥?zhàn)咏Y(jié)構(gòu)。表2對(duì)兩種類型的輥?zhàn)訌母鱾€(gè)方面進(jìn)行了詳細(xì)比較。 3.2 連鑄輥?zhàn)邮芰σ哉w輥為例說(shuō)明輥?zhàn)邮芰η闆r，對(duì)整體輥而言，以往都看作簡(jiǎn)支梁，用均布載荷計(jì)算。當(dāng)考慮鼓肚力、輕壓下力和矯直力三者時(shí)，一般按照?qǐng)D2（a）計(jì)算；只考慮鼓肚力時(shí)，可簡(jiǎn)化為圖2（b）所示型式

19、。 同內(nèi)某連鑄工廠誤操作后，連鑄機(jī)實(shí)際拉速高于機(jī)長(zhǎng)規(guī)定的最高拉速，澆注出的鑄坯發(fā)生鼓肚，使鑄壞報(bào)廢，鼓肚后冷卻的鑄壞如圖3所示。山圖可見，凝固的坯殼對(duì)因鋼水靜壓力而產(chǎn)生的鼓肚力有著很大的約束力。當(dāng)整體輥只考慮鼓肚力時(shí)，假設(shè)凝固坯殼對(duì)鼓肚力沒有約束，鼓肚力產(chǎn)生的均布載荷是一個(gè)常數(shù)，凝固坯殼對(duì)鼓肚力有約束時(shí)，鼓肚力作用于輥?zhàn)訂挝婚L(zhǎng)度上的載荷是一個(gè)變量。此時(shí)，可以把連鑄機(jī)整體輥?zhàn)拥氖芰顟B(tài)設(shè)想成圖4所示的狀況。 圖4所示的均布載荷曲線是一條拋物線還是一條別的什么曲線需要研究，但支撐液芯鑄坯時(shí)，輥?zhàn)又虚g受力最大是不爭(zhēng)的事實(shí)。 3.3 軸承安全系數(shù)連鑄機(jī)的軸承使用環(huán)境主要是

20、高溫、低速和負(fù)荷的變化。對(duì)于高溫，設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要對(duì)策是對(duì)軸承進(jìn)行強(qiáng)制通水冷卻，低速和負(fù)荷的變化則要在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)準(zhǔn)確把握。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，日前使用的常規(guī)厚度板坯連鑄機(jī)和中薄板坯連鑄機(jī)，輥?zhàn)又睆綖?5-300mm，線速度3m/min，輥?zhàn)雍洼S承的轉(zhuǎn)速在3.2r/min-10.0r/min之間。按照機(jī)械工程設(shè)計(jì)規(guī)范，當(dāng)軸承轉(zhuǎn)速n10.0r/min時(shí)，應(yīng)根據(jù)額定靜負(fù)荷選擇軸承尺寸。對(duì)于連鑄機(jī)輥?zhàn)虞S承的安全系數(shù)，一直沒有統(tǒng)一的規(guī)定或公認(rèn)的指標(biāo)。國(guó)外C公司設(shè)計(jì)連鑄機(jī)時(shí)，在自己的設(shè)計(jì)計(jì)算體系中規(guī)定的安全系數(shù)fs為 式中，C0是1990年以前ISO的老標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于滾子軸承，新的ISO標(biāo)準(zhǔn)大約是老標(biāo)準(zhǔn)

21、的1.5-1.9倍。國(guó)外D公司在設(shè)計(jì)連鑄機(jī)時(shí)，在自己的設(shè)計(jì)計(jì)算體系中規(guī)定的安全系數(shù)fs1=2.5，也是針對(duì)1990年以前老的ISO標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的C0值。對(duì)于連鑄輥?zhàn)佑幂S承，如果按照新的C0值，亦即目前軸承樣本和設(shè)計(jì)手冊(cè)中的C0值，fs1應(yīng)該在3-5之間，fs2應(yīng)該在1.5-2之間。這里特別要強(qiáng)調(diào)的細(xì)節(jié)就是，新C0和老C0值的概念，不能單純參考安全系數(shù)的大小，應(yīng)注意有些廠商所給安全系數(shù)的時(shí)間點(diǎn)，這是精細(xì)化設(shè)計(jì)的重要細(xì)節(jié)之一。3.4 設(shè)備制造質(zhì)量需要提高和穩(wěn)定改革開放以來(lái)，隨著加工制造條件的改善和人員素質(zhì)的提高，國(guó)內(nèi)裝備制造業(yè)技術(shù)水平和生產(chǎn)能力大幅度提升，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力顯著增強(qiáng)，但是設(shè)備制造質(zhì)量不穩(wěn)定仍然

22、是制造業(yè)發(fā)展的核心問(wèn)題。在重型機(jī)械領(lǐng)域，連續(xù)鑄鋼設(shè)備的特點(diǎn)是焊接結(jié)構(gòu)件相對(duì)較多，單件設(shè)備重量并不很大，設(shè)備中水路多，一臺(tái)單體設(shè)備的零件較多，設(shè)備制造、安裝、測(cè)量有較高精度要求。因此，連鑄設(shè)備的制造還應(yīng)從以下幾個(gè)方面做起。（1）樹立精品觀念，把“精品產(chǎn)品”的目標(biāo)落實(shí)到實(shí)踐中。（2）以戰(zhàn)略眼光牢固樹立“質(zhì)量決定生存”的意識(shí)。（3）堅(jiān)持自主創(chuàng)新，掌握自主創(chuàng)新的新工具、新方法，提高自主創(chuàng)新產(chǎn)品的比例。（4）在競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中，即使設(shè)備制造價(jià)格偏低，周期過(guò)短，也要克服急于求成，省略某些工藝環(huán)節(jié)，盲目追求低成本的錯(cuò)誤思想。（5）加強(qiáng)對(duì)各類員工的技術(shù)培訓(xùn)和綜合素質(zhì)培訓(xùn)，提倡為企業(yè)獻(xiàn)身的精神。（6）技術(shù)人

