塞棒(stopper)是装在盛钢桶内靠升降位移控制水口开闭及钢水流量的耐火材料棒，又称陶塞杆。它由棒芯、袖砖和塞头砖组成。棒芯通常由直径为30～60mm的普碳钢圆钢加工而成。

塞棒(stopper)是装在盛钢桶内靠升降位移控制水口开闭及钢水流量的耐火材料棒，又称陶塞杆。它由棒芯、袖砖和塞头砖组成。棒芯通常由直径为30～60mm的普碳钢圆钢加工而成，上端靠螺栓与升降机构的横臂联结，下端靠螺纹或销钉与塞头砖连接，中间套袖砖。塞棒须仔细砌筑，并经48h以上的烘烤干燥后使用，以避免耐火材料炸裂造成漏钢事故。

塞棒机构由电动执行机构、钳臂、塞棒以及一套液位检测及控制系统所组成。电动执行机构安装在中间包上，通过钳臂将塞棒和电动执行机构联为一体。塞棒由包裹着耐火材料的钢管所组成，同中间包水口座砖相配合，塞棒在电动执行机构的带动下做上下直线运动，通过改变塞棒与中间包水口砖的开口度，从而来改变钢水的流量。

液位控制检测及控制以钴60 为放射源，对结晶器内钢水的液位检测，当检测到液位偏高时，电动执行机构下降，带动钳臂和塞棒下降，通过减少塞棒和水口砖的缝隙来减少钢流，反之，当检测到液位偏低时，电动执行机构上升，带动钳臂和塞棒上升，通过增加塞棒和水口砖的缝隙来提高钢流，通过检测、反馈、执行来保证结晶器内的钢水液位。

同时，在中间包水口下方，设置紧急闸刀，当检测到液位突然升高时，通过对预设值的对比，系统判断为钢水溢流，自动对中间包水口进行闸断，以确保安全。

导致塞棒控制失效的原因有多种，可分为工艺类和设备类，工艺类的原因主要有塞棒的侵蚀、中间包浸入水口絮流、保护渣的影响、钢水成分。而检测系统、电动执行机构、塞棒和钳臂紧固连接失效等设备原因也均可能导致钢流失控。事后，通过对控制系统以及液位检测系统的复查以及上机模拟实验发现该两套系统各项数据指标均符合要求，可以排除该两套系统导致事故发生的可能性。

发生故障的塞棒在检查中发现塞棒和钳臂有松动现象，同时通过对生产现场监控视频的回放，发现在出现钢流失控的前一刻，出现了塞棒滑移的影像，由此可以判断塞棒和钳臂连接松动是导致事故的直接原因。同时，在对紧急闸刀进行检查时发现闸刀运动了一半行程，刀刃前部被熔化。

塞棒紧固失效是导致事故的直接原因。而出现塞棒紧固失效的可能性有以下几点：

（1）操作工在安装塞棒时，未有效对塞棒进行紧固，施加的预紧力不够，导致在使用段时间后出现松动。

（2）由于塞棒、钳臂安装在中间包上，中间包内盛放钢水达到1 500 ℃，受热辐射作用，塞棒和钳臂产生变形，由于两者的变形量不同，导致出现松动。

（3）由于处于高温环境，止动垫圈回火，弹性失效，起不到止动功效。

（4）由于高温烘烤，钳臂的钳口发生变形，钳臂表面与垫圈配合不平，导致螺母松动。

（5）高温氧化，钳臂表面出现氧化层，当氧化层剥落后，出现松动。

根据功能说明书，紧急闸刀的设计功能是在紧急情况下对中间包水口进行闸断，利用闸刀本体来对钢水进行封堵，而事故中，紧急闸刀并未对中间包钢水进行有效封堵。为此，特向原设计单位进行咨询，得到答复是其所设计的紧急闸刀正常工作的前提条件是塞棒首先要落入中间包水口砖内进行封堵，而不是通过闸刀本体直接进行封堵。功能说明书中所述封堵的钢水是指从塞棒和水口座砖配合间隙中流出的钢水，对于大流量的钢水，并不在其设计考虑之内。

当塞棒在电动执行机构的牵引下不断做上下运动，加之中间包钢水内的流动，使得塞棒和螺母出现松动，导致塞棒从蟹钳中滑脱。由于塞棒滑脱，塞棒顶部完全与中间包内水口座砖分离，塞棒无法对水口座砖进行封堵，使得钢水大流量流出。当检测装置发现液位偏高时，电动执行机构下降，但由于塞棒已脱离正常工作位置，故无法减少钢水流量。此时，在控制系统的自动计算下，紧急闸刀自动工作，对中间包水口进行闸断作业。由于紧急闸刀无法应对大流量钢水，导致刀刃前部被熔化，而由于闸刀刀刃前部被熔化，熔化的闸刀堵塞了其工作轨道，使其无法前进来实现对钢水的封堵。

