水冷離心鑄管機(jī)工藝裝備改造及應(yīng)用

孟德鳳

沈陽亞特重型裝備制造有限公司 遼寧沈陽 110135

近年來，隨著市場的不斷優(yōu)化，對球墨鑄管的需求不斷增加，行業(yè)裝備不斷發(fā)展，隨著產(chǎn)量和質(zhì)量的提高，水冷離心鑄管機(jī)在工藝與裝備上暴露出許多不足，已無法滿足生產(chǎn)需要。對此，為了提高鑄管產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品在國內(nèi)外市場的競爭力，改善工作環(huán)境，降低工人的勞動強(qiáng)度，對水冷離心鑄管機(jī)的工藝裝備進(jìn)行了攻關(guān)。

1 水冷離心鑄管機(jī)組結(jié)構(gòu)

水冷離心鑄管又稱拉沃德離心鑄管法，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是使用長流槽，澆注時可以是澆注槽移動，也可以是鑄型移動，由于采用專用的水冷裝置，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價高。另外，由于水的激冷作用，鑄管往往出現(xiàn)白口，需要熱處理，鑄管生產(chǎn)效率高，一般用來批量生產(chǎn)中小直徑的球鐵管。

1.1 離心機(jī)

離心機(jī)由機(jī)頭、機(jī)尾、底座，機(jī)殼、托輪裝置，下芯機(jī)構(gòu)、行走油缸、車輪和潤滑系統(tǒng)等部分組成。通過更換機(jī)頭、機(jī)尾和調(diào)整托輪裝置的位置達(dá)到生產(chǎn)不同直徑管子的目的。下芯機(jī)構(gòu)將砂芯下入管模。離心機(jī)通過油缸向澆注機(jī)方向移動（向后），流槽進(jìn)入管模，鐵水通過流槽流入管模內(nèi)，同時離心機(jī)以一定速度向前移動，水冷式管模迅速冷卻靠離心力貼附在管模內(nèi)壁的鐵水，使鑄管成形。由于采用了先進(jìn)的控制方法（由比例閥和PLC實(shí)現(xiàn)定位控制），保證了整個過程按壁厚要求的鑄管成形。當(dāng)離心機(jī)第二次向后移動時，澆注好的管子通過拔管機(jī)拔出，第二個循環(huán)開始。油管和電線通過拖鏈機(jī)構(gòu)隨離心機(jī)同時移動。調(diào)整托輥裝置的托輥高度，保證管模在移進(jìn)移出時始終處于離心機(jī)的中心位置，而且易于更換管模。管模尾部和機(jī)頭軸線的同心度0．15mm，調(diào)整托輪使其均勻地接觸管模。

1.2 拔管機(jī)

拔管機(jī)是用來將管模內(nèi)冷卻到一定程度的鑄管從管模中拔出，由拔頭、拔管車、驅(qū)動裝置和托管機(jī)構(gòu)等部分組成。拔管時，拔管車前進(jìn)到離心機(jī)處將拔頭伸進(jìn)管子里，油缸活塞桿縮回，張開拔爪卡住管子，拔管車后退拔管，將管子拔出適當(dāng)長度后，托管機(jī)構(gòu)在油缸作用下升起接住管子，拔管車?yán)^續(xù)后退，離心機(jī)向后移動，將管拔出，最后管子完全落在托管機(jī)構(gòu)上[1]。

1.3 中間包機(jī)構(gòu)

中間包機(jī)構(gòu)由中間包、翻轉(zhuǎn)架、翻包油缸、機(jī)架等部分組成。中間包的作用是存貯鐵水并在油缸的作用下分幾次將鐵水倒入澆注機(jī)扇形包內(nèi)。

2 水冷離心鑄管機(jī)工藝裝備改造前存在的問題

2.1 電磁振動隨流孕育給料裝置存在的問題

電磁振動隨流孕育給料裝置是一種技術(shù)要求較強(qiáng)的水冷離心鑄管機(jī)設(shè)備，澆鑄每根管子時，應(yīng)隨流加入孕育劑，使用前應(yīng)將孕育劑加熱至70-100℃，加入量應(yīng)為鐵水量的0．1-0．25%，澆鑄時，應(yīng)根據(jù)鐵水成分及管子表面質(zhì)量進(jìn)行調(diào)整，但加入量不得低于鐵水量的0．1%，在整個澆鑄過程中，給料應(yīng)連續(xù)、均勻、穩(wěn)定[2]。

離心機(jī)電磁振動隨流孕育給料裝置固定在扇形包出鐵口正上方，澆注過程中，彈性墊和電磁線圈在1400℃左右的鐵水上方高溫環(huán)境中被烤，彈性墊容易老化變硬，導(dǎo)致振動效果差；電磁線圈絕緣等級下降，易造成線圈短路燒壞。中間包在給扇形包兌鐵過程中，鐵水飛濺易造成鐵液濺入電磁振動線圈中，從而燒壞線圈。

