板坯连铸机扇形段辊子设计的研究
板坯连铸机扇形段驱动辊故障原因分析
辊子主要设计尺寸如表 ３所示：
表 ３ 辊子主要尺寸
段型 辊径 ／ｍｍ 轴颈 ／ｍｍ 冷却水管直径 ／ｍｍ
Ａ段
２２０
１２０
４５
Ｂ段
２４０
１３０
４５
Ｃ段
２６０
１４０
５５
Ｄ段
２６０工程师，邮箱：１５８３２５５１３４２＠１６３．ｃｏｍ
— ９７—
总第 ２８６期 冶 金 设 备
２０２３年 １０月第 ５期
１３段、１５段、１７段、１９段为双驱动形式即活动侧、 固定 侧 都 有 驱 动 辊，７段、８段、１２段、１４段、１６ 段、１８段 为 单 驱 动 即 只 有 活 动 侧 安 装 驱 动，活 动 侧驱动辊与驱动梁连接，靠两个油缸驱动上下运 动。浇钢过程中根据钢种、拉速、浇注断面等参数 自动设定驱动缸的压下力，以保证板坯能在驱动 辊的驱动力作用下在扇形段中前进，从而实现连 续浇注。
西门子奥钢联 ＶＭＣ７５飞剪是国内国际比较 先进设备，广泛应用于对剪切速度较高的冶金特 棒生产线，其核心技术在于飞剪的控制。通过对 剪刃的运动轨迹、剪切控制、出口翻板控制等过程
量，同时每台扇形段及辊子离线修复需要 １００多 个人工时，增加了离线维修人工消耗。 ２ 辊列布置及辊结构
板坯连铸机设计为 １机两流，每流共有 １９个 扇形段，分五种段型，１－３段为 Ａ段、４－６段为 Ｂ 段、７段为 Ｃ段、８段为 Ｄ段、９－１９为 Ｅ段，其中 １－６段为弧 形 段，７－８段 为 矫 直 段，９－１９段 为 水平段。辊子采用小辊径、三分节结构，每个段有 ７排辊子，包括 ６排从动辊、１排驱动辊，连铸机驱 动辊布置图如图 １所示，其中 １－６段、９－１１段、
连铸辊堆焊修复技术研究及应用
万方数据万方数据连铸辊堆焊修复技术研究及应用专业：材料工程硕士生：徐斌导师：杜忠泽教授刘俊良高工摘要针对新钢连铸辊的使用情况，分析了不同连铸辊的失效形式，根据新钢连铸辊的材质情况，选用焊丝1Cr13Ni4Mo2，焊丝直径Ф3.2mm，匹配烧结焊剂SJ301, 对不同直径大小的连铸辊进行堆焊试验，通过化学成分的分析、金相组织的观察及宏观硬度的测定等手段对连铸辊表面堆焊层部位前后变化进行了系统分析。
结果表明不同直径的连铸辊热影响区组织不一样，直径小的晶粒较粗大，并有铁素体存在，较大直径连铸辊组织基本由索氏体组织组成；不同直径大小的连铸辊，焊缝组织基本相同，都是由马氏体+少量的铁素体组织组成。
同时随着辊径的增大，相对应的每层硬度略有增加。
相同辊径大小的连铸辊从第一层到第三层硬度逐渐减少。
对不同辊径大小的连铸辊采用不用的焊接工艺参数，进行堆焊试验后再采用不同的热处理工艺，研究了不同的热处理工艺对堆焊层的影响，结果表明随着退火温度的增大，连铸辊表面硬度逐渐降低；随辊径的增大连铸辊表面硬度增加。
随着退火温度由580℃到降低到500℃，焊缝组织也由贝氏体组织转变成马氏体组织。
通过对不同的连铸辊采用不同的焊接工艺及热处理工艺进行堆焊，投入到连铸机生产过程中，经证明采用堆焊的连铸辊寿命明显高于新辊水平，为此堆焊后的连铸辊体现出良好的经济效益。
关键词：连铸辊；堆焊工艺；组织性能；热处理；应用Research and Application on the Surfacing Welding Technology of the Continuous Casting RollSpecialty:Materials EngineeringName:XU BinInstructors:Professor DU Zhong-zeSenior Engineer LIU Jun-liangAbstractIt was Analyzed the different failure mode of the continuous casting roll By The use of continuous casting roll. The material of the continuous casting roll, selection of welding wire 1Cr13Ni4Mo2, wire 3.2mm diameter, matching agglomerated flux SJ301,to the surfacing welding testing, By means of analysis