板坯连铸机扇形段驱动辊水冷剖分轴承设计

连铸扇形段电磁搅拌支承辊设计张亚娜【摘要】With the application and development of continuous casting technology, the quality of casting billet is more and more at-tention. In recent years, the development and application of super clean steel, solidified structure and composition in the quality of cast-ing billet homogenization higher requirements are put forward. Electromagnetic stirring technique for improving the equiaxial crystal of billet and refine the solidification organization, reduce the inclusion content and promote composition homogenization, to improve slab in-ternal and surface and surface quality plays an important role. The purpose of this project is to provide a way to prevent electromagnet-ic stirring rod deflection deformation of the support structure.%随着连铸技术的应用和发展，连铸坯的质量越来越受到重视。

近年来，超纯净钢的开发和应用对铸坯的质量、凝固组织和成分均匀化提出了更高的要求。

专利名称：一种板坯连铸机扇形段辊子轴承座冷却水路结构专利类型：实用新型专利
发明人：杨超武,王文学,刘赵卫,何博
申请号：CN201521140671.4
申请日：20151231
公开号：CN205289691U
公开日：
20160608
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种板坯连铸机扇形段辊子轴承座冷却水路结构，包括位于轴承座本体与轴承座水槽盖板之间的水槽，所述水槽的两端均通过一个斜线水孔连接一个相应的直线水孔的上端，直线水孔的下端通往外部，本实用新型可最大限度地提高轴承座冷却水路单位时间的通水量，进而改善轴承座的冷却效果，提高轴承的使用寿命，降低辊子的故障率；提高连铸机生产线的作业率，减少了连铸车间扇形段辊子维护工人的劳动工作量。

申请人：中国重型机械研究院股份公司
地址：710032 陕西省西安市未央区东元路209号
国籍：CN
代理机构：西安智大知识产权代理事务所
代理人：段俊涛
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东北大学硕士学位论文摘要３捍板坯连铸机辊子结构设计研究与实践
摘要
连铸机扇形段是连铸机的重要组成部分，其包括弧形段、矫直段、水平段以及基础框架支承结构等。

扇形段中的弧形段、矫直段、水平段均采用整体、密排的辊列，辊子通过内部冷却水进行冷却。

天钢３＃板坯扇形段在使用中出现严重的漏水现象。

经现场核实及分析，是由于在拉钢过程中，设计缺陷使分节辊子之间产生相对运动和横纵向偏角，使得起密封作用的胶圈经常损坏。

为了满足快速的生产节奏及降低成本的要求，避免经常更换、维修扇形段，既能保证生产产量和产品质量，又能节约成本，需要将连铸机扇形段辊子连接形式上进行合理的设计改造。

本文首先概述了天钢３撑板坯连铸机扇形段使用的现状，天钢３＃板坯连铸机是由中冶京诚工程技术有限公司设计制造的直结晶器连续弯曲连续矫直弧形板坯连铸机，为一机一流，其主要产品是为老厂中板厂提供轧钢铸坯原材料的，其断面１８０ｘ１０５０～＇１６００ｍ，２００、２５０×１０５０＂－＇１６００ｍ，其实际年产量约为：１００万吨／年。

３撑板坯连铸机经过几年的使用表现出较高的生产效率，但是一些设计缺陷也慢慢的表现出来，扇形段中间瓦座存在的漏水问题就是其中之一。

３ｊｆｉ｝板坯连铸机软水补给量平均２０００吨／天，每年因漏水原因更换的扇形段约为１０台。

根据理论并结合生产实际，详细分析了产生漏水现象的根本原因，仔细分析了现有足辊的结构设计，并与图纸详细核对，确定了扇形段的辊子存在严重的设计缺陷，３＃板坯扇形段的分节辊，长辊和短辊通过一个芯套连接在一起，芯套两端靠两个“Ｏ”型密封圈密封，两颗独立的分节辊靠瓦座连接支撑。

因为分节辊中间连接不
进行各个方面的综合分析并提出不足和展望。

．１３．。

板坯连铸扇形段辊座冷却水管路改造八钢板坯连铸机扇形段冷却水管设计原因线下维修工作量大，维修困难，方管漏水无法根治解决，通过改造冷却水管形式，达到冷却效果，维护方便，解决了问题。

标签：板坯连铸机扇形段台架冷却水管足辊轴承座1 概述八钢1800mm板坯连铸机是中冶赛迪设计，2007年11月投产，1台连铸机有13个扇形段，目前有3台连铸机，连铸机扇形段上冷却水管是由50×30×4mm 不锈钢（1Gr18Ni9Ti）方管满焊在扇形段台架上。

