铸管厂铸铁机专用液压倾翻装置.pdf

2 0 1 4 年第 2 期 2 0 1 4年4月 铸造设备与工艺 F O U N D R Y E Q U I P M E N T A N D T E C H N O L O G Y A p r ． 2 0 1 4 5 1o 2 铸造设备 铸管厂铸铁机专用液压倾翻装置 朱镇钟 圣戈班 马鞍山 管道系统有限公司， 安徽 马鞍山 2 4 3 0 5 2 摘 要 传统铸管行业内铸铁机采用铸造起重机浇铸， 不仅影响铸管生产， 成为瓶颈， 也降低了铸造起重机 的寿命和增加了维修成本， 同时飞溅及铁损也比较大， 生产成本增加而且安全性较差。因此结合实际生产工艺及 布局和铸铁机的生产能力， 对现有的倾翻装置的形式进行研究， 从成本、 安全、 操作、 维护等方面分析其优劣， 最 终采用液压倾翻装置。 本文详细介绍了该液压倾翻装置的结构组成及各功能单元， 给出了装置相关的技术参数。 设计时主要对该装置的安全性、 可靠性及操作方便性进行重点研究， 特别是安全钩， 摇架以及液压系统等方面。 该倾翻装置投入使用后， 彻底地解放 了铸造起重机， 减少了铁损， 大大提高了浇铸安全性， 创造了较好的经济效 益， 为相关的研究设计提供一定的参考价值。 关键词 铸管； 铸铁机 ； 铁水包； 液压倾翻装置； 设计 中图分类号 T G1 4 3 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 4 6 6 9 4 2 0 1 4 0 2 0 0 1 4 0 4 Hy d r a u l i c Ti l t i ng De v i c e f o r Ca s t i ng Ch a i n i n Duc t i l e I r o n Pi pe l i n e s ZH U Zhe n on g S a i n t G o b ain M AS P ip e l i n e s C O ． ， L T D ． ， An h u i Ma a n s h a n 2 4 3 0 5 2 ， C h i n a Ab s t r a c t I n t h e d u c t i l e i r o n p i p e l i n e s i n d u s t ， c a s t i n g c h a i n i s c a s t e d b y c a s t i n g c r a n e ．I t n o t o n l y a ff e c t s c a s t i n g p i p e s p rod u c t i o n a n d b e c o me s a b o t t l e n e c k， b u t a l s o r e d u c e s t h e c a s t i n g c r a n e l i f e a n d i n c r e a s e s ma i n t e n a n c e c o s t s ． Me a n wh i l e s p l a s h i n g a n d i ron l o s s i s r e l a t i v e l y l a r g e ， i n c r e a s e s p r o d u c t i o n c o s t s a n d u n s a f e t y ． C o mb i n e d w i t h t h e a c t u al p r o d u c t i o n p r o c e s s ， l a y o u t a n d c a s t i r o n p rod u c ti o n c a p a c i t y， t h e e x i s t i n g t y p e s o f t i l t i n g d e v i c e Ar e s t u d i e d i n t h e i r a d v a n t a g e s a n d d i s a d v a n t a g e s ， i n c l u d i n g c o s t ， s a f e t y， o p e r a t i o n， ma i n t e n a n c e a n d e t c ．