23、員要下力氣吃透設(shè)備性能，正確編制制造工藝。（7）嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙和加工工藝要求辦事，克服隨意性，制造過(guò)程中有問(wèn)題及時(shí)和設(shè)計(jì)者溝通。（8）建立必要的試驗(yàn)、測(cè)試條件。設(shè)備出廠時(shí)，堅(jiān)持各種試驗(yàn)與綜合性能測(cè)試，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙和出廠驗(yàn)收大綱，把好制造過(guò)程最后一關(guān)。（9）提高管理者綜合素質(zhì)，建立企業(yè)各種管理制度，明確崗位職責(zé)，嚴(yán)格管理程序，使企業(yè)管理走向精細(xì)化、現(xiàn)代化。隨著經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)程的加快，我國(guó)已經(jīng)成為世界上第二制造大國(guó)，但要成為制造強(qiáng)國(guó)，還有很長(zhǎng)的路要走。如果不充分重視產(chǎn)品質(zhì)量的提高與穩(wěn)定，必將成為制造業(yè)今后發(fā)展的瓶頸。4 連鑄生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)的精細(xì)化4.1 連鑄機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)模式精細(xì)化連鑄技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化控制

24、水平的提高，很多新技術(shù)、新成果的應(yīng)用，使得連鑄機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)模式進(jìn)一步細(xì)化。細(xì)化的內(nèi)容如下：細(xì)化冶金功能，細(xì)化生產(chǎn)操作環(huán)節(jié)，細(xì)化設(shè)備維修與生產(chǎn)管理。細(xì)化的目的是：各環(huán)節(jié)責(zé)任和義務(wù)更加明確，自動(dòng)化控制走向精細(xì)化，連鑄機(jī)的總體水平更加直觀化、人性化，生產(chǎn)過(guò)程更加明了、更加可靠，從而減少連鑄機(jī)的故障率。表3是連鑄機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)模式精細(xì)化后的比較，把過(guò)去連鑄機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)模式由5個(gè)細(xì)化后變?yōu)?3個(gè)，每個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)模式的定義更加準(zhǔn)確；銜接更加科學(xué)。 4.2 連鑄監(jiān)控系統(tǒng)精細(xì)化連鑄監(jiān)控系統(tǒng)精細(xì)化不僅表現(xiàn)在細(xì)節(jié)上，而且也表現(xiàn)在大的系統(tǒng)上。從細(xì)節(jié)上考慮，比如監(jiān)控結(jié)晶器進(jìn)出水溫差變成監(jiān)控結(jié)晶器平均熱流；比如利用結(jié)晶器振動(dòng)的驅(qū)動(dòng)

25、系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)空負(fù)荷及熱負(fù)載狀態(tài)時(shí)驅(qū)動(dòng)力變化而檢測(cè)結(jié)晶器摩擦力；又比如利用結(jié)晶器漏鋼預(yù)報(bào)系統(tǒng)檢測(cè)到的溫度又變成溫度云圖（熱成像）等等。從系統(tǒng)上講，連鑄機(jī)本體的監(jiān)控系統(tǒng)只有一次冷卻系統(tǒng)、二次冷卻系統(tǒng)、漏鋼預(yù)報(bào)系統(tǒng)。近幾年來(lái)，在結(jié)晶器漏鋼預(yù)報(bào)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上又出現(xiàn)了“結(jié)晶器專家系統(tǒng)”、“連鑄坯質(zhì)量控制集成技術(shù)”的提法，簡(jiǎn)述如下。4.2.1 結(jié)晶器專家系統(tǒng)（1）漏鋼預(yù)報(bào)系統(tǒng)；（2）熱成像系統(tǒng)；（3）平均熱流監(jiān)控系統(tǒng)；（4）錐度及調(diào)寬監(jiān)控系統(tǒng)；（5）摩擦力監(jiān)控系統(tǒng)；（6）液面檢控系統(tǒng)；（7）振動(dòng)參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)。4.2.2 連鑄坯質(zhì)量控制集成技術(shù)（1）結(jié)晶器傳熱與鑄壞凝固可視化技術(shù)：溫度云圖（熱成像）、熱流分布云圖、連鑄坯各截面溫度分布云圖、鑄坯凝固坯殼厚度分布云圖（2）結(jié)晶器漏鋼預(yù)報(bào)系統(tǒng)；（3）結(jié)晶器內(nèi)鑄坯坯殼厚度與表面縱裂紋預(yù)測(cè)；（4）保護(hù)渣熱態(tài)潤(rùn)滑檢測(cè)和評(píng)價(jià)技術(shù)；（5）連鑄動(dòng)態(tài)二冷控制系統(tǒng)；（6）連鑄動(dòng)態(tài)輕壓下控制系統(tǒng)。目前，“結(jié)晶器專家系統(tǒng)”和“連鑄坯質(zhì)量控制集成技術(shù)”兩大系統(tǒng)還是一個(gè)比較松散的系統(tǒng)。即每一個(gè)系統(tǒng)所包含的項(xiàng)目在一定程度上還沒有必