the chemic component, optical structure and measuring the hardness, the samples with the hardface layer of continuous casting roll were studied. The results show that the microstructure in heat affected zone are not the same in the continuous casting roll diameter, the grain is coarse in the smaller diameter roll, mainly containing ferrite, larger diameter of roll casting microstructure is mainly composed of sorbite organization; continuous casting roller of different sizes, the weld microstructure are the same, is composed of martensite and a small amount of ferrite. At the same time as the roll diameter increases, the hardness of each layer corresponding to slightly increase. Continuous casting roll the same roll diameter decreased from the first layer to the third layer hardness.For different roll diameter of roll casting size without the use of welding parameters, the welding test after different heat treatment processes, studied the effect of different heat treatment process on the surfacing layer, the result showed that with the increase of annealing temperature, the surface hardness of roll casting gradually reduced. The surface hardness of continuous casting roller and roller diameter small A continuous casting roll hardness is larger than the diameter of the small roller. As the annealing temperature from 580℃ to 500℃, the weld microstructure consists of bainitetransformation into martensite.Through the different surfacing and heat treatment processes of continuous caster roll, proved by surfacing welding roll was significantly higher than that in the new roll, the casting roll has good economic benefit.Key Words: continuous casting roll; surfacing welding technology; structure property;heat treatment; Application目录Abstract (I)1 绪论 (1)1.1 连铸工艺 (1)1.2 连铸机功能 (2)1.2.1 结晶器结构与用途 (2)1.2.2 扇形段和拉矫机 (4)1.2.3 