鑄管廠鑄鐵機(jī)專用液壓傾翻裝置

朱鎮(zhèn)鐘

（圣戈班（馬鞍山）管道系統(tǒng)有限公司，安徽馬鞍山 243052）

現(xiàn)在大型鑄管生產(chǎn)行業(yè)內(nèi)，都配備有高爐和鑄鐵機(jī)，鑄鐵機(jī)是鑄管生產(chǎn)工藝的輔助設(shè)備，在煉鐵鑄管生產(chǎn)不平衡的情況下，將高爐多余的鐵水用于鑄成生鐵塊。

在傳統(tǒng)的鑄鐵機(jī)車間工藝設(shè)計(jì)中，鐵水的倒運(yùn)和澆鑄一般都采用鑄造起重機(jī)。但現(xiàn)在根據(jù)現(xiàn)場情況和車間布置，以及通過對(duì)現(xiàn)有的傾翻方式和工藝流程的研究，采用液壓傾翻裝置來代替現(xiàn)有的50 t行車來進(jìn)行澆鑄。不僅滿足了鑄鐵機(jī)的生產(chǎn)工藝要求，而且大幅降低工程投資，安全可靠，占地面積小，占用空間低，使鑄鐵車間的設(shè)備布置更加緊湊，更加合理，流量穩(wěn)定，飛濺小，鐵損小，大大解放了50 t行車和消除了整個(gè)鑄管車間的生產(chǎn)瓶頸。經(jīng)過三年多的生產(chǎn)實(shí)踐證明，取得預(yù)期效果。

1 生產(chǎn)流程和工藝平面布置

1.1 生產(chǎn)流程

高爐、混鐵爐、鑄鐵機(jī)、電爐都在同一跨廠房內(nèi)，高爐生產(chǎn)的鐵水利用50 t行車倒運(yùn)的混鐵爐內(nèi)，然后把混鐵爐內(nèi)的鐵水利用50 t行車倒運(yùn)到感應(yīng)電爐內(nèi)。在滿足鑄管生產(chǎn)能力的前提下，利用50 t行車把高爐多余的鐵水用于鑄鐵機(jī)生產(chǎn)。但當(dāng)使用傾翻裝置時(shí)，50 t行車只要把裝滿的鐵水包放置在傾翻裝置上，50 t行車就可以自由地在高爐、混鐵爐、感應(yīng)電爐之間運(yùn)行。等鐵水包傾翻澆鑄完畢后，50 t行車提空包放置到高爐區(qū)域等待鐵水。50 t行車就可以繼續(xù)去完成其他工作。

1.2 工藝平面布置

鑄鐵車間內(nèi)布置2臺(tái)41 m長的雙鏈固定滾輪的鑄鐵機(jī)，一個(gè)澆鑄溜槽，傾翻裝置固定在溜槽旁邊。從高爐車間到鑄鐵機(jī)車間總長37.5 m，兩者之間有300 t混鐵爐。廠房寬度跨距為18 m，鑄鐵機(jī)澆注口離高爐出水口距離為27 m.具體平面布置如圖1及立體圖如圖2所示。

1.3 鑄鐵機(jī)主要參數(shù)

鑄鐵機(jī)為雙鏈?zhǔn)焦潭L輪鑄鐵機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)如下：

鏈輪中心距：1 278 mm；

最大生產(chǎn)能力：75 t/h；

鏈帶速度：4 m/min～12 m/min；

單模鑄鐵塊重量：7 kg～8 kg；

鏈帶傾斜角度：8.5°；

圖1 車間平面布置圖

圖2 車間立面布置圖

傳動(dòng)電機(jī)功率：37 kW.

2 傾翻裝置形式確定

高爐、混鐵爐、電爐之間鐵水的倒運(yùn)和鑄鐵機(jī)澆鑄都使用50 t行車。導(dǎo)致行車運(yùn)行頻次比較高，使用壽命大大降低而且維護(hù)費(fèi)用也很高，同時(shí)當(dāng)行車在澆鑄鑄鐵機(jī)時(shí)，會(huì)嚴(yán)重影響鐵水倒運(yùn)到電爐，甚至影響到鑄管機(jī)的生產(chǎn)。而且使用行車進(jìn)行鑄鐵機(jī)澆注，鐵水飛濺比較大，鐵損較大，鐵流不穩(wěn)導(dǎo)致鑄鐵塊尺寸不一，危險(xiǎn)性也比較大。

為了解決這個(gè)問題，就要選擇合適的傾翻方式和設(shè)計(jì)合適傾翻裝置。目前常見的鐵水傾翻方式有三種，即傾翻卷揚(yáng)機(jī)（配套前方支柱）方式，橋式起重機(jī)傾翻裝置方式，魚雷罐傾翻機(jī)構(gòu)方式[1]。