冷却水管主要作用：冷却扇形段足辊轴承座，保证冷却水流量，顺利流过足辊座保护足辊轴承不被高温烧毁，从而保证足辊能正常工作。

由于其作用要求，冷却水管是不能堵塞，不能泄漏。

2 遇到的问题现用的扇形段冷却水方管在使用中开裂，漏水严重，必须及时下线维修，由于冷却水方管所处位置狭小，焊接十分困难。

每台扇形段上辊座冷却方管就有28根。

经过3年多的使用和维护，这给扇形段维修带来了巨大的困难（见扇形段框架平面图）。

八钢2号板坯连铸机自2006年初开机，到2007年开始出现冷却方管开裂。

由于其空间小，焊接难度大，就得安排身形瘦小技术水平高的焊工进行作业，当时就出现了越焊越漏，后来采用4mm不锈钢板包补（就是用3条不锈钢板将方管外漏的3个面全包上满焊），这样处理1根方管就需消耗Ф3.2不锈钢焊条3公斤，1名高级焊工，2名钳工处理3-5天。

若1台扇形段上开裂的方管多一点，就处理的时间更长了，目前每修复半台扇形段方管就耗时10天-23天，修复后的方管质量还无法保证。

因每台扇形段价值上百万元，备件数量有限，每台扇形段备件维修时间要尽量短，为线上的设备做好备件准备，但由于冷却水方管原因，备件维修速度不能满足生产需要，有时只能“带病作业”，不能及时更换，这给维护和生产造成巨大的经济损失。

3 原因分析3.1 原设计辊座水路，冷却水管在台架两侧（见图一），辊座下部，在辊座上钻Φ12孔与方管连通，为了密封连接点漏水，将冷却水管与台架接触的3边满焊在台架上，由于台架大而且厚，生产使用时板坯温度很高，对台架加热不均匀，变形内应力很大。

图2－2 连铸机辊列配置图
连铸机辊列特点：
连铸机辊列设计是连铸机设计的核心，它直接关系到产品的质
量和产量。

宽厚板轧机对连铸板坯的要求是：板坯断面大、规格多、浇铸钢种多，对板坯表面、内部质量要求严格，因此对连铸机
辊列设计提出了更高要求，连铸机辊列设计特点见表2－7。

表2－7 厚板坯连铸机辊列设计特点
由于辊列排布密集，辊径减小，为了确保在受到铸坯内钢水静压力作用时辊子挠度不超过允许值，采用了分节辊技术。

而厚板坯
连铸机整个辊列全部为分节辊（3～4分节）。

此外，连铸机采用连续弯曲，连续矫直，可以减小弯曲及矫直区处板坯内部变形率。

经计算，板坯内部固液两相区的总变形率<0.4%，这也是防止板坯表面及内部裂纹的重要措施。

板坯连铸机扇形段装配辊子对弧方法分析[摘要]在连铸生产的过程中，扇形段对中对板坯的质量有着重要的影响，在不同的阶段有着不同的对弧方式，本文就板坯连铸机扇形段装配辊子对弧方法进行分析。

[关键词]板坯；连铸机；扇形段；对弧方法一、前言随着钢铁行业的迅猛发展，连铸机在炼钢生产过程中的作用就显得十分的重要，在连铸生产的过程中设备参数是一项十分重要的内容，扇形段配棍对弧对板坯的生产有着重要的作用。

因此，在对弧的过程中我们要严格按照相关的标准要求进行操作，保证设备运行正常。

二、双流不同断面板坯连铸机的设计特点辊列设计是板坯连铸机总体设计的核心，其优劣直接影响到铸坯的质量，已成为衡量连铸机设计水平高低的重要标志之一。

而直弧形连铸机作为现代化板坯连铸机的主要机型，能够减少钢液中的夹杂物在内弧侧的富集、铜板易于加工修复、更适宜于生产高质量钢种等主要特点，近年来在板坯连铸生产领域已逐步取代了弧形连铸机，其辊列主要由一次冷却的结晶器和二次冷却的夹持导向辊组成，可划分为垂直区(含结晶器)、弯曲区、圆弧区、矫直区和水平区。

随着高效连铸技术的推广应用，使得铸坯的弯曲与矫直都是在未完全凝固状态下进行的。

为降低铸坯内裂纹产生的倾向，必须把铸坯在整个弯曲区或矫直区产生的弯曲应变或矫直应变控制在许用应变范围内([ε]弯或矫=0.2%)，以确保铸坯在整个辊列上坯壳内凝固界面处的总变形率(鼓肚应变、辊子不对中应变和坯壳内弯曲或矫直应变之和)小于许用值[ε]总=0.5%。