支撑导向段－零段 (5)1.2.4 扇形段 (5)1.3 连铸辊工作特点 (5)1.4 连铸辊堆焊技术 (7)1.5 本课题的研究目的与内容 (9)2 连铸辊堆焊工艺 (10)2.1 新钢连铸辊使用概况 (10)2.2 焊接工艺设计 (13)2.2.1 焊接材料的选用 (13)2.2.2 堆焊焊剂的选用 (15)2.2.3 埋弧焊工艺参数的优化 (16)2.3 堆焊工艺流程 (17)2.4 本章小结 (19)3 连铸辊堆焊工艺试验 (20)3.1 埋弧堆焊设备系统 (20)3.2 埋弧堆焊工艺参数确定 (21)3.3 堆焊工艺试验方法 (23)3.4 试验结果检测 (24)3.5 试验结果分析 (24)3.5.1 化学成分分析 (24)3.5.2 金相检测结果分析 (25)3.5.3 硬度检测结果 (28)3.6 本章小结 (28)4 连铸辊堆焊工艺优化 (30)I4.1 试验方法 (30)4.2 试验结果分析 (31)4.3 本章小结 (33)5 连铸辊堆焊的生产应用 (34)5.1 新钢连铸辊堆焊工艺 (34)5.2 连铸辊堆焊操作要求 (34)5.3 堆焊连铸辊上线使用情况 (37)5.4 本章小结 (37)6 结论 (38)致谢 (39)参考文献 (40)攻读硕士学位期间发表的学术论文 (43)II1 绪论1.1 连铸工艺连铸是将液态金属经过一组特殊的冷却和支撑装置连续地浇铸成一定断面形状的铸坯的过程[1]。
连铸中的SMART扇形段技术和ASTC铸坯锥度控制
连铸中的SMART扇形段技术和ASTC铸坯锥度控制2002年12月，VAI的七台九流板坯连铸机采用了SMART/ASTC技术进行了操作。
SMART/ASTC技术可用于板坯和方坯连铸机，可连铸各种钢种。
优化中心质量是连铸技术的重要目标。
改善中心质量的一种方法是通过减少最终凝固点附近的连铸厚度补偿热收缩。
这种工艺被称之为“轻压下”。
VAI开发了一种轻压下技术，叫做铸坯锥度自动控制（ASTC），和液压调节SMART扇形段技术联合使用。
该技术可根据在线计算的铸坯凝固位置动态地调节理想的辊缝形状。
SMART/ASTC技术可以按任何铸速、在瞬时连铸条件下优化铸坯内部质量。
由VAI开发的这项技术能迅速地改善拉坯扇形段内辊缝设定，在没有人工介入的情况下实现不同的连铸厚度。
冶金背景因为钢在某一固定温度不凝固，但是超过某一温度范围就会出现糊状区，即钢不完全是液态，也不完全是固态。
在这个糊状区，根据不同的参数如，合金化元素含量、凝固速度和过热温度，会出现偏析。
在最终凝固点附近，铸坯中心的连铸方向的温度梯度大于板坯表面的温度梯度。
这样导致残余熔体流向铸坯内部液相穴的末端并凝固，而且合金化元素的浓度很高，如C、Mn、P和S。
这就是中心偏析。
减少中心偏析的一种方法是轻压下。
即通过调节拉坯扇形段内的辊缝锥度机械地减少流向铸坯内部液相穴末端的铸坯厚度。
决定轻压下的最主要参数是铸坯规格、铸速、钢的化学性质、过热和铸坯的二次冷却。
由于在连铸过程中，连铸参数不断发生变化，所以动态的辊缝调节系统比简单的机械调节系统具有优势。
由VAI开发的动态调节SMART扇形段技术与工艺控制技术联合使用，称为铸坯锥度自动控制（ASTC），可用于最佳辊缝锥度的在线计算。
SMART扇形段设计由于连铸操作的边界条件要求很高，以前只是把静态软压下用于某一限定的规格。
在先进的数字模拟基础上结合广泛的试验，VAI开发了能动态定位扇形段内框的技术。
该系统不但可靠，而且非常适于钢厂的苛刻条件。
Csp连铸机扇形段辊子轴承失效原因及防控措施探讨
Csp连铸机扇形段辊子轴承失效原因及防控措施探讨摘要：本文根据CSP连铸机扇形段辊子使用过程中出现轴承损坏的事故,分析轴承损坏的原因,提出合理的解决方法和预防措施。
关键词：扇形段；辊子轴承；原因分析；预防引言：邯钢薄板坯连铸连轧厂是一条具有国际先进水平的带钢生产线。
该厂的关键设备和技术是从德国西马克引进的，具有工艺流程短、节约能源、生产成本低等优点。
该生产线有2台薄板坯连铸机，每台在线有4个扇形段，每个扇形段由液压缸驱动辊子完成对铸坯的“液芯压下”功能和对铸坯的夹持及冷却功能，扇形段辊子能否正常运行，对于连铸机能否正常生产是至关重要的,如何延长辊子的使用寿命,一直以来都是“高效连铸”的一个重要课题.由于板坯连铸机的夹送辊一直处于高温、低速、重载、水气的环境中,干油润滑经常发生高温导致干油碳化,堵塞干油管道和分配器,从而导致夹送辊轴承润滑不良,再加上氧化铁皮等杂物和水的侵入使得夹送辊轴承时常损坏,造成连铸机检修频繁,严重影响生产.本文结合多年扇形段设备管理经验,通过分析找到连铸机扇形段辊子轴承失效原因,达到提高辊子使用寿命的目的。