a n d fi n a l l y t h e h y d r a u l i c t i l t i n g d e v i c e i s d e s i g n e d ．An d t h e n t h e s t r u c t u r e a n d v a ri o u s f u n c t i o n a l u n i t s a r e i n t r o d u c e d ， a s w e l l a s t h e d e v i c e r e l a t e d t e c h n i c a l p a r a me t e r s a r e p r o v i d e d ．An d t h e d e s i g n o f t h e d e v i c e i s f o c u s e d o n p ri ma ri l y t h e s a f e t y， r e l i a b i l i t y a n d e a s e o f o p e r a t i o n ， e s p e c i all y s a f e t y h o o k， c r a d l e a n d h y d r a u l i c s y s t e ms ． Aft e r t h e t i l t i n g d e v i c e i s p u t i n t o u s e， c a s t i n g c r a n e c o mp l e t e l y i s l i b e r a t e d ， t h e i r o n l o s s i s r e d u c e d， a n d t h e c a s t i n g s a f e t y g r e a t l y i s i mp r o v e d ． An d e c o n o mi c e ff i c i e n c y i s r e a l i z e d b e e r ， a n d i t c a n b e r e f e r e n c e s t o r e l e v a n t r e s e a r c h ． Ke y wo r d s c a s t i n g p i p e ， c a s t i n g c h a i n ， i r o n l a d l e， h y d r a u l i c t i l t i n g d e v i c e ， d e s i g n 现在大型铸管生产行业内， 都配备有高炉和铸 铁机， 铸铁机是铸管生产工艺的辅助设备， 在炼铁 铸管生产不平衡的情况下， 将高炉多余的铁水用于 铸成生铁块。 在传统 的铸铁机车间工艺设计 中， 铁水 的倒运 和浇铸一般都采用铸造起重机。 但现在根据现场情 况和车间布置 ， 以及通过对现有 的倾 翻方式和工艺 流程的研究，采用液压倾翻装置来代替现有的5 0 t 行车来进行浇铸。不仅满足了铸铁机的生产工艺要 求 ， 而且大幅降低工程投资， 安全可靠 ， 占地面积 小 ， 占用空间低 ， 使铸铁车间的设备布置更加紧凑 ， 收稿 日期 2 0 1 3 0 9 2 6 作者简介 朱镇钟 1 9 7 9 一 ， 男 ， 机械工程师， 硕士研究生 ， 主要从事 机械设计及工程项 目管理。 1 4 更加合理 ， 流量稳定 ， 飞溅小 ， 铁损小 ， 大大解放 了 5 0 t 行车和消除了整个铸管车间的生产瓶颈。经过 三年多的生产实践证明， 取得预期效果。 1 生产流程和工艺平面布置 1 ． 1 生产 流程 高炉 、 混铁炉 、 铸铁机 、 电炉都在 同一跨厂房 内，高炉生产 的铁水利用 5 0 t 行车倒运的混铁炉 内， 然后把混铁炉内的铁水利用 5 0 t 行车倒运到感 应电炉内。