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选用耐磨性能更高的材料

发布:admin04-19分类: 电力

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  自转炉诞生以来,在钢产量提高的同时开始向大型化发展,吹氧速度提高,出钢温度上升,耐火材料的材质也发生了变化,因此炉体外壳的热负荷增大。在这种情况下,炉体和耳轴环的变形及炉体裂纹加剧。虽然对突发裂纹进行了修补,对炉体和耳轴环的间隙进行了控制,但必须根据需要进行炉身修补,甚至更换炉体。因此应通过优化炉体和耳轴环的冷却,改善炉体支撑方式来控制炉体变形裂纹的产生。

  尤其是,由于转炉炉壳使用了高温强度和抗蠕变性能好的材料,因此能将炉壳的热变形降到最小,抑制裂纹的发生。作为抑制炉壳变形的例子,图5示出在炉体直接耦合空腔部分在某个期间使用以往材料(SM400C)和新材料后的炉体变形量(炉体直接耦合空腔圆周部的初期变形值为Omm)的比较。结果可知,使用新材料的炉体随时间变化的变形量非常小,炉身无需修补。而且,以往是根据炉体外壳材质状态来预测炉体随时间变化的劣化情况,有计划地进行炉体更换。而使用新材料后,炉体随时间变化的劣化极为缓慢,大大延长了炉体的更换周期。

  连铸辊会因辊身部的氧化、腐蚀和磨耗而产生损耗,或因热裂纹而产生劣化和轴承的损毁,它是决定连铸扇形段更换的主要因素。以往是根据操作条件的变化来采取各种应对劣化因素的长寿措施。

  一般是先将辊子使用后的劣一化部位清除,然后采用堆焊法进行修补后再使用。尤其是,由于最外层所使用的材质与铸坯直接接触,因此在导入连铸设备的当初就采用了13Cr系堆焊材料,该材料在高温下具有耐蚀性、抗氧化性、耐磨损性和抗热裂纹性。后来,对靠近结晶器上部的辊子采用了高合金系堆焊材料,该材料根据粉末材质的变化,调整了Ni等合金成分,提高了耐高温腐蚀性。

  虽然这种高合金系材料具有上述的效果,但由于合金成分的添加量增加会导致热膨胀率的增大,因此根据热应力增大的情况,在容易发生裂纹的部位根据相应的热态条件进行材质的设计是很重要的。

  2)辊子表面槽形的优化(热应力的缓和)对连铸机的设计要求已从提高不同钢种的浇铸能力向灵活的操作条件变化,因此辊子的热应力增大,热裂纹成为控制辊子寿命的主要因素。

  为抑制裂纹的发生和扩大,可以采取以下两种措施:①对发生的热裂纹喷镀Ni基自溶性合金;②为减小辊子表面附近的热应力,将辊子表面加工成槽形。最近,为缓和②的热应力,加大了对辊子表面槽形的优化研究。具体来说,根据使用材质的热膨胀特性和操作条件,对辊子表面周围的热应力进行评价(采用数值解析方法),确立推导裂纹发生寿命的技术,设计出适合辊子各段位置(垂直部、弯曲部和水平部等)的材质和表面槽形。

  利用该技术开发了具有特殊表面槽形的辊子及其加工技术,并应用于连铸辊。即使在停顿多的操作条件下,使用数年也能够抑制热裂纹的发生。

  由于连铸辊的旋转速度非常低、荷重大,轴承难以形成润滑油膜,尤其是伴有粉尘和水的侵入,因此轴承是在非常严酷的润滑状态下工作。为改善润滑状态,提高轴承寿命,要强化轴承的密封性,防止上述异物的侵入,同时采用高性能润滑脂。最近,还采用了油气润滑系统,由此可以使轴承内部产生更高的气压,防止异物的侵入,实现适当黏度的油润滑,从而成功地延长了轴承的使用寿命,大大提高了使用可靠性。

  另外,普通连铸辊一般使用自调滚柱轴承,但滚柱轴承内外环转动面的微小圆周速度差会导致双头磨损,结果轴承容易发生过早的剥落等损伤,如果继续使用,轴承就有可能发生裂纹等打的故障。因此,从轴承的润滑、材质及其结构方面采取了各种延长寿命的措施,例如,选用耐磨性能更高的材料,使用不会发生双头磨损的自调滚柱轴承等。今后,连铸辊的长寿化和扇形段更换的最优计划及管理对进一步降低生产成本和提高连铸设备的生产率来说是很重要的,需要进一步改善和技术开发。

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