1、问题的提出该厂有2台薄板坯连铸机，每台在线有4个扇形段，每个扇形段由液压缸驱动辊子完成对铸坯的“液芯压下”功能和对铸坯的夹持及冷却功能，浇注过程中铸坯出结晶器后,进入扇形段,扇形段辊子在液压缸的作用下,使铸坯由进入时的90mm压至出口时的70mm，扇形段外侧的喷淋系统对辊子和铸坯进行冷却，达到降低温度和冷却铸坯的功能，扇形段辊子靠外部喷淋进行冷却，透过内部油路不断打进润滑油脂进行润滑。
按照西马克公司的经验，规定扇形段的在线使用炉数分别为：扇形段1和扇形段2为150炉，扇形段3和扇形段4为400炉。
在实际使用过程中，经常因为辊子转动不灵活而被迫更换未到使用寿命的扇形段。
到2002年扇形段辊子转动不灵活的问题愈来愈明显，最低在线使用炉数为40炉。
扇形段的辊子卡死后，在辊子与铸坯之间产生保护渣和氧化铁皮堆积而形成的“黑石头”，在铸坯表面造成划伤和铸坯楔形，从而导致最终产品产生质量问题。
板坯连铸辊列图与液心凝固技术分析
第35卷第3期2013年6月甘肃冶金GANSU METALLURGYVol．35No．3Jun．，2013文章编号：1672-4461（2013）03-0018-02板坯连铸辊列图与液心凝固技术分析姜广新1，刘春华2（1．唐山陶瓷设计研究有限公司，河北唐山063020；2．唐山科技职业技术学院基础部，河北唐山063000）摘要：板坯连铸机中，扇形段是关键部位。
钢水在此区间由液态凝固成固态，应控制好板坯液心凝固的位置，并且由组成扇形段的排列辊进行拉伸矫直，所以辊列图和液心凝固的选择是决定扇形段和板坯质量的重要因素。
关键词：板坯连铸机；扇形段；辊列图；液心凝固中图分类号：TF777．1文献标识码：AAnalysis Roller Diagram and Soft Reduction of Slab CasterJIANG Guang-xin1，LIU Chun-hua2（1．Tangshan Ceramic Design And Research Co．Ltd．，Tangshan063020，China；2．Tangshan Vocational Colleng of Science and Technology，Tangshan063000，China）Abstact：The segments are the most important parts of the slab caster．the liquid steel becomes the slabs in this area，the position of soft reduction should be controlled and the slabs be stretched and straighted by the rollers which are made of the segments．the troller diagram and the soft reduction are the keys whicn determine the quaility of the segmentit and the slabs．Key Words：slab caster；segments；roller diagram；soft reduction1引言当今，连续铸钢技术已经成为现代钢铁生产的重要工艺之一。
板坯连铸机扇形段制造质量控制分析
板坯连铸机扇形段制造质量控制分析摘要：钢铁制造是重工业发展的重要组成，板坯连铸机作为钢铁生产中最为重要的机械设备之一，其性能的优越性和质量的优劣影响着钢铁板坯的生产质量。
扇形段是板坯连铸机中比较重要的结构，在实际生产中，扇形结构的质量好坏会对板坯连铸机造成一定影响。
板坯连铸机扇形段制造具有复杂性强、精度高、难度大等特点，在构造板坯连铸机时，为了保证其扇形段制造质量的优越性，需要对扇形段的结构特点以及各结构制造中的质量控制要点进行综合分析。