在满足铸管生产能力的前提下， 利用5 0 t 行车把高炉多余 的铁水用于铸铁机生产 。但当使用 倾翻装置时， 5 0 t 行车只要把装满的铁水包放置在 倾翻装置上， 5 0 t 行车就可以自由地在高炉、混铁 炉、 感应电炉之间运行。等铁水包倾翻浇铸完毕后， 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 铸 造 设 备 与 工 艺 2 0 1 4 年第2 期 铁机浇铸口处， 利用现有行车把铁水罐装人倾翻装 置， 利用液压系统控制倾翻工作 ， 这样彻底解放了 现有 5 0 t 行车， 使现有生产流程更合理更有效率。 采用液压倾翻装置后 ， 铸铁间的设备布置更加 紧凑 ， 更加合理 ； 相较冶金 吊车倾翻 ， 液压倾翻投资 节省 5 0 ％以上 。相对 电动卷扬倾翻和冶金 吊车 ， 液 压倾翻装置操作简便 ，而且铁水包翻转过程平稳 、 安全。 液压倾翻装置运行成本低、 设备损耗小， 维护 简单方便 。 3 液压倾翻装置 3 ． 1 液压倾 翻 装置 结构 液压倾翻装置如图 3所示 ，主要 由机 械系统 固定支座 1 、 倾翻摇架 2 、 倾翻液压缸 3 、 锁 紧装置 4 、 转角测量器 、 缓冲器 5 、 液压系统和电气控制系 统组成[ 3 1 。 固定支座为一焊接结构件 ， 通过地脚螺栓 固定 在基础上 ， 用于承担铁水 包 铁水 、 倾翻摇架 的 自 重及倾翻过程 中的力矩 。倾翻用液压缸的支座和缓 冲器也通过螺栓与 固定支座连接 。 倾翻摇架为一焊接结构件 ， 整体为“ 且 ” 形 ， 两侧 面各有一个立柱和一个“ F ” 形梁 ， 分别与底部框架连 成一个整体 ， 通过螺栓与固定支座上的铰连 。底部 框架是一个放置铁水包的平面， 其上设有四个带斜 度 的导 向座 ， 以便铁水包就位时的定位与导向l 5 l。在 铁水包挂轴的相对应高度处设有两个挡板 ， 也带有 导向， 这样放铁水包很方便 。如图 3所示 。 需要进行倾翻时， 液压缸在液压系统 的驱动下 1 6 推动“ F ” 形梁 ， 从而使整个摇架绕着铰接点转动 ， 带 动铁水包翻转。为了防止铁水包在转过 9 0 。 后向下 滑动 ， 在倾翻摇架底部框架上正对副钩挂耳处设有 安 全挂 钩 ， O 。 时安全 挂 钩被拨动机构拨开脱 钩 ，可进行铁水包的起 吊； 当转过 9 0 时安全挂 钩在弹簧作用下将副钩 挂耳钩住阻止铁水包下 滑 ，确保铁水包安全倾 翻。如图 4所示。 3 ． 2倾 翻 装 置 液 压 系 统． 图 4倾翻装置三维图 铁水包倾 翻装置液压 系统是驱动铁水包倾翻 并进行控制 的专用液压系统 ， 铁水包倾翻装置架是 由 2个对称 的液压缸将 台架倾转 直至铁水倒人铸 模 ， 之后 自动复位 铁水包随之倾转 ， 具有液 压缸 在任意位置定位 的功能。由于液压缸的工作对象是 承载 3 0 t 铁水 的铁水包倾 翻装置 ， 因此 ， 对液压控 制的安全性 、 可靠性 的要求是很严格的 ， 为此 ， 根据 工艺要求 ， 设备情况和一些特殊故障 如单缸工作 ， 突然停 电 ， 管路 破裂 的要求 ， 从液 压系统 的设 计 上 ， 确保了液压缸安全可靠的工作 。 为了使液压缸能够锁停在任意位置 ， 即使是软 管破裂也能使液压缸锁定在 当前位置 。为此 ， 将液 控单向阀直接安装在液压缸上 ， 液压缸上还装有平 衡阀， 在液压缸下降时， 平衡阀作用于液压缸的负 载 回转 台重力和液压推力同向 。每个液压缸上还 1 一 固定支座 ； 2 一 倾翻摇架 ； 3 - 倾翻液压缸 ； 4 一 锁 紧装置 ； 5 一 缓冲器、 转角测量器； 6 一 安全挂钩； 7 一 铰接点。 a 原始状态 图 3 倾翻装置结构 组成 图 b 倾翻状 态 装有 3个安全溢流阀，当作 用在液压缸上的负载突然超 载时 ，对液压缸进行安全保 护。 