铸坯切割机故障分析及处理

铸坯 切割机故障分析及处理

王君

江阴兴澄特种钢铁有限公司

摘要：近年来，连铸技术在改造钢铁工业生产工艺、提高产品质量、优化结构等方面发挥了重要作用。随着中国钢铁工业的持续发展，我国节能降耗等策略的推行以及其燃料使用水平的提升，对连铸技术的需求也将愈来愈高。装置的稳定工作状态是实现高效连铸技术的重要基石，而铸坯切割机又是整个连铸工序中至关重要的设备。因此，本文对近年来铸坯切割机的常见故障进行了详细的分析，调查故障原因，调整设备以降低故障率。

关键词：切割机；故障分析；改造措施

引言：对典型切割机故障的分析表明，升降机构齿轮箱的破坏是由于箱内应力集中引起的，管道元件的堵塞是由于气体中焦油的沉积引起的，切割枪的喷嘴主要是由热板渣喷出而产生的；由于切割器的不良运行条件，最常引起内部电气系统故障。然后，对火焰切割机进行了调整，从而减少了电气元器件的故障率。再通过观察实际操作状况，也降低了切割机的故障率。

1. 铸坯切割机常见故障分析

铸坯切割机由几个部分组成，主要是升降机构、割炬、中间线、电气控制系统等。这些部件用于割炬的进给、升降和切割功能。近几年切割机故障总数统计见表1。从分析可以看出，切割机机械系统的故障主要表现在升降齿轮的故障，使切割机的升降功能无法发挥应用的作用，这类故障通常需要长期维护。连续运转浇注机关闭；在连铸机运行过程中，堵塞一般可以及时清除，但会减慢连铸机的运行速度；电气系统故障主要表现为开关和编码器等电气元件的故障，通常可以在运行过程中予以修复，但也会导致铸机降速。总体分析来看，火焰故障严重影响了铸机的工作速率。

表1 切割机常见故障统计

（一）机械系统故障分析

切割机的机械故障主要表现为起重装置的故障。切割机的升降装置由电机驱动，升降功能由齿轮装置和链条传动实现，齿轮装置通过销轴、齿轮、法兰和制动器与升降架连接。反过来，电机通常是用螺栓连接到传动装置。根据传动系统受力分析情况来看，受到的力主要来自本身重力，应力集中在齿轮箱底部及与齿轮箱连接处。齿轮箱壁厚大，强度足够，齿轮箱比较薄，因此可以将齿轮箱看作是危险装置。切割机在工作时需要前后进行移动，切割枪支撑部分也要上下移动，复合载荷下出现疲劳断裂。

（二）介质系统故障分析

介质系统的故障主要表现为切割元件的故障和介质线路的堵塞。对失效部件进行了破坏分析，图1为拆卸后堵塞的软管、减压阀和电磁阀连接的宏观视图，表面有一层粘性沉积物。气体系统中的零组件以确定堵塞是否是由气体中的杂质引起的。而因为火焰机的主要能源为焦炉煤气，所以需要检测焦炉煤气的主要成份。有关焦炉煤气成分见表二，由表二就可以知道，切割机时所用的废气中包含焦油。当气体与零件表面的黏性沉积物融合时，一般就能够判断沉积物是否是沉积的焦油。而介质系统故障通常会以切割机喷嘴阻塞为主。而喷枪喷嘴阻塞，主要由于火焰在切割热板时的渣块上飞溅，喷火器内的气体管道也被飞溅的碳固体所阻塞，使有机气体产生流通障碍，导致割枪失效^[1]。尤其是在连铸过程中，如飞球、铁镶件等，在连铸机放慢拉拔速度后，冷却时间会变长，导致钢锭表面温度降低，在切割过程中飞溅渣，造成水口割枪堵塞，导致切割氧气流量不足，面板底面无法吸收足够的热量，达不到燃点，导致切割无法穿透面板。

图1 堵塞零件解体后宏观形貌

表2 焦炉煤气成分

3. 电气系统故障分析

电气系统故障主要分为编码器故障、线缆损坏和接近开关故障等，这也是电气系统安全方面比较普遍的故障。而编码装置故障则主要分为编码装置的自身问题、联接线缆破损、装置松动、设备压降、电网污染等；这大多是由连接器故障和电缆绝缘老化而造成的。再加上日常维护不及时和切割机工作环境温度高、工作条件恶劣等多方面原因造成的。