关键词：板坯连铸机；扇形段；制造质量；控制措施前言：板坯连铸机是当前钢铁生产中极为重要的设备，构成板坯连铸机的各项结构中，扇形段结构的复杂度和制造难度比较高，在实际制造中需要做好质量控制工作，否则容易影响到连铸机的后续运行和板坯生产质量。
本文介绍扇形段结构制造质量控制技术，只有对上述结构制造中的具体细节进行把握，对制造要点进行质量控制，才能制造更加优质的扇形段结构，从而为提升板坯连铸机的质量与性能创造更好的条件，促进钢铁行业的发展。
1扇形段框架质量控制板坯连铸机扇形段结构中扇形段框架是比较重要的核心部件，在制造中应该进行有效的质量控制。
板坯连铸机扇形段的上下框架是焊接式扁体结构，属于连铸机核心部件，结构比较复杂并且在制造时精密度要求比较高，制造难度较大。
在实际进行制造时，需要尽可能有效地控制其精度与强度，保证加工质量的可靠性。
扇形段上下框架在加工时，需要注意原材料的选择，上下框架需要具有良好的强度以及耐用性，在选择原材料时需要认真检查原材料的质量情况，观察加工的原材料是否存在分层、裂缝等缺陷问题，一旦发现异常需要及时更换原材料，而后开始进行焊接制作，焊接前还需要对落料质量进行分析，根据图纸要求开坡口，去除原材料上的油污、铁锈等，根据焊接工艺的要求进行焊接。
上下框架是焊接式扁体结构，在焊接时为了保证焊接精准度以及焊接有效性，需要提前为焊接基准画线。
画全线时要兼顾框架的结构尺寸，并且为加工孔等预留相应的位置，保证后续焊接的科学与合理性。
论板坯连铸拉矫机扇形段的传动优化控制
论板坯连铸拉矫机扇形段的传动优化控制摘要：本论文主要论述，在板坯连铸拉矫机扇形段电机，采用S120变频器传动控制时候，一些优化控制的方法。
关键字：S120 力矩软化一、连铸拉矫机及变频器软化功能简介(一)、连铸拉矫机相关设备简介某钢厂采用直弧型板坯连铸机，板坯宽度950～1650mm。
扇形段2～6自由辊辊径Ф230，驱动辊辊径Ф250，外弧辊面弧形半径R9000mm。
1～6构成弧形导向区，对铸坯进行导向，使铸坯进一步冷却，并将其导入矫直扇形段内。
在装入引锭杆时对引锭杆导向。
扇形段7～8自由辊辊径Ф250，驱动辊辊径Ф250，外弧辊面弧形半径R9000mm。
7～8构成矫直区，将铸坯由外弧R9000状态连续矫直为平直状态。
扇形段9～13自由辊辊径Ф230，驱动辊辊径Ф250。
布置在连铸机二冷区域后段，承接已矫直为平直状态的铸坯并继续对铸坯导向，将其送至切割区域。
变频器：采用西门子S120 共直流母线的250KW SLM整流回馈装置，带29台16KW的电机模块（如：图一）。
电动机：功率5.5KW，N（额定转速）723r/min，T（额定力矩）70 N.m的变频电机，带减速机传动驱动辊。
图一(二)、S120变频器软化功能二、原控制方式及其影响(一)、原控制方式PLC通过DP总线控制各个变频器控制单元。
速度范围0～1.3米（376 r/min）；送引锭速度5米（1446 r/min）。
2～13段内弧速度是外弧速度的 0.975 。
西门子S120变频器采用无编码器转速控制。
由于除送引锭情况下外，扇形段2～13段电机都拖动同一个板坯负载，所以变频器均采用软化功能。
在r80.1（滤波后的实绩力矩）> 49 N.m后，软化功能投入，软化量额定力矩的0.05。
(二)、存在问题1、不同速度下，内外弧速度匹配不好。
实绩运行中，由于拉速在不断变化中，内外弧速度匹配并不完美。
导致一些段子，内弧或者外弧出力不均匀。
如图二所示，力矩波动介于-50～50 N.m之间，软化起作用的时候，力矩波动太大。
板坯连铸机辊缝收缩控制技术的探讨和优化_孟怀军
板坯连铸机辊缝收缩控制技术的探讨和优化孟怀军邢飞（舞阳钢铁有限责任公司）摘要根据板坯中心偏析的形成机理及影响因素，重点分析了连铸机辊缝对中心偏析的影响，介绍了基于凝固末端的辊缝收缩控制技术及其应用，并结合舞钢1#板坯连铸机的实际情况探讨了静态轻压下技术的应用思路，重点从设备检修、维护方面提出了保证辊缝精度的措施，对于实际应用辊缝收缩控制技术提高铸坯质量具有借鉴作用。
