水冷離心鑄管機(jī)改造及效果

黃新高，蘇柏林，張 研

（河南安鋼集團(tuán)永通球墨鑄管有限責(zé)任公司，河南 安陽 4 551333）

公司DN700－1 000 mm 離心機(jī)是離心球墨鑄鐵管生產(chǎn)線的主要關(guān)鍵設(shè)備之一。其工作原理為：將熔煉合格的鐵水澆入旋轉(zhuǎn)的鑄型中，在離心力的作用下成形、凝固而獲得鑄件。使用過程中發(fā)現(xiàn)：管模托輪軸承的滾珠和滾道磨損快，管模插口易振動(dòng)；拔管鉗拔管時(shí)摩擦力不夠，鉗塊經(jīng)常與鑄管承口脫離；接管動(dòng)作速度慢，生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)間長(zhǎng)；機(jī)身行走不穩(wěn)，導(dǎo)致鑄管管重誤差大。這些問題嚴(yán)重制約鑄管產(chǎn)量和質(zhì)量的提高。為此經(jīng)過多次分析與論證，圍繞鑄管管重控制，延長(zhǎng)設(shè)備零件壽命，縮短生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)間，設(shè)備高效穩(wěn)定運(yùn)行的主題，對(duì)該機(jī)組的水冷離心鑄管機(jī)托輪、拔管機(jī)、接管裝置、機(jī)身行走液壓系統(tǒng)等項(xiàng)目進(jìn)行了技術(shù)改造。改造完成后，通過1 年多的運(yùn)行檢驗(yàn)表明，改造效果顯著，設(shè)備主要性能指標(biāo)及鑄管產(chǎn)量和管重有了較大改善。

1 離心機(jī)技術(shù)改造項(xiàng)目

1.1 托輪改造

1.1.1 托輪改造前存在的問題

原托輪設(shè)計(jì)采用21320CC 調(diào)心滾子軸承，采用EMH8/H10 型機(jī)械密封，托輪安裝于離心機(jī)的機(jī)身內(nèi)支撐管模旋轉(zhuǎn)，浸泡在壓力0.3 MPa～0.35 MPa、溫度25℃～60 ℃水中。使用過程中發(fā)現(xiàn)，原托輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，軸承設(shè)計(jì)擺動(dòng)偏差最大為1°，安裝密封處擺動(dòng)偏差為0.87 mm.機(jī)械密封要求密封安裝位軸外徑110 mm 時(shí)，安裝機(jī)械密封的輪殼軸向竄動(dòng)量≤0.3 mm，表明安裝密封處擺動(dòng)偏差＞安裝機(jī)械密封的輪殼軸向竄動(dòng)量是造成托輪內(nèi)腔及軸承處進(jìn)水、軸承壽命短的直接原因，并且托輪易產(chǎn)生徑跳，導(dǎo)致管模插口易振動(dòng)，造成管子插口經(jīng)常橢圓。據(jù)統(tǒng)計(jì)，托輪使用壽命達(dá)不到10 天。

1.1.2 托輪的改造方法

為了解決上述問題，通過對(duì)原托輪結(jié)構(gòu)的分析、論證，制定改進(jìn)方法如下：原托輪密封改為JB2600-80 骨架密封，采用骨架密封+隔離油環(huán)+骨架密封相結(jié)方式，隔離油環(huán)與軸加油孔相連，并將加油孔通過油管接到機(jī)身外側(cè)；增設(shè)托輪自動(dòng)加油脂泵組，采用PLC 控制加油間隔時(shí)間及重量；托輪軸承固定套外表面采用鍍硬鉻，加工糙度為Ra0.8，固定套的外徑與骨架密封配合，達(dá)到動(dòng)密封效果，內(nèi)徑安裝O 型圈與托輪軸配合，達(dá)到靜密封效果。改造后經(jīng)過測(cè)試，托輪壽命較原托輪延長(zhǎng)了6 倍，離心機(jī)生產(chǎn)的管基本消除了插口橢圓等缺陷。圖1 所示為托輪改造后結(jié)構(gòu)。

圖1 托輪改造后示意圖

1.2 拔管機(jī)的改造

1.2.1 拔管機(jī)改造前存在問題

改造前拔管機(jī)結(jié)構(gòu)如圖2 所示。拔管機(jī)結(jié)構(gòu)是影響拔管效率的影的主要因素，拔管時(shí)拔管鉗塊只能沿著固定在導(dǎo)向套筒上連桿臂作徑向移動(dòng)，鉗塊固定在三個(gè)連桿臂上，三個(gè)連桿臂和鉗塊一起作徑向移動(dòng)，張開后成圓柱狀。離心澆鑄后鑄管內(nèi)徑理論應(yīng)是光滑圓柱面，但是，鑄管內(nèi)徑凹凸不平，張開后鉗塊與鑄管內(nèi)表面接觸面積不好，導(dǎo)致拔管鉗經(jīng)常與鑄管承口內(nèi)壁滑脫，造成二次拔管及多次拔管。