2.2 芯架擺臂裝置存在的問題

芯架通過油缸的伸縮帶動擺臂，擺臂圍繞轉(zhuǎn)軸支點(diǎn)轉(zhuǎn)動，將儲存在芯架中的砂芯旋轉(zhuǎn)到管模中心位置，以實(shí)現(xiàn)承口砂芯的轉(zhuǎn)動。因每生產(chǎn)一根鑄管，需要一個承口砂芯，芯架的擺臂需要來回擺動一次，如每小時生產(chǎn)60根支管，即芯架搖臂應(yīng)至少來回擺動60次，另外，芯架銅套因長期在高溫環(huán)境中，所以芯架擺臂的轉(zhuǎn)軸銅套易磨損，銅套磨損后，芯架與管模的同心度有較大偏差，在澆鑄過程中，承口砂芯應(yīng)保持與管模承口的壓緊，砂芯與管模承口接觸面來回摩擦，將砂芯表面涂料磨掉或砂芯被擠碎；若芯架與管模在水平方向的同心度偏差較大，則鑄管承口易粘砂、粘鐵。

2.3 拔管機(jī)存在的問題

拔管機(jī)是離心機(jī)的關(guān)鍵部件，其動作由兩根油缸控制，一根油缸控制張力大小，另一根油缸控制行走。DNL00-300離心機(jī)拉一支管需1-2min，DN400-800離心機(jī)拉一支管需2-3min，DN700-1000離心機(jī)拉一支管需3-6min，拔管機(jī)動作周期短，動作頻率高、速度快，拔管時沖擊大，對拔管鉗有損害性，導(dǎo)致拔管機(jī)故障多，使用壽命短；另外，拔管機(jī)的張緊性能不佳，導(dǎo)致了管模使用后期拔管困難，造成生產(chǎn)過程不連續(xù)、工藝廢品多等問題；嚴(yán)重制約了鑄管的生產(chǎn)和質(zhì)量的提高，導(dǎo)致了原材料和備件消耗的增加。

3 水冷離心鑄管機(jī)工藝裝備改造內(nèi)容

（1）隨流孕育給料裝置。用螺旋孕育代替了電磁振動隨流孕育，消除了電磁振動隨流孕育，設(shè)計一套螺旋輸送裝置，由減速電機(jī)帶動螺桿轉(zhuǎn)動，將儲存在料罐的孕育劑定量均勻地送出后，撒入鐵液中[3]。

（2）芯架擺臂裝置。對芯架擺臂的改進(jìn)，是將軸處銅套改為4套軸承，并在軸上加工絲扣，使擺臂可上下調(diào)整。此外，轉(zhuǎn)接桿可左右調(diào)整，保證了芯架與管模的同心度。

（3）拔管機(jī)。將拔管鉗滑動撐開鉗塊改成鉸接撐開鉗塊，鉗塊可任意調(diào)整，可根據(jù)管子內(nèi)徑不平部位調(diào)整鉗塊的接觸面，增加管子與鉗塊間的磨損力，鉗體改為能旋轉(zhuǎn)拔管鉗，行走油管安裝拖鏈，擋管器轉(zhuǎn)軸直徑25ram直徑改為50ram，通過提高漲緊力、磨損力、拔管鉗旋轉(zhuǎn)及零部件強(qiáng)度，來減少設(shè)備故障，以提高生產(chǎn)節(jié)奏。

4 水冷離心鑄管機(jī)工藝裝備改造效果

（1）改造后，提高了設(shè)備精度、運(yùn)行平穩(wěn)性和準(zhǔn)確性，提高了離心機(jī)工藝裝備水平，增加了連續(xù)生產(chǎn)時間，降低了備件成本，減少了設(shè)備故障，降低了工人的勞動強(qiáng)度。

（2）孕育裝置給料均勻、平穩(wěn)、連續(xù)，鑄管孕育衰退比例由4．1%下降到1．3%，設(shè)備故障月平均占離心鑄管故障比例由8．6%下降到2．3%。

（3）芯架擺臂裝置使用壽命由1個月變?yōu)?個月，降低了設(shè)備故障，因設(shè)備原因引起的粘砂、粘鐵管比例由13．26%下降到9．8%。

（4）減少了拔管鉗的故障，設(shè)備故障月平均占離心機(jī)故障的比例由16．7%降低到6．35%，增加了機(jī)時產(chǎn)量。DNl000管的產(chǎn)量由每小時生產(chǎn)6-7支提高到每小時8-9支；后期實(shí)現(xiàn)管模的最大化利用，降低管模的成本；拔管鉗可旋轉(zhuǎn)拔管，減少拔管張力，避免拔管鉗張力過大導(dǎo)致鑄管承口裂紋。