导致塞棒紧固失效有五种可能性，而这五种可能性在日常设备维护、点检、管理中可以通过提高操作工的责任心、及时更换损坏的钳臂、垫圈等措施来予以防范，但又由于均需要人的操作来实现，而人又具备许多不可控制因素，因此无法完全做到彻底防范，因此最佳的对策是通过设备改进来确保塞棒不会松动，或者出现松动但不能从蟹钳中脱离。

1 塞棒安装现有结构分析

塞棒安装现有结构：塞棒由包裹着耐火材料的钢管所组成，钢管尾部为螺纹段。钳臂为开有缺口的长槽，塞棒尾部安装在钳臂的长槽内，通过上下两对螺母对其夹紧，同时上螺母各配有一个止动垫圈来实现锁紧。

塞棒从钳臂中滑落是由于钳臂设计为带缺口的长槽设计，如果设计成单个圆孔，即使螺母松动也不会产生塞棒滑脱的现象。而钳臂设计为带缺口的长槽，这是由塞棒结构、安装特点所决定的，这是因为塞棒由包裹着耐火材料的钢管所组成，中间包水口座砖也为耐火材料砌筑而成，由于两者均为耐火材料，无法像金属件制作的非常精准，需要安装后进行现场

调整，因此钳臂必须制作成长槽，为塞棒的位置调整提供足够的距离空间。同时，处于塞棒安装顺序以及安全考虑，钳臂上的长槽必须设置成开口状。

国内外连铸机塞棒机构上的钳臂均为带缺口的长槽设计，差异只在部分为直通行长槽，有些为“L”型长槽。相对直通行长槽，“L”型长槽带有直角弯，通过直角弯的设计来阻挡塞棒的滑脱，但还是存在滑脱的可能性。

2 改造方案

综合考虑设备安装的安全性、操作方便性、以及最少改造投资，设计一种新型的塞棒安装结构，确保塞棒安装牢靠，不易发生松动，以及一旦发生松动的情况下尽量减少偏移量，完整的技术方案如下。

首先，钳臂的槽口设置仍为开口型，以满足塞棒在安装过程中的位置需要。同时，相对于直通行长槽，“L”型长槽比较可靠，故参照国内外现用的结构，改原有直通行长槽为L”型长槽。

但由于“L”型长槽带有直角弯，在正对长槽的方向，虽然可以通过直角弯的阻挡塞棒在长槽放下的滑脱，但如果塞棒滑动至长槽底部后，还是存在向侧向运动的空间，滑脱事故依然存在可能性。为此，对原有的平垫圈（压板）进行改进，以求彻底消除滑脱的可能性。

原有的平垫圈的设计为环形垫圈，其设计目的用于调整钳臂表面的不平度以及增加摩擦接触面积。而本次改进中将垫圈作为实现消除塞棒滑脱的主要构件，改进后的新型垫圈呈“凸台状”，凸台的宽度等于垫圈通孔的直径，凸台的高度为钳臂厚度的一半。

凸台型垫圈的工作原理：改进前，设有两个平垫圈，分别位于钳臂的上表面和下表面。而改进后的塞棒安装设置一个凸台型垫圈和一个平垫圈，凸台型垫圈安装在钳臂上方，凸台型垫圈的凸台嵌入钳臂的长槽中，钳臂下方的平垫圈位置及安装方式保持不变。

当上下螺母拧紧后完成塞棒的紧固，在通过每个螺母的锁紧螺母进行锁紧。如果出现松动，发生塞棒滑动，塞棒将带着凸台垫圈一起移动。由于“L”型长槽的宽度等于塞棒的直径，在没有凸台垫圈设计之前，塞棒可以顺利通过长槽的直角弯。

3 效果

通过采用现有的“L”型长槽结构以及自主创造的凸台垫圈两项技术的同时使用，从结构上实现了塞棒不会从钳臂中脱落的功能保证，同时通过管理制度的完善以及对制度的严格执行，以及在点检、操作对设备的正确维护下，自设备改造以来，未发生过一起事故，确保了生产安全正常使用，效果明显。

改造实施完成后，经过将近一年的运行，塞棒安装稳固，未发生一起塞棒脱落事故降低，实现了预定目标，有效保证了设备安全、简化操作的要求要求，为生产顺行奠定了良好的基础。同时在设备改造中成功应用了自主创新技术，取得良好的经济效益和社会效益。