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连铸机扇形段连铸辊对弧精度过程能力控制分析

杜淑卿，王继超，曹绍周，杨文波

(河北钢铁集团舞钢公司检修厂，河南舞钢462500)

摘 要：介绍了舞钢公司新建的连铸生产线、关键设备、生产工艺及控制对弧要点，详细阐述了连铸机扇形段辊子对弧精度关键过程控制，分析了影响扇形段辊子对弧精度的因素，提出应采取的具体措施，通过关键过程控制可提高连铸辊对弧精度，达到了提高铸坯质量的目的。

关 键 词：连铸机；扇形段；连铸辊；关键过程控制

1  前言

舞钢公司新线有两条连铸生产线，扇形段是连铸机的关键设备，而连铸辊却是扇形段的重要部件。连铸辊的对弧精度将直接影响铸坯质量。作为连铸机的检修人员，有义务提高连铸辊的对弧精度。为此，我们实施了关键过程能力控制。

关键过程是设备在生产过程中起主导作用的关键步骤，确定关键过程的前提是确定关键设备。扇形段是连铸机的关键设备，而扇形段辊子的对弧精度直接影响扇形段运行及铸坯的质量，所以我们把辊子的对弧过程作为关键过程。

通过对关键过程的分析可以判断生产过程的稳定性，生产过程是否处于统计控制状态。及时发现生产过程中的异常现象和缓慢变异，预防不合格铸坯产生。查明生产设备的实际精度，以便做出正确的技术决定。为评定扇形段套装质量提供依据。

2  生产工艺及控制对弧要点

2．1  生产工艺

二炼钢有2#、3#两台连铸机，每台连铸机有16台扇形段。扇形段是连铸机的关键设备。钢水经过中间包滑动水口进入结晶器，在结晶器内凝固成具有一定形状的坯壳后，出结晶器在二冷区受到喷水和气水的进一步冷却直到完全凝固成连铸坯。二冷扇形段布置在弯曲段之后，直到一次切割前辊道为止。二冷扇形段的作用是引导从弯曲段拉出的板坯，防止铸坯坯壳在钢水静压力下产生鼓肚变形。同时对带液芯的铸坯进行气—水雾化冷却，使铸坯在二冷区完全凝固。通过布置在各扇形段上的驱动辊将铸坯拉出并矫直成板坯，引导输送和夹持住引锭杆以便进行浇铸和拉坯。由此可以看出扇形段在钢坯生产过程中所起的作用，而扇形段辊子对弧精度的准确性则是钢坯质量的有力保证。为此我们引入关键过程能力控制，希望此控制方法能够帮助提高连铸辊对弧精度，更好、更有效地保证钢坯质量的实现(图1连铸机立面图)。

2．2  扇形段连铸辊简介

扇形段由上、下框架、辊子装配、驱动辊压下油缸、导柱及4个夹紧油缸装置、冷却水配管、液压润滑配管等组成。外弧导辊固定在下框架上，内弧导辊除传动辊固定在活动梁上外，其余均固定在上框架上。每个框架上都有自由辊和驱动辊，驱动辊转动带动钢坯向前移动，钢坯又带动其他自由辊转动，将铸坯拉出二冷区。扇形段连铸辊型号及类别如下。

扇形段数量：16台

各扇形段辊数：扇形段1#～3#每段8对(7对自由辊，1对驱动辊)；扇形段4#～16#每段7对(6对自由辊，1对驱动辊)

导辊形式：扇形段1#～3#四分节自由辊(中心通水冷却)；扇形段4#～16#三分节自由辊(中心通水冷却)

导辊规格：扇形段1#～3#，2600mm；扇形段4#~7#，230mm×2600mm；扇形段8#～16#，250mm×2600mm

2．3  扇形段辊子弧度重要性及对弧要点

扇形段辊子对弧精度准确与否直接关系着铸坯质量的好坏。1～7段属于弧形段，8、9段属于矫直段，10～16段属于水平段，其开口度有严格的要求。在运行的过程中，必须保证铸坯与辊面有良好的接触，否则将会影响铸坯的质量。弧度不准确也会造成单辊轴承受力不均匀，轴承损坏率上升，同时维修成本加大，影响二炼钢生产。如此可见辊子对弧精度的重要性。为此，我们克服种种困难，把原来的对弧精度1±0．1mm提高到现在的1±0．05mm。