关键词静态轻压下辊缝收缩中心偏析Discussion and Optimization of Roll Gap ShrinkageControl Technology for Slab CasterMeng Huaijun and Xing Fei（Wuyang Iron and Steel Co．Ltd）Abstract According to the formation mechanism and influencing factors of central segregation，the article analy-zes the effects of roll gap on central segregation，then introduces the solidification end based roll gap shrinkage control technology and its application，discusses the application of static soft reduction technology on the basis of actual condi-tion of Wugang No．1continuous caster，proposes the measures of maintaining roll gap accuracy from the aspect of e-quipment maintenance，which can be used as references for the application of roll gap shrinkage technology to improve slab quality．Keywords Static soft reduction，Roll gap shrinkage，Central segregation0前言连铸坯在冷却凝固过程中内部一般都会存在不同程度的中心偏析和中心疏松等缺陷。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
重型机械
・２９・
板坯连铸机扇形段辊子设计的研究
蒋 军
（中国重型机械研究院，陕西西安７１００３２）
摘要：常规板坯连铸机扇形段辊子装配按其结构分为静不定结构辊子、芯轴结构辊子、分段组 合辊子。本文对这三种形式的辊子做了结构分析，提出了在设计中应注意的问题及计算方法。同时， 针对辊子要易于拆卸的特殊要求，提出了辊子拆装阻力的计算方法。 关键词：板坯连铸机；辊子；扇形段 中围分类号：ＴＦ３４１．６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—１９６Ｘ（２００８）０５—００２９—０５
扇形段的静不定转轴结构辊子装配，无论是
驱动辊还是自由辊都是一端固定一端游动的形
式。轴受热伸长的热膨胀量可以按线膨胀计算。
８＝ｑｚ・Ｌ・Ａｔ
（２）
式中，艿为受热膨胀的伸长量；ａ，为钢材的线膨 胀系数，在２０—４００℃范围内碳钢为（１２．９— １３．９）ｘ １０“℃～，铬钢为１３×１０“ｏｃ～，￡为 轴受热的长度；Ａｔ为受热的温升，℃。
耻¨器糕（５）
Ｘ２＝８２＋Ｘ１
（６）
式中，。五为轴上零件自由端的最大伸长（移动） 量；Ｘ２为轴自由端的最大伸长（移动）量；Ｌ。、Ｌ２
分别为轴上零件和轴的长度。
例如板坯宽２
响的辊子长度为２
０００ ３００
ｍｍ的驱动辊受热膨胀影 ｍｉｌｌ左右，设温升２５０
ｏＣ，
（１）将置按从固定端开始到各轴承座之间 的距离（辊套累加长度）进行分配，就可以得到
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｆｏｒ ｓｅｇｍｅｎｔ ｒｏｌｌｅｒｓ ｏｆ ｓｌａｂ ｃａｓｔｅｒ ⅡＡＮＧ Ｊｕｎ （Ｃｈｉｎａ
Ｈｅａｖｙ
Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ
Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，）【ｉ铀７１００３２，Ｃｈｉｎａ）
ｂｅ ｄｉｖｉｄｅｄ，ｉｆ ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｉｎｔｏ
ｔｏ
ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ ｔｙｐｉｃａｌ
ａｓｓｅｍｂｌｉｅｓ
ｒｅｑｕｉｒｅｄ
ｔｏ
ｏｆ ｔｈｅ ｒｏｌｌｅｒｓ，ａｎｄ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｎｅｅｄｓ
ｂｅ ｐａｉｄ ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ
ａＢ
ｗｅｌｌ踞ｔｈｅ
ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｒｅｑｕｌｒｅｍｅｎＬｓ ｔｈａｔ ｒｏｌｌｅｒ ｉｓ
理的运动间隙。因此在选用滚动轴承的径向游隙
板坯连铸机中驱动辊均采用静不定转轴结
构；直径２００ ｉｎｌｎ以上的自由辊采用静不定结构
万 方数据
２００８ Ｎｏ．５
重型机械
・３１・
时要综合考虑该辊子所处位置的受热情况及制造
厂所能达到的实际制造精度。 （２）轴承与轴、孔选用间隙较大、精度较高 的配合，所形成的公差范围小，更能保证性能。 例女Ⅱｑｂｌ００Ｈ６／ｋ５（一０．０１８，＋０．０１９）与 ｃｂｌ００Ｈ７／ｍ６（一０．０３５，＋０．０２２）比较，前者的
胀间隙（调心轴承）。 ４．３考虑辊子的装拆 辊子装配的芯轴经过长时间工作，作用力和 受热产生的变形可能一部分通过蠕变而成为永久
尺寸系列，甚至不同类型的轴承。长轴的阶段数
越多，产生尺寸和形位误差的环节越多，对解除
多余约束不利；同时也必须增加定距环节，轴向 误差及其积累随之增加，所以应力求减少阶段数
和轴向定位环节。 ３．５拆装工艺
轴上零件（特别是辊套）的温度高，伸长量
大，轴的温度低伸长量小，由于两端封闭长度相
等，轴上零件受压缩力，轴受拉伸力。收缩量与
拉伸量因刚度不同而不相等，但是受力是互相平 衡的。变形协调方程为 最－ＡＬｌ＝ＺｌＬ２＋岛 （３）
公差带只是后者公差带的一部分。 对轴及轴上零件的尺寸公差、配合公差、形 位公差采用可能达到的较高精度级别也是控制装
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ
ｓｅｇｍｅｎｔ ｍｉｌｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｓｌａｂ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ｃａｓｔｅｒ ｃａｎ
ｔｈｒｅｅ ｔｙｐｅｓ：ｒｅｄｕｎｄａｎｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｓｐｉｎｄｌｅ
ｐａｐｅｒ ｏｆ
ａｎｄ ｓｐｌｉｔ
ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｓｔｒｕｃｔｔｔｒｅ．Ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｓ ｍａｄｅ ｉｎ ｔｈｅ
机区，最后变成合格的板坯。在此过程中，辊子
况下，任何一个辊子的失效都会使连铸生产中 断，造成巨大的经济损失。所以，要求辊子部件
具有足够的可靠性和使用寿命，易于拆装，维修
周期短。
本文就辊子结构设计、拆装的有关问题进行
探讨，通过对三种结构形式的辊子的分析、比较
和研究，提出可以有效提高辊子使用性能、可靠 性和寿命的方法。
大宽度板坯时留有１００ ｍｉｌｌ左右的余量。在辊列 计算中已确定了辊子分段和驱动辊的配置．因此 辊子的支撑距离、轴承座位置也随之确定。辊子
万 方数据
・３０・
重型机械
２００８ Ｎｏ．５
结构形式一般分三种：
或分段组合结构，直径２００ Ｉｎｔｏ以下的自由辊多 采用芯轴结构。就三种结构形式的自由辊比较， 芯轴式结构简单、辊套无多余约束、转动自由、 制造工艺性好、拆装维修方便。
（１）几段辊套用键与一根芯轴连接，轴承安
装在支点上。在力学上属于静不定结构，称为静 不定转轴结构辊子，如图１ａ所示； （２）轴承安装在辊套内部，轴固定安装在数
个支撑上，在力学上各段辊套是具有局部自由度 的构件，在钢坯推动下旋转时是静定的，称芯轴
结构辊子。如图１ｂ所示；
３静不定转轴结构辊子
３．１
静不定转轴结构的机构学特征
但是实际上轴和轴上零件（定距环、轴套、
轴承内环以及辊套）通过轴端挡板或螺母组成了 互相限制伸长的封闭链，虽然双方受热的温度不
相等，受力部分的刚度不同，伸缩量不同，但
是最后双方在封闭区内的长度必须相同。这就 是辊子轴向尺寸链的协调条件。求解这个条件
合面应该考虑润滑。
３．４阶梯轴设计