在工程設(shè)計(jì)中選擇哪種傾翻方式，首先要根據(jù)鐵水包的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和總重量做出初步判斷；其次要考慮鐵水包的運(yùn)輸形式和鑄鐵機(jī)廠房空間情況；最后結(jié)合設(shè)備的可靠性、投資高低及維護(hù)成本，安全性等因素來最終確定。

卷揚(yáng)傾翻裝置分為吊車式卷揚(yáng)機(jī)和落地式卷揚(yáng)機(jī)，前者結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，檢修困難，已經(jīng)很少使用。落地式卷揚(yáng)機(jī)必須具備以下條件：①鐵水罐必須是鐵路運(yùn)輸；②鐵水罐必須有一套凸爪；③傾翻時(shí)必須有與鐵水罐凸爪相適應(yīng)的前方支柱；④而且罐底必須為圓底[2]。

由于采用的鐵水包額定容量為30 t，總重量為50 t，包底為平底。吊耳軸兩側(cè)無凸爪，而且從圖1的車間布置圖可以看出，車間內(nèi)不適合鋪設(shè)鐵軌，故不適合采用卷揚(yáng)傾翻和魚雷罐車傾翻方式。只能使用鑄造起重機(jī)或其他新型專用傾翻設(shè)備進(jìn)行鐵水傾翻作業(yè)。因此，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，選擇一種新型的傾翻方式－液壓傾翻裝置[4]，該裝置固定在鑄鐵機(jī)澆鑄口處，利用現(xiàn)有行車把鐵水罐裝入傾翻裝置，利用液壓系統(tǒng)控制傾翻工作，這樣徹底解放了現(xiàn)有50 t行車，使現(xiàn)有生產(chǎn)流程更合理更有效率。

采用液壓傾翻裝置后，鑄鐵間的設(shè)備布置更加緊湊，更加合理；相較冶金吊車傾翻，液壓傾翻投資節(jié)省50%以上。相對(duì)電動(dòng)卷揚(yáng)傾翻和冶金吊車，液壓傾翻裝置操作簡便，而且鐵水包翻轉(zhuǎn)過程平穩(wěn)、安全。液壓傾翻裝置運(yùn)行成本低、設(shè)備損耗小，維護(hù)簡單方便。

3 液壓傾翻裝置

3.1 液壓傾翻裝置結(jié)構(gòu)

液壓傾翻裝置如圖3所示，主要由機(jī)械系統(tǒng)（固定支座1、傾翻搖架2、傾翻液壓缸3、鎖緊裝置4、轉(zhuǎn)角測量器、緩沖器5）、液壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)組成[3]。

固定支座為一焊接結(jié)構(gòu)件，通過地腳螺栓固定在基礎(chǔ)上，用于承擔(dān)鐵水包（鐵水）、傾翻搖架的自重及傾翻過程中的力矩。傾翻用液壓缸的支座和緩沖器也通過螺栓與固定支座連接。

傾翻搖架為一焊接結(jié)構(gòu)件，整體為“д”形，兩側(cè)面各有一個(gè)立柱和一個(gè)“г”形梁，分別與底部框架連成一個(gè)整體，通過螺栓與固定支座上的鉸連。底部框架是一個(gè)放置鐵水包的平面，其上設(shè)有四個(gè)帶斜度的導(dǎo)向座，以便鐵水包就位時(shí)的定位與導(dǎo)向[5]。在鐵水包掛軸的相對(duì)應(yīng)高度處設(shè)有兩個(gè)擋板，也帶有導(dǎo)向，這樣放鐵水包很方便。如圖3所示。

需要進(jìn)行傾翻時(shí)，液壓缸在液壓系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)下推動(dòng)“г”形梁，從而使整個(gè)搖架繞著鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)鐵水包翻轉(zhuǎn)。為了防止鐵水包在轉(zhuǎn)過90°后向下滑動(dòng)，在傾翻搖架底部框架上正對(duì)副鉤掛耳處設(shè)有安全掛鉤，0°時(shí)安全掛鉤被撥動(dòng)機(jī)構(gòu)撥開脫鉤，可進(jìn)行鐵水包的起吊；當(dāng)轉(zhuǎn)過90°時(shí)安全掛鉤在彈簧作用下將副鉤掛耳鉤住阻止鐵水包下滑，確保鐵水包安全傾翻。如圖4所示。

圖3 傾翻裝置結(jié)構(gòu)組成圖

圖4 傾翻裝置三維圖

3.2 傾翻裝置液壓系統(tǒng)