圖2 改造前拔管機(jī)示意圖

拔管機(jī)工作特性是影響設(shè)備的一個(gè)因素，拔管機(jī)動(dòng)作周期短、動(dòng)作頻率高、速度快，拔管時(shí)產(chǎn)生的沖擊大，對(duì)拔管機(jī)承受軸向力零件損害較大，造成拔管機(jī)故障多。

使用維護(hù)是影響設(shè)備的另一個(gè)因素，拔管鉗受拔管導(dǎo)向裝置的限制，因?qū)蜓b置動(dòng)作頻繁，導(dǎo)向桿與導(dǎo)向套磨損配合間隙增大，維修不及時(shí)易導(dǎo)致拔管鉗與離心鑄管中心線不同心，嚴(yán)重時(shí)造成導(dǎo)向裝置的導(dǎo)向桿在前移或后退過程中變形彎曲，停產(chǎn)維修。

綜上所述，改造前拔管機(jī)嚴(yán)重制約著鑄管產(chǎn)量及質(zhì)量的提高，并且設(shè)備維護(hù)工作量大，維修成本高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，拔管率為86%.

1.2.2 拔管機(jī)改造

針對(duì)上述存在問題，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)觀察分析，圍繞拔管機(jī)結(jié)構(gòu)、工作特性、維護(hù)方面對(duì)離心機(jī)生產(chǎn)的影響開展研究并進(jìn)行改造。

（1）改進(jìn)拔管鉗結(jié)構(gòu)，鉗臂設(shè)計(jì)6 根，鉗塊改為活動(dòng)式，鉗塊數(shù)量增為12 塊，鉗塊根據(jù)管子內(nèi)徑不平部位能自動(dòng)調(diào)整斜度，使鉗塊上合金頭與管子內(nèi)壁充分接觸，并且將合金頭材質(zhì)YG6 由改為YG8，增加耐磨性，強(qiáng)度和沖擊韌性。

（2）拔管機(jī)固定式改為小車移動(dòng)式，導(dǎo)向裝置的導(dǎo)向桿和導(dǎo)向套取消，利用小車行走V 型輪和V 軌配合導(dǎo)向定位，將滑動(dòng)摩擦改為滾動(dòng)摩擦，減少磨損快造成的不同心。

（3）拔管鉗旋轉(zhuǎn)改為托輪支撐旋轉(zhuǎn)，漲緊油缸設(shè)計(jì)為外漏式，并對(duì)拔管機(jī)承受軸向力零件部件進(jìn)行改進(jìn)、完善，增強(qiáng)剛度和抗沖擊能力。

改造后拔管機(jī)結(jié)構(gòu)如圖3 所示。改造后，拔管機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拔管張緊力明顯增大，維護(hù)檢修方便，故障基本取消，拔管率由86%提高到99%.

圖3 改造后拔管機(jī)示意圖

1.3 接管裝置的改造

1.3.1 改造前存在問題

圖4 所示為原接管裝置示意圖，占地面積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要由支架、接管小車、升降機(jī)組成，其中接管小車和升降機(jī)聯(lián)成一體。接管小車負(fù)責(zé)行走，采用電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)；升降機(jī)負(fù)責(zé)管子升降，采用液壓缸驅(qū)動(dòng)；該裝置接、放DN1 000 mm×6 m 管時(shí)間為85 s，是先進(jìn)企業(yè)同類離心機(jī)接、管放時(shí)間的8.5 倍，嚴(yán)重制約著永通公司DN700-1 000 離心機(jī)產(chǎn)量的提高。

圖4 原接管裝置示意圖

1.3.2 接管裝置改造

結(jié)合公司現(xiàn)有DN400-800 mm 水冷離心鑄管機(jī)滾離裝置、擋管裝置的結(jié)構(gòu)，通過分析對(duì)比，對(duì)DN700-1 000 mm 接管裝置進(jìn)行了改造。主要內(nèi)容包括：拆除原接管裝置，運(yùn)管小車設(shè)備移位建設(shè)，新增滾離裝置、抬管擋管裝置，并在離心機(jī)的機(jī)身側(cè)面安裝滾離裝置機(jī)身撞板；其中滾離裝置（見圖5）的兩個(gè)接管旋轉(zhuǎn)臂在機(jī)身撞板外力作用下能靈活轉(zhuǎn)動(dòng)90°，離開了機(jī)身撞板外力能靠彈簧自動(dòng)回位。調(diào)節(jié)接管旋轉(zhuǎn)臂的高低，可接離心機(jī)內(nèi)拔出的不同規(guī)格的鑄管。接管旋轉(zhuǎn)臂的一端鉸接，接管的那一端裝有舉升油缸，舉升油缸升起時(shí)，使得接住的鑄管沿著接管旋轉(zhuǎn)臂滾到抬管擋管裝置上，經(jīng)抬管擋管裝置油缸動(dòng)作在落到運(yùn)管小車上。

