连铸机械的常见故障与维修措施研究

孟超

摘要：连铸技术作为钢铁生产加工工艺中的新技术，在设备制造过程中应用广泛，相比于传统的加工方法，连铸技术具有节约材料，简化加工流程，且能够保证机械设备加工质量的优点。但是，由于在钢铁加工制造行业中设备复杂性的增加以及自动化智能化水平的提高，使得连铸机械出现故障的概率大大增加。连铸机械设备是连铸部件生产加工过程中的重要组成部分，其整体系统的稳定性决定着工厂的产品质量与生产效率，为了避免连铸机械出现故障而出现大规模停机，应当对其常见故障进行分析，并制定合理的维修策略，从而做到故障前排除与故障后及时修复的目的。

关键词：连铸机械;故障诊断;维修策略

0  引言

在上世纪下半叶，连铸机械作为一种新型的设备生产加工工艺在西方国家开始应用。与传统的工艺相比，连铸技术直接将液态的钢水通过连铸机械进行铸造形成成品。这种方式简化了工艺流程，节约了钢铁资源，并且在生产效率上也更具有优势。后来，伴随连铸工艺技术不断提升，其他国家开始引入连铸技术进行工业生产。连铸机械是连铸技术应用的基础，同时也是该连铸部件生产过程中的关键设备，其能够高效稳定的运行对于整个生产过程来说非常关键，因为当其出现故障时会导致整个连铸产线停止运行，不仅影响产品的正常加工制造而且给企业造成了经济损失，所以有效对其常见的故障类型发生的原因以及征兆进行分析，从而指定相应的策略对故障进行排除是各大钢铁厂的迫切需求。

1  连铸机械技术介绍与故障诊断必要性

连铸生产技术的流程为将液态钢水浇筑到结晶容器中，经过一段时间后，钢水开始冷却凝固，凝固到一定程度后，通过拉矫机将钢坯进行拉出。然后，向其表面进行喷水实现二次冷却，最后通过切割机将刚才切割成不同尺寸与规格。通常来说，连铸机械设备由钢水转运装置、钢水冷却装置、振动装置以及拉矫机、切割机等装置构成。其中钢水转运装置的作用是实现钢水的空包与满包之间的调换，当钢水满包时，它负责将其运送到浇铸钢坯的位置;当钢水空包时，它负责将其运送到接刚水的位置。钢水冷却装置，通常也称为结晶器，它主要负责钢水的冷却凝固，在结晶器的外壁上通常部有均匀的冷却管道，在冷却管道中注入水，通过水循环将钢水的热量带走，实现钢水的冷却凝固。振动装置主要通过周期性的振动使钢水均匀分布，排出钢水中的气泡，同时避免钢坯表面与结晶器的内壁出现粘连，保证钢坯的质量。连铸设备系统庞大且构成复杂，对其进行安装、检修与维护等工作较为困难。随着工业生产要求的提高，钢铁生产企业对于连铸机械设备的生产效率与整体生命周期提出了新的要求。即在有限的服役生命周期内最大程度的实现钢铁生产效益的提升。然而随着连铸机械工作环境以及工作周期等因素的影響，其系统部件容易发生损坏，当系统中的某一环节出现失效甚至发生故障就会造成整个连铸产线的停机，如果不能够及时排除故障，将给企业造成巨大的经济损失。目前连铸机械设备故障诊断以及维护中存在着许多问题，具体表现为，连铸机械设备在过去很长一段时间内积累了大量的故障分析与维修经验，但是这些经验没有形成较为系统体系的知识库，对于长期积累的经验，由于没有形成知识库，后来人无法对其进行继承、优化与应用。这种情况实际上也给企业造成了资源上的浪费。对于这种行业经验的知识流失主要存在以下表现：

①连铸机械故障类别较多，未能形成系统化的故障表达、检修与维护策略，因此企业在连铸机械系统化故障分析与维修策略制定上较为困难。

②不同品牌规格的连铸机械常见故障类别有所差别，常见故障的分析与排除上未能借鉴同类别连铸机械的故障分析与检修方法。

2  连铸机械常见故障分析

连铸机械设备是一个复杂的系统，其各个部件之间相互耦合，相互影响，单一部件的损坏也会影响到其他部分，造成设备整体的性能下降。连铸机械由于长期在高温高尘的环境下工作，正常运行的设备随着时间的推移也会出现不同程度的疲劳、磨损、老化以及其他形式的失效。因此，对于连铸机械的常见故障应当按照其功能装置进行失效模式与失效机理的分析并从根源上弄清其出现故障的原因，从而从根源上对其故障的原因进行排除并制定相应的维修策略。下面将按照大包的旋转装置、中包，结晶装置以及二次冷却装置的失效模式以及失效机理进行分析。