所谓连续弯曲和连续矫直，是指弯曲区和矫直区的辊子分别沿着一条给定的连续弯曲和连续矫直曲线布置。

设铸机的基本半径为R0，铸坯通过弯曲区时，曲率由0连续均匀变化到1／R0，在弧形区曲率保持1／R0不变，通过矫直区时，曲率又由1／R0连续均匀变化到0。

即在连续弯曲或连续矫直过程中，铸坯的弯曲应变速率或矫直应变速率是相等的。

但在弯曲和矫直区任一点处，因相邻半径变化很小，应变量可视为0，进而避免了高温坯壳因弯曲或矫直变形过大而产生的内裂。

板坯连铸机零号扇形段的设计
扇形段是连铸机的重要组成部分，是实现连铸机自动化生产的保证，其设计的准确性
直接影响着连铸机的效果和质量。

本文就是讨论钢板坯连铸机零号扇形段的设计。

首先，为钢板坯连铸机零号扇形段设计采用了静态平衡外螺纹推进装置。

该装置对推
进每公斤材料需求的能量比正常电机更低，在节省能耗和改善连铸加工效率方面具有重要
意义。

采用本装置的螺纹配件为连铸机提供了准确可靠的推进力，从而保证钢板坯的质量。

其次，为钢板坯连铸机零号扇形段设计采用了机床主轴系统和导轨系统。

这种系统使
用精度高的直线导轨，有良好的滑动性能，可以精确控制每公斤材料的推进速度，保证其
准确性，确保生产过程的稳定性。

接着，为了满足钢板坯连铸机零号扇形段设计的要求，使用了气体液压液机组系统。

这种系统能够凭借其超强的压缩能力对每公斤材料进行准确的推进，加工过程中能够保证
每公斤钢板坯的质量。

最后，钢板坯连铸机零号扇形段的设计需要采用自动检测系统，以降低生产中可能出
现的故障和质量问题。

这种系统能够快速准确地检测推进速度、温度、压力和噪声等指标，从而确保每公斤材料的质量和加工准确性。

综上所述，为钢板坯连铸机零号扇形段设计采用静态平衡外螺纹推进装置、机床主轴
系统和导轨系统、气体液压液机组系统、以及自动检测系统，为钢板坯的推进及加工提供
准确可靠的保证，确保生产的高效率和高质量。

CFHI２０１３年第３期（总１５３期）yz.js@设计与计算CFHI TECHNOLOGY摘要：介绍不锈钢板坯连铸机扇形段导辊的类型及特点，分析导辊的受力情况，比较不同结构导辊的载荷分布。

关键词：板坯连铸机；扇形段；导辊中图分类号：TG223.6文献标识码：A 文章编号：1673-3355（2013）03-0005-03Guide Roller Design for Segment of Stainless Steel Slab Caster Yu Yan ，Wang Zhigang ，Li AichenAbstract:The pater represents the type and feature of guide rollers on the segment of stainless steel casters and studies the forces beared by the guide roll and the load distribution on different-structure guide rollers.Key words:slab caster ；segment ；guide roller扇形段是板坯连铸设备中的重要组成部分。

主要用于引导和支撑铸流，通过驱动导辊进行拉坯，矫直（矫直段），持续对铸坯二次冷却，促使铸坯坯壳逐渐增厚，直到完全凝固[1]。

此外，还负责在浇注开始时对引锭杆进行引导、输送及夹持。

由于板坯的横截面比方坯等铸坯的横截面大许多，其辊系排列要有更大的密度和足够的强度及可靠的支撑装置。

导辊结构是否合理直接影响铸坯的质量及连铸机的性能。

因此导辊形式的选择是扇形段设计的关键之一。

1导辊的类型及特点导辊根据其结构组成可分为整体辊和芯轴式辊；根据支承形式，又可将其分为整体（单一式）辊和分段式辊。

整体辊单一式整体辊是指用棒料整体加工而成，用轴承两端支承的辊子。

板坯连铸机扇形段驱动辊水冷剖分轴承设计王长兴;陈彦仲;吉微;曲新静;郭辉力【摘要】根据连铸机扇形段驱动辊中间支撑轴承的运行工况:极低速、高温、重载、高污染环境,分析了轴承的结构选型和使用工况,确定选用水冷剖分圆柱滚子轴承.并介绍了该轴承的结构设计、润滑形式及使用情况.冷却水循环设计使得轴承能够在60～90℃运转,多重密封结构阻止了外界杂质的侵蚀.轴承能够实现±3°自动调心,保证了轴承与驱动辊的协调.【期刊名称】《重型机械》【年(卷),期】2013(000)002【总页数】5页(P55-58,63)【关键词】连铸机;扇形段;驱动辊;水冷剖分轴承【作者】王长兴;陈彦仲;吉微;曲新静;郭辉力【作者单位】河北银河轴承有限公司,河北邯郸056000;邯郸市轧机轴承工程技术研究中心,河北邯郸056700;河北银河轴承有限公司,河北邯郸056000;河北银河轴承有限公司,河北邯郸056000;邯郸市轧机轴承工程技术研究中心,河北邯郸056700;河北银河轴承有限公司,河北邯郸056000;洛阳大华重型机械有限公司,河南洛阳471000【正文语种】中文【中图分类】TF341.60 前言板坯连铸机冶金长度较长，直到矫直区板坯都处于液芯状态。