圖5 滾離裝置結(jié)構(gòu)示意圖

接管裝置改造后如圖6 所示。經(jīng)過DN1000 鑄管測(cè)試，完全滿足使用要求，接管裝置生產(chǎn)節(jié)拍由85 s 降到10 s 以內(nèi)，離心機(jī)生產(chǎn)效率大大提高。

圖6 接管裝置改造后示意圖

1.4 機(jī)身行走液壓系統(tǒng)的改造

1.4.1 改造前存在問題

離心機(jī)機(jī)身行走液壓系統(tǒng)油泵型號(hào)為A11VLO260DR/11R-NPD12N00，排量為260 mL/r，油缸型號(hào)為φ200/φ140-6 300 mm，電機(jī)轉(zhuǎn)速為1 480 r/min；離心機(jī)機(jī)身走靠φ200/φ140-6 300 mm油缸驅(qū)動(dòng)，上行走速為180 mm/s，油缸63 000 mm行程走完需35 s，走行速度慢，制約著離心機(jī)產(chǎn)量的提高；生產(chǎn)過程中，離心機(jī)機(jī)身設(shè)定走速快時(shí)，機(jī)身出現(xiàn)走速不穩(wěn)現(xiàn)象，對(duì)鑄管管重控制影響較大。

1.4.2 改造方法

通過對(duì)離心機(jī)機(jī)身行走液壓缸提速相關(guān)參數(shù)（見表1）進(jìn)行了分析及計(jì)算，決定在離心機(jī)機(jī)身行走液壓系統(tǒng)上增加1 臺(tái)同型號(hào)的油泵及相關(guān)控制閥，設(shè)計(jì)兩臺(tái)泵同時(shí)工作流量達(dá)到796 L/min，滿足了離心機(jī)機(jī)身行走提速工藝要求。經(jīng)過測(cè)試，生產(chǎn)DN1000 管機(jī)身行走速度均勻平穩(wěn)，上行運(yùn)行時(shí)間較改造前縮短了15.91 s，表明鑄管壁厚均勻性提高，管重偏差明顯減小。

表1 機(jī)身行走液壓缸提速相關(guān)參數(shù)

2 鑄管機(jī)系統(tǒng)技術(shù)改造效果

制定技術(shù)改造方案，完成對(duì)DN700-1 000 mm水冷離心鑄管機(jī)進(jìn)行改造后，經(jīng)過1 年多的使用表明，離心機(jī)的生產(chǎn)率提高、管重控制精度提高、鑄管質(zhì)量明顯改善、托輪壽命延長(zhǎng)、設(shè)備故障減少，取得較大的改造效果和效益。

（1）改造前后離心機(jī)生產(chǎn)率指標(biāo)對(duì)比見表2.接管裝置改造后，完全能滿足使用要求，接管裝置生產(chǎn)節(jié)拍由85 s 降為10 s 以內(nèi)，同時(shí)離心機(jī)的生產(chǎn)效率提高了1/3.

表2 改造前后離心機(jī)生產(chǎn)率指標(biāo)對(duì)比

（2）改造前后離心機(jī)鑄管管重控制指標(biāo)對(duì)比見表3.機(jī)身行走液壓系統(tǒng)改造后，機(jī)身行走速度均勻平穩(wěn)，鑄管壁厚均勻性顯著，管重偏差明顯減小。

表3 改造前后離心機(jī)拉管管重偏差指標(biāo)對(duì)比

（3）托輪改造后，托輪平均使用壽命達(dá)到60 天較原托輪壽命延長(zhǎng)了50 天，基本消除管模插口振動(dòng)造成鑄管插口橢圓等缺陷。

（4）拔管機(jī)改造后，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)檢修方便，設(shè)備故障大量減少，拔管效率明顯提高。

3 結(jié)論

通過DN700-1 000 mm 水冷離心鑄管機(jī)改造實(shí)踐表明，鑄管機(jī)的技術(shù)改進(jìn)及使用效果良好，改造后離心機(jī)生產(chǎn)率提高了1/3，管重控制精度提高，托輪壽命延長(zhǎng)，設(shè)備故障減少，鑄管質(zhì)量明顯改善，取得了較好的技術(shù)改造效果和效益。