鐵水包傾翻裝置液壓系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)鐵水包傾翻并進(jìn)行控制的專用液壓系統(tǒng)，鐵水包傾翻裝置架是由2個(gè)對(duì)稱的液壓缸將臺(tái)架傾轉(zhuǎn)直至鐵水倒入鑄模，之后自動(dòng)復(fù)位（鐵水包隨之傾轉(zhuǎn)），具有液壓缸在任意位置定位的功能。由于液壓缸的工作對(duì)象是承載30 t鐵水的鐵水包傾翻裝置，因此，對(duì)液壓控制的安全性、可靠性的要求是很嚴(yán)格的，為此，根據(jù)工藝要求，設(shè)備情況和一些特殊故障（如單缸工作，突然停電，管路破裂）的要求，從液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，確保了液壓缸安全可靠的工作。

為了使液壓缸能夠鎖停在任意位置，即使是軟管破裂也能使液壓缸鎖定在當(dāng)前位置。為此，將液控單向閥直接安裝在液壓缸上，液壓缸上還裝有平衡閥，在液壓缸下降時(shí)，平衡閥作用于液壓缸的負(fù)載（回轉(zhuǎn)臺(tái)重力和液壓推力同向）。每個(gè)液壓缸上還裝有3個(gè)安全溢流閥，當(dāng)作用在液壓缸上的負(fù)載突然超載時(shí)，對(duì)液壓缸進(jìn)行安全保護(hù)。

液壓控制閥臺(tái)是用來控制傾翻裝置液壓缸的平穩(wěn)升降，并在故障狀態(tài)時(shí)，能夠控制液壓缸，使鐵水包傾翻裝置安全復(fù)位。為了保證在鐵水傾倒過程的勻速性和油缸速度無級(jí)可調(diào)，采用帶反饋的電液比例換向閥進(jìn)行控制。

控制閥裝置上設(shè)有停電或故障狀態(tài)下液壓缸復(fù)位回路。發(fā)生停電時(shí)，在控制閥裝置上手動(dòng)操縱三通球閥使蓄能器的液壓油打開液控單向閥，以便利用傾翻裝置的重力使液壓缸下降復(fù)位。另外系統(tǒng)在故障狀態(tài)（如停泵）時(shí)，手動(dòng)操縱電磁換向閥，以靠傾翻裝置的重力使液壓缸下降復(fù)位。液壓缸上裝有停電或故障時(shí)，使液壓缸復(fù)位的液壓單向閥，截止閥和單向閥。

另外，為了防火考慮，液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)采用脂肪酸酯類液壓油。

3.3 液壓傾翻裝置技術(shù)參數(shù)

傾翻速度按照鐵水流量1.6 t/min設(shè)計(jì)，確保恒定流量傾翻(18.75 min)。對(duì)應(yīng)液壓缸速度及傾翻角度曲線如圖5所示。

圖5 油缸速度與傾翻角曲線圖

通過詳細(xì)設(shè)計(jì)和計(jì)算，30 t鐵水包的液壓傾翻裝置的主要技術(shù)參數(shù)如下所示：

①鐵流速度：1.6 t/min；

②滿載傾翻時(shí)間：18.75 min；

③回程時(shí)間：2 min；

④最大傾翻角度：95°；

⑤液壓缸缸徑：200 mm；

⑥液壓缸行程：2 160 mm；

⑦最大壓力：18 MPa.

4 結(jié)束語

30 t鐵水包液壓傾翻裝置投入使用3年后，運(yùn)行狀況良好，既提高了鑄鐵機(jī)的生產(chǎn)能力，也使混鐵爐的工藝流程滿足鑄管廠的生產(chǎn)需求，而且50 t行車不再是一個(gè)瓶頸。同時(shí)每個(gè)月能節(jié)省33萬元。通過實(shí)踐檢驗(yàn)證明，該設(shè)計(jì)是成功的，能夠在本行業(yè)內(nèi)或相近行業(yè)推廣。

［1］阮建波，李繼遠(yuǎn).關(guān)于鑄鐵機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的若干問題［J］.煉鐵，2009,28（4）:50-52.

［2］王國其.鑄鐵機(jī)專用大容量鐵水包傾翻卷揚(yáng)機(jī)設(shè)備介紹［J］.四川冶金,2011,33（6）:68-70.

［3］梁 輝.鋼水罐傾翻裝置［J］.重工與起重技術(shù),2011,30（2）:15-17.

［4］喬中華王海栓.鐵水預(yù)處理罐傾翻裝置配置方法［J］.冶金礦山與冶金設(shè)備,1989（1）:23-25.

［5］張微,關(guān)世武.鋼包傾翻裝置結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)［J］.冶金設(shè)備管理與維修,2011（6）:26-27.