板坯从结晶器出来，由于鼓肚力的存在，必须获得足够的支承使其凝固成型。

为了实现夹持和引导板坯的功能，二次冷却区支承装置采用支撑辊结构。

板坯连铸机依靠驱动辊把结晶器内形成的具有一定厚度坯壳的板坯沿导向段拉出。

板坯连铸机扇形段支撑辊主要有整体式分段辊、芯轴式辊、分段组合式辊［1-3］。

为改善受力情况、增加辊子刚度、改善坯形，扇形段驱动辊要增加中间支承。

1 轴承选型及结构板坯连铸机扇形段驱动辊传递扭矩较大，一般选用整体式分段辊、芯轴式辊，如图1所示。

整体式分段辊辊身长，受力后易挠曲，影响辊缝及铸坯质量，因此需要增加中间支撑轴承。

剖分式轴承主要用于无法安装普通轴承的多点支撑的长轴或曲轴上。

浅析板坯连铸机扇形段分节辊结构优化作者：卢翔刘艳来源：《华夏地理中文版》2015年第07期摘要：分析了新余钢铁集团炼钢厂扇形段辊子存在的问题，对原设计结构进行了优化，将分节辊冷却水密封形式及辊端头旋转接头结构形式进行了改造。

通过改造前后现场实际应用情况的对比，结果表明：改造后的辊子整体寿命提高近一倍，软化水消耗量降低为原来的三分之一左右，吨钢辊子修复费用降低约三分之一，板坯质量提高，经济效益显著。

关键词：板坯连铸机；扇形段分节辊；结构优化板坯连铸机辊子是整个铸机核心部件，辊子运转状况，对铸机稳定运行、生产板坯质量有关键性的影响。

本钢扇形段辊子初始设计为分节辊，辊体之间采用水套连接，端头采用内置刚性旋转接头连接。

扇形段辊子平均寿命维持在4200炉左右，如果中间穿插高碳钢、桥梁钢等钢种，寿命只能维持到2700炉左右。

使用过程中，故障率较高，主要表现为漏水、轴承损坏、辊子不转等，造成板坯划痕、裂纹等质量问题。

造成辊子寿命短，修复难度加大，修复费用增高，基本一年辊子修复费用在800万元以上。

一、结构分析扇形段辊子原设计采用分节辊形式，分节辊之间水冷连接采用连接套及O型圈密封连接，同时，整辊端头采用内置式刚性旋转接头连接。

轴承座内孔采用直角通水，如图1所示。

二、辊子设计结构缺陷（一）水套密封性能不足原设计水连接套上安装O型密封圈，然后连接两分节辊之间的通水孔，由于O型圈密封主要在两个平面压紧之间密封效果较好，在水套应用中为侧向密封，密封作用面相对较小，而且不具备良好的轴向膨胀性质，因此造成水泄漏。

（二）旋转接头安装维护性及径向承载适应性差旋转接头安装方式为内置式安装，辊体与旋转接头连接为刚性连接。

一旦旋转接头在线泄漏，不能单独更换接头，只能更换整体扇形段，造成检修量增大；由于刚性连接，当辊子整体产生轻微倾斜时，容易造成旋转接头受力，密封损坏。

（三）轴承座水道走向不合理在使用过程中，多次发生辊体轴承座内冷水通道顶盖开裂漏水现象，经过对轴承座进行切片检查后，发现原设计轴承座内冷却水通道走向不合理，易在直角转弯处沉积杂质，造成水孔堵塞，高温导致积存水汽化，焊缝胀裂，漏水。

连铸线扇形段用剖分圆柱轴承及轴承座的免维护方案改进赵琳;杨凯文;刘高杰
【期刊名称】《哈尔滨轴承》
【年(卷),期】2022(43)3
【摘要】结合连铸机扇形段的工况条件及扇形段专用剖分圆柱轴承及轴承座的结构,针对轴承在加工、安装及使用上出现的问题,对轴承、轴承座及轧辊之间的密封结构,内圈剖分及紧固方式等进行了改进,从而达到扇形段轴承免维护,使用寿命长的目的。

【总页数】4页(P3-5)
【作者】赵琳;杨凯文;刘高杰
【作者单位】洛阳LYC轴承有限公司;航空精密轴承国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TH133.3
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