2. 火焰切割机改造及应用

（一）机械系统改造

由于切割机提升机齿轮箱中的应力集中，因此需要尽快解决此处的应力集中问题。而对于变速箱的分析结果也显示，由于传动系统的返工成本相当高昂，所以为了克服这种问题，就必须采取措施改善机构的制动力。制动电机、法兰、齿轮箱等各部分的重量，采用了在制动电机下方再加一个支撑结构来保持平衡。其中,双固定螺栓杆和底座连接在一起紧固在切割箱平台上，单螺栓和螺母则置于制动电机下方用丝杠传动，并通过双螺栓加强了单螺栓和螺母之间的抗松。

2. 介质系统改造

为了对制动软管连接、回火器道和控制阀门等介质系统进行故障消除工作，就必须减少废气中的杂质浓度和减少废气中的焦油含量。而为了做好定期检查工作，需要对主燃气管道进行全面排查，还可将过滤器重新安装到管路中。过滤体系虽然已经达到了一定的过滤效果，但因为过滤精度不足,无法保证高效去除尾气中的焦油。因此，在主气路增设了新型过滤装置，并且大幅提高了过滤精确度，从而能够高效分离树脂工艺，保证气体纯度。同时，还可以根据焦油沉积物的特点，有针对性地对煤气主管采取隔热措施，以减少煤气中的焦油沉积物。

过滤器改造年费用为二万元，远低于因故障造成的损失成本。经过改造的切割机介质供给系统应用一个月之后，需要对电磁阀进行全面检查，发现电磁阀内存有少量污垢，虽然与之前相比有较大的改善，但是并没有对电磁阀内的污垢进行彻底铲除。火焰切割机喷头阻塞也是较为普遍的问题，尽管能够通过检测介质管线压力和优化切削工序来消除部分故障，但很难从根本上得到有效解决。切割机使用双枪切割机时，操作中割枪喷头阻塞后，火焰切割机必须减速；在单枪切割的情形下，若有问题的割枪喷嘴就需要加以修复或替换。在修复或替换破损的割枪时，松开螺钉后即可拆卸割枪。但因为工作环境的高温以及操作切割机时的危险工作要求，拆除螺钉操作较为繁琐，也由此造成割枪的安装和拆除、修理或更换损坏的割枪时，松开螺丝即可拆卸割枪。由于高温的工作环境以及切割机自身的危险性，会导致拆卸螺栓工作极其不便，从而导致切割枪的组装和拆卸、切割枪的维修和更换^[2]。

为了使切割枪的装拆过程更加顺畅，需要提高枪嘴的更换效率，并锁定割枪嘴改装装置。割枪和枪套必须完全分开，同时保证枪在枪套内可以上下自由调节，枪套两侧的螺纹孔可以方便组装。通过增加声波螺杆上下摩擦力，可以确定割枪的上下位置；由此实现了切割枪在火焰切割器上的重新定位，使炮嘴故障后的维修与更换周期从过去的二十分钟缩短到约十几分钟，也因此减少了铸机的降速时间。

2. 电气系统改造

切割机电气系统中电气元件的故障多为普通机械设备故障，可采取增加计划维护等措施降低电气系统故障率，切割机电器元件故障率高。由于切割机的工作环境比较恶劣，电器元件的工作环境温度较高，因此采用陶瓷纤维绝缘布可以有效保护重要电器元件，可减少因高温引起的电气元件损耗。

三、切割机改造后效果

对改造后的铸坯切割机工作状况进行跟踪，发现设备故障率得到明显改善。出现的故障以一般机械设备故障为主，大部分设备故障都是由于平时缺少保养而导致的。为此，必须要提高设备平时检查次数。并根据不同问题采取了相应的对策措施。一是切割机介质系统的管路元器件经常出现阻塞现象，造成阻塞现象的根本原因是烟气中焦油析出所导致的，为了更好的改变这一现象，需要在管路中安装高精度滤网，以降低烟气中焦油的析出变相加以处理；而切割枪口的阻塞问题主要是由于铸坯油温较低，且预热时间过长，再加上割板坯渣块易于飞溅所造成的，因此也可通过对切割枪固定设备进行改装，进而缩减切割枪口的更换时间。二是由于切割机工作环境较为复杂，进而引起了一系列的电气元器件故障，可通过保温材料来提高对电气元件的保护力度。四是对切割机加以适当改造之后，铸坯切割机发生故障的概率得到显著降低。

结论：通过文章分析得知，改装后的铸坯切割机在实际制作中的运用已经更加普遍。这主要是由于作业简便、切割速度快，这就降低了作业人员的工作压力。也因为在切割时作业人员可以避开板坯和辊道等部位，这也就从根本上解决了工人施工时的生命安全问题，而且还能够推动经济快速发展。

参考文献：

1. 袁广鹏,吴伟勤.板坯连铸二冷电磁搅拌工艺优化[J].河北冶金.2021(02)：90-93.

2. 赵阳.提高铸坯表面温度的节能工艺技术[J].河北冶金.2020(12)：123-125.