扇形段上、下框架分解后分别吊入对中台，对所有的辊子进行检修。检修合格的辊子分别装入上、下框架，首先进行螺栓对称预紧，然后再进行对弧工作。具体操作方法是：把对弧样板架在1#~18#自由辊的两端(距每节辊子两端20mm)处，用塞尺检测辊面和样板的间隙，直到合格为止(辊子对弧示意图详见图2)。

3  过程统计与分析

3．1  基本测量信息

根据二炼钢换段频率，每月进行至少一个段的数据统计，基本情况如表1所示。

3．2  SPC软件介绍

我们使用的是太友过程控制(SPC)软件，是一种借助数理统计方法的过程控制工具。对扇形段辊子对弧数据进行分析，根据反馈信息及时发现特殊原因变异出现的征兆，并提示操作者采取措施消除其影响，使过程维持在仅受常规原因影响的受控状态，以达到控制对弧精度的目的。当过程仅受常规原因影响时，过程处于统计控制状态(简称受控状态，或稳态)；当过程中存在特殊原因变异影响时，过程处于统计失控状态(简称失控状态)。由于过程波动具有统计规律性，当过程受控时，过程特性一般服从稳定的随机分布；而失控时，过程分布将发生改变。SPC软件正是利用过程波动的统计规律性对过程进行分析控制，从而提高辊子对弧精度，达到改善铸坯质量的目的。

3．3  样本组数、目标值及规格上、下限值确定

样本组数、目标值及规格上、下限值确定详如表2所示。

3．4  3#连铸机seg13—16—8数据收集

3#连铸机seg13—16—8数据收集如表3所示。

3．5  样本均值，样本标准差、Cpk值计算

太友过程控制(SPC)软件可以根据我们采集的数据自动生成样本均值，样本标准差及Cpk值，免去繁琐的计算过程。图3是3#连铸机seg13—16—8所生成的数据。

3．6  3#连铸机seg13—16—8CPK分析

3#连铸机seg13—16—8CPK分析如图4所示。

4  影响要素的变化及采取的措施

4．1  影响要素

根据二炼钢换段频率，新炼钢维修车间每个月检修的扇形段为3～4台，所以暂时把扇形段的统计频率定为1段／月。

影响扇形段辊子对弧精度的要素很多，主要由以下个方面构成：

(1)测量人员不固定及测量人员技术水平不同。

(2)扇形段上下框架对中台的精度(每半年校核一次)。

(3)对弧样板自身的精度。

(4)螺栓预紧程度不同。

(5)塞尺自身精度。

(6)辊子自身的检修及套装质量。

4．2  采取措施

针对上述影响辊子对弧精度的主要因素，对辊子对弧方法进行了严格控制。2012年3月30日，对3#连铸机seg13—16—8进行数据采集，数据显示，采集所有点均在可控范围之内，图形成正态分布，所有点分布正常，不足之处是Cpk值只有0．84(1≤Cpk≤1．67为受控范围)，供需能力不足。通过分析、总结并不断的采取改进措施后Cpk值由原来的0．84上升到现在的1．34，确保对弧过程处于受控状态。只有这样才能使连铸辊的对弧精度更加精确，才能更好保证铸坯质量。

在此期间采取的措施如下：

(1)加大样本数据采集量(由原来的24到现在的36)。

(2)对弧样板定期校验。

(3)固定测量人员，对测量人员定期进行培训。

(4)及时校正扇形段上下框架对中台的精度。

(5)由专人对固定辊子螺栓进行预紧。

(6)及时校验塞尺自身精度。

(7)提高辊子检修及套装质量。

5  取得的成效

影响铸坯质量的因素很多，连铸辊对弧精度是其中的一方面。采取关键过程控制以后，铸坯质量有很大的改观。表4为2011年下半年和2012年上半年铸坯质量比较。

6  结论

措施的采取及取得的成效说明连铸辊对弧精度控制取得了初步成效。在以后的对弧过程中，要加强对影响对弧精度要素的控制，派人在线跟踪监督，及时采集有效测量数据，发现不规范的操作要及时制止并加以纠正。通过关键过程能力控制分析一定能够提高连铸辊对弧精度，从而达到提高铸坯质量的目的。