方程式可以较为合理地确定辊子装配的轴向尺
小等。
变形，虽然是间隙配合也不一定能轻松取出，要 借助于拆装台。轴承装于辊套内，对于ＣＡＢＲ轴 承和滚针轴承又不能通过内环拉出，所以在两个 轴承内圈之间的定距环就要担当推出轴承的任 务，为此在其两端设计轴肩。为了不妨碍外圈转 动，轴肩缩进小于轴向游隙的距离，该定距环的 两头各钻四个径向推孔以借助专用工具推出
表面始终与红热的钢坯直接接触，热量传遍整个 辊子部件，使其承受着很高的热负荷。同时，由 于喷水冷却和辊子转动使这种热负荷是交变的，
会造成严重的热疲劳。浇铸过程中的鼓肚力、重 拉坯力使辊子轴颈要承受很高的机械应力；还有 水和蒸汽的腐蚀磨损。且受板坯宽度制约，扇形 段辊子均为细长件，受力条件较差。在这样的工
式中，△￡为零件受拉压力作用的弹性变形量；Ｐ 为拉压作用力；Ｌ。为参与变形的原始长度，在 此为受热膨胀后能参与机械变形的长度；Ｅ为材
大的附加支反力和力矩。选用具有空间转角补 偿能力的调心滚子轴承（转角补偿达１。）和 ＣＡＲＢ轴承（转角补偿达０．５。）能满足这一要 求；不宜选用没有转角补偿的圆柱滚子轴承和
ｍｉｌｅｒ ｋｎｏｃｋｅｄ—ｄｏｗｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｉｓ ｇｉｖｅｎ ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉａｌ
ｂｅ ｅａｓｉｌｙ ｄｉｓａｓｓｅｍｂｌｅｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｌａｂ ｃａｓｔｅｒ；ｒｏｌｌｅｒ；ｓｅｇｍｅｎｔ
１前言
一流板坯连铸机从结晶器足辊到水平段辊子 大约有３００—４００个辊子（包括在线的、维修的和 备用的）。连铸机依靠辊子把结晶器内形成的、 具有一定厚度坯壳的板坯，按设定的曲线拉出主
板坯连铸机辊列中的驱动辊、辊套与轴用键 连接的自由辊属于静不定转轴结构。设辊子分为
ｎ段，则辊子的支撑数为ｎ＋１。通轴和与其固联
（３）每根辊子分别支撑在两个轴承座上，在 力学上属于静定结构，称为分段组合结构，如图
１Ｃ所示。
的辊套组成一个运动构件，该构件与机架组成只 有一个运动构件的平面运动机构。其机构自由
（１）正确装配情况下转轴（辊子构件）与轴 承座之间唯一的径向间隙是轴承的径向游隙，在
（ｃ）
实际中的径向游隙受三种因素制约，即轴承的制
造游隙；内环与轴、外环与轴承座孔配ห้องสมุดไป่ตู้松紧；
图１三种结构形式辊子 （ａ）静不定转轴结构（ｂ）芯轴结构（ｃ）分段组合结构
旋转部分与静止部分的热膨胀。为使辊子正常工 作，要求三种影响因素综合作用，其形成的间隙 除了补偿制造的同轴度误差外，还能提供轴承合
只有当转动副数Ｐ：＝ｌ时辊子才是静定的，
才能得到唯一确定的旋转运动。
静不定转轴结构在机构学上的特征是转轴旋 转只有一个转动副，其他ｎ个转动副都对辊子构 成多余约束，可能妨碍辊子构件的转动。只有当
ｎ个转动副成为虚约束时，辊子才能自由转动。 ３．２解除静不定转轴的多余约束
因为只有一个运动的构件不能从机构学上解 除多余的约束，而只能通过调整装配间隙来改变 约束。静不定转轴属多点支撑辊子，轴承选择、 轴承精度及轴承座与辊子的配合间隙都有可能给 辊子转动构成约束。因此，应从三个方面来解除 多余约束。
２辊子结构
辊列中各辊子的直径是根据辊子材料的许用 应力、钢水的鼓肚力、铸坯对辊子的压力、辊子
间距等在辊列计算中确定的，其规律是从结晶器
足辊到水平辊分段逐渐加大，一般从西１００一
咖３００
ｍｍ不等。辊子的工作长度考虑在浇铸最
收稿日期：２００８一０７—２０；修订日期：２００８—０９一０１ 作者简介：蒋军（１９７０一），男，中国重型机械研究院高级工 程师。
各段辊套与轴通过键连接传递扭矩，过长的 键往往因为形位误差，键的变形而使装、拆困 难。建议对联结键进行强度计算，不宜无谓加
长，键的位置应该考虑装配工艺，不要一味地放
在辊套中部，而以最后装入，最先退出为好。 板坯连铸机的辊子是满负荷连续运转的设 备，为了保证铸机的正常运转，必须对离线受损 辊子进行快速维修，其中辊子的拆装是最大的难 题，所以在设计辊子装配时考虑使用专用设备进 行辊子解体和组装的要求。如承受和施加拆装力 的结构和位置、装入和退出的尺寸空间及力的大