大包旋转装置是将钢包进行不同位置的输送，对于大包旋转装置的常见故障有：

①用于升降的机械臂不能够正常运动，当出现此类故障时最常见的原因可能是控制阀出现了故障导致其不同控制其伸出与收回。

②浇铸的位置出现的较大的误差。当出现此类故障时最有可能的原因是控制开关出现的问题。

③旋转的轴承无法转动。当出现此类故障时最有可能的原因是轴承部件中的内圈、外圈、滚动体可能发生了磨损点蚀或者保持架出现了断裂导致滚珠在滚道内被卡住，无法正常转动。

④齿轮箱振动异常。当出现此类故障时最有可能的原因是齿轮箱中的齿轮发生了点蚀断齿等故障造成其啮合频率等振动特性发生了改变。

⑤旋转转台振动异常。当出现此类故障时最有可能的原因是转台上的紧固螺栓出现了松动，当长时间处在此状态下容易发生螺栓的断裂。

中间包的作用是对钢液进行净化，对于中间包常见的故障有：

①中包车行走出现异常状况。当出现此类故障时最有可能的原因有齿轮电机，或是减速机马达出现故障。

②中间包的下降不顺畅。当出现此类故障时最有可能的原因是控制系统问题或执行机构卡阻。

③称重装置无法正常显示。当出现此类故障时最有可能的原因是传感器发生了异常。

④塞棒控制机构不工作。当出现此类故障时最有可能的原因是控制系统或执行机构出现了异常。

⑤紧急闸刀油液出现了泄露。当出现此类故障时最有可能的原因是油液密封出现了异常。

结晶器的作用是对钢液进行冷却，通过钢液的冷却初步实现其表面凝固，然后通过拉矫机将其进行拉出，为二次冷却做准备。对于结晶器常见的故障有：

①结晶器出现漏水。当出现此类故障时最有可能的原因是结晶器外管壁出现了破裂，导致冷却水流出。

②结晶器内的水温过高。当出现此类故障时最有可能的原因是结晶器内的散热系统出现了问题，如果问题无法排除将会造成钢液无法冷却，影响钢坯的质量。

③钢液出现溢出。当出现此類故障时最有可能的原因是用于测量钢液位置的传感器出现了异常。

④振动的压力低。当出现此类故障时最有可能的原因是密封出现了异常。

二级冷却设备的作用是对结晶器中冷却形成的钢坯进行二次冷却，从而形成高质量的钢坯。对于二级冷却设备常见的故障有：

①冷却水管出现漏水，对于此类故障最有可能的原因是冷却水管外壁出现了破裂，造成了冷却水出现漏出。

②冷却水压力较高。对于此类故障最有可能的原因是过滤器堵塞造成憋压。

③冷却水管道水流不畅。冷却管内壁长期未进行清理，水垢增多，导致管壁内径变小，管道水流不畅。

④润滑系统出现故障。当出现此类故障时最有可能的原因是，管道出现了渗漏。

以上分析了连铸机械不同部件中常见的故障类型，但是由于故障类型众多且不同故障模式以及机理之间存在交叉。因此，需要对其进行系统分析，从而明确故障各种原因的组合以及发生的可能性。故障树分析方法是将系统故障的成因由整体到部分进行细化的方法，该方法能够细化故障发生的原因，并对其进行定位。通过实践当中所积累的大量的故障分析经验进行汇总，可以形成连铸机械设备系统的故障分析方法。

3  连铸机械维修策略

连铸机械设备系统复杂并且面临多种恶劣工况的因素。因此，其系统中的各个部件容易发生损坏。以上分析了连铸机械中的大包装置、中包、结晶装置以及冷却装置中常见的常见的故障类型，分析了其失效模式以及失效机理。当发生这些故障时应当制定合理的措施对其进行排除。为此，制定以下维修策略。

3.1 设备分级管控

对连铸设备进行整体列表，列出所有设备，根据设备重要性，及出现故障的频次进行分级管控，保证设备在合理的周期内得到应有的检查和维护。

3.2 做好点检定修

通过对设备进行周期性的检查、诊断，预先发现设备隐患，制定恢复（改善）计划，采用多种维修方式并存的维修策略，建立预防性维护保养和服务过程体系，组织专业化协力资源开展设备的预防性维修活动。以保持设备性能的稳定，提高设备运行效率。

3.3 标准制定与执行

根据现场维护作业内容，制定相应作业标准、点检标准、润滑标准，并根据实际情况不断完善，同时做好标准执行及监督工作，做到有标准可依，有标准必依，从而保证现场检修质量，保证设备稳定运行。

4  结语

连铸机械设备是钢铁企业中钢材生产制造的重要设备，连铸机械系统庞大且复杂，在工作中各个部件相互耦合，相互影响加之高温多尘潮湿的工作环境，其系统部件常会出现故障。对此，本文详细分析了连铸机械故障分析与维修的必要性以及连铸机械设备常见的故障类型，对此制定了相应的维修措施。总体而言，通过系统化的连铸机械失效模式与失效机理分析以及制定的相应的维修策略可以提高设备的可靠性延长设备的使用寿命，提高企业的经济效益与核心竞争力。

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