李士文 陈刚

摘要：出坯辊道为炼钢厂连铸生产线中重要的设备。主要作用是钢水经过结晶器成型、二冷室水冷却、拉矫机矫正、火焰切割机切割后的钢坯进行运输。火焰切割机切断钢坯时需要一定时间。出坯辊道出于节能考虑，并非连续工作。而反复的停顿启动对辊子和减速机连接处受力都有着不小的考验。无论是南京钢铁、石横特钢等国内各大钢厂，还是康卡斯特、奥钢联、西马克、德国巴登等国外各大钢铁都存在此类问题。

关键词：花键组合;出坯辊道装配;推广及应用

前 言

目前炼钢厂165方坯连铸机为8机8流连铸机，共配置14根传送辊道且分别各自连接一台减速器及电动机，1流至4流段、5流至8流段分别配置7根传送辊道，正常生产时，钢坯传送必须达到预定速度，当7根传送辊道中的一根出现问题无法转动时，其余6根无法带动钢坯达到预定速度。则需要全面停产抢修，既浪费人力物力又影响产量效益。所以线下辊道传动辊子与减速器连接部位的质量问题极其重要，需要慎重对待。

一 出坯辊道目前现状介绍

目前无论是山东莱钢永锋钢铁有限公司，还是其他国内大型钢铁公司及国外的各钢铁企业，期炼钢设备的出坯辊道传动辊子与减速器的连接方式通常采用平键连接。此类连接方式比较常见，应用较为广泛，但存在的问题也较多：

（一）装配问题：

传动辊子与减速器的平键连接为保证连接牢固可受较大的力，通常采用过盈配合。此类装配方式需要用特殊方式对轴孔进行处理。

（1）压入法：可用锤子加垫块敲击压入或用压力机压入。

（2）热胀法 利用物体热胀冷缩的原理，将孔加热使孔径增大，然后将轴装入孔中。

（3）冷缩法 利用物体热胀冷缩的原理，将轴进行冷却，待轴缩小后在把轴装入孔中。常用的冷却方法是采用干冰和液氮进行冷却。

以上无论哪种方式对大设备，重物件进行装配，调试都较为困难，费时费力。且在日后检修，维护及拆换时也是极其不方便。

（二）寿命问题：

设备采用平键连接，在反复停机启动过程中，键与内轴外孔接触面的触处通常为一条线。所以平键的此处受较大的剪应力，通常为平键上的危险截面。反之，内轴外孔上与之相接触位置也易发生破坏，为相应轴孔上的危险截面。当使用一定时间后，就容易遭到破坏，使用时间有限。

另外反复停顿启动，平键与内轴外孔接触面的连接处存在大量的力及相应的相对运动。即使是细微摩擦，在反复加持下也将在此处产生大量热量。且由于传动辊子的外伸轴较长，平键的设置位置又通常为轴孔轴向上的中端，炼钢厂各生产部位的外部相对温度又较高。此处产生的热量不易散失，随着停启逐步攀升，当温度达到一定时，对键与轴孔的使用寿命也是有一定的损伤，降低使用寿命。

（三）效果问题：

使用平键链接时，通常只设置一个平键。由于主要受力位置为键一侧的线，工作时受力不均匀，长此以往，由于不均匀力的影响，传动辊子极易发生弯曲变形，变为弧状。对传动辊子转数控制产生偏差，若七根连接减速器及发动机的传动辊子也发生不同程度的弯曲变形，且存在相位角，对钢坯的传动速度也有一定影响，无法达到预期效果，很影响工作效果。而且当传动辊子存在一定弧度时，对钢坯运动也将产生不稳定的震动。此震动也将反过来作用于传动辊子上的钢坯辊道，后延至减速器，电动机及整个设备系统都将受此反震动影响。此类震动属有害震动，对整个设备都有一定损耗，且易加大噪声的产生，影响设备维修者通过声音来判断设备是否运行良好，嘈杂喧闹的噪声对生产劳动者也存在更大危害。

二、 改进方案

将出坯辊道上传动辊子与减速器连接处的平键连接方式改换为花键轴再扣卡环连接。虽说只是简单的改变了连接方式，从平键连接变为了花键连接，但是在实际上有着质的改变。无论是从人机物法各方面来看，都有着不小的改善。

（一）装配改进：

由平键连接方式变为花键连接方式，可以改变原有的过盈配合。采用间隙配合或者过度配合，由外扣卡环起的孔端的固定。这样一来，在装配前无需对轴孔进行预处理或采用特殊方式，且在调试，维修及后续拆换时也不会想平键那么困难。这样就极大的减少了检修维护人员的工作量，是一种对人力的大大节约。另外也减少了相应机械设备的使用，降低设备磨损消耗及过程中的能源使用。而且也将简化安装调试维护及拆换的方法，更加深化精益运行。

（二）寿命改进：

平键连接方式中平键与轴孔接触面处的连接通常为一条线，而改进的花键连接方式则是将这一条线，平均分配到花键轴上的各个键齿上的线。这样即使在反复启动停顿的生产节奏中，也不易产生应力集中的问题。由平键连接方式中的单一大剪应力面变为花键连接方式中的多位小应力面，花键与轴孔的最大危险截面也将不复存在。大大减少了因单截面受破坏而影响传动辊子使用的状况。在花键中多齿面同时使用的情况下，即使一两个花键齿面受到挤压破坏，其余齿面认可分担此份应力继续工作。足以更好的确保传动辊子的使用寿命。

另外由于力的分散，将不会发生一条线集中过热的状况，且花键并非像平键那样包含于轴孔内部，而是前后两侧与外界相通，热散好于平键连接。這样更加大大的避免了因为热量的不断堆积而产生影响设备寿命的问题。

综上花键连接方式的改良，在机械寿命上也是一种对“机”的节省，更好的控制后续物料费用。

（三）效果改进：

由于花键连接方式上力的分散，不集中，也将不会出现一侧力过大所导致的传动辊子弯曲变形。进而生产效果得到提升，钢坯的传动速率更容易得到控制，运转平稳。相应的有害震动与噪声也可减轻，对整体设备系统及检修劳动者都是一种保护。对人员，机械，产物都有着不小的好处。

三 花键尺寸计算

结束语

花键连接具有较高的承载能力，定心精度高，导向性能好，可实现静连接或动连接。出坯辊道对花键连接的推广与应用为炼钢厂连铸机生产稳定打下良好的设备基础。

参考文献：

[1] 机械设计手册编委会.机械设计手册（新版第三卷）[M]北京：机械工业出版社，2004

[2] 王文斌.机械设计手册（第三册）[M].北京：机械工业出版社，2004