液压控制阀台是用来控 制倾翻装置液压缸的平稳升 降， 并在故障状态时 ， 能够控 制液压缸，使铁水包倾翻装 置安全复位。为了保证在铁 水倾倒过程的匀速性和油缸 速度无级可调 ，采用带反馈 的电液 比例换 向阀进行控 制 。 控制阀装置上设有停 电 或故障状态下液压缸复位回 路 。 发生停电时， 在控制阀装 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 4 年第 2 期 朱镇钟 铸管厂铸铁机专用液压 倾翻 装置 铸造 设备 与工 艺 置上手动操纵三通球阀使蓄能器的液压油打开液 控单向阀， 以便利用倾翻装置的重力使液压缸下降 复位。另外系统在故障状态 如停泵 时， 手动操纵 电磁换向阀， 以靠倾翻装置的重力使液压缸下降复 位。液压缸上装有停电或故障时， 使液压缸复位的 液压单向阀， 截止阀和单向阀。 另外 ， 为 了防火考虑 ， 液压系统工作介质采用 脂肪酸酯类液压油。 3 ． 3 液压倾翻装置技术参数 倾翻速度按照铁水流量 1 ．6 ff m i n 设计， 确保恒 定流量倾翻f 1 8 ． 7 5 mi n 。对应液压缸速度及倾翻角 度曲线如图 5 所示。 倾翻角， 。 图 5 油缸速度 与倾翻角 曲线 图 通过详细设计和计算， 3 0 t 铁水包的液压倾翻 装置的主要技术参数如下所示 ①铁流速度 1 ．6 t ／ m in ； ②满载倾翻时间 1 8 ．7 5 ra i n ； ③ 回程时间 2 m i n ； ④最大倾翻角度 9 5 。； ⑤液压缸缸径 2 0 0 m m ； ⑥液压缸行程 2 1 6 0 m m； ⑦最大压力 1 8 M P a ． 4 结束语 3 0 t 铁水包液压倾 翻装置投入使用 3年后 ， 运 行状况 良好 ， 既提高了铸铁机的生产能力， 也使混 铁炉的工艺流程满足铸管厂的生产需求 ，而且 5 0 t 行车不再是一个瓶颈。同时每个月能节省 3 3万元。 通过实践 检验证 明 ， 该设计是成功 的， 能够在本行 业内或相近行业推广。 参考文献 [ 1 ] 阮建波， 李继远． 关于铸铁机系统设计的若干问题E J ] ． 炼铁， 2 0 0 9 ， 2 8 4 5 0 5 2 ． [ 2 ] 王国其． 铸铁机专用大容量铁水包倾翻卷扬机设备介绍 [ J ] _ 四川冶金， 2 0 1 1 ． 3 3 6 6 8 7 0 ． [ 3 ] 梁 辉． 钢水罐倾翻装置[ J 』 ． 重工与起重技术． 2 0 1 1 ． 3 0 2 1 5 1 7 ． [ 4 ] 乔中华 王海栓． 铁水预处理罐倾翻装置配置方法 [ J ] ． 冶金矿 山与冶金设备， 1 9 8 9 1 2 3 2 5 ． [ 5 ] 张微， 关世武．钢包倾翻装置结构改进设计[ J j _ 冶金设备管理与 维修。 2 0 1 1 6 2 6 2 7 ． 上接 第 1 3页 图 1 8改进后浇注系统 易于被分 开成小块 ， 不易在抛 丸机 内形成堵件 4 结论 1 通过改进型板上排气片结构、螺钉连接结 构 ， 型板托框上销套结构来彻底消除排气片跑铁水 形成的抛丸机堵件问题 。 2 通过改进抛丸机 内部鳞板结构和更换新 的 鳞板来解决 G F连续式抛丸机的卡件问题。 3 通过改进 曲轴铸件的浇注系统的分件结构 来解决 由浇注系统造成 的堵件问题。 通过上述改进彻底消除了 G F连续式抛丸机堵 件卡件问题， 达到了消除安全隐患 ， 有效地降本增 效的 目的 ， 并取得 了良好 的经济效益 ， 参考文献 [ 1 ] 黄桦 ， 陈之伟 ． D I S A水平 分型造型线错箱垫箱问题研究和解决 [ J ] ．铸造设备与工艺 ， 2 0 1 2 1 2 2 2 2 3 ． [ 2 ] 吴 光峰． 铸 造工艺工 装设计 手册 [ M] ． 北京 机械 工业 出版社 ， 1 9 8 9 ． [ 3 ] 姜峰 ， 李方义， 李剑峰， 等． 装载机销轴磨损历程分析及其改进 [ J ] ．润滑与密封 ， 2 0 0 7 7 1 3 2 1 3 5 ． [ 4 ] 吴光峰． 铸造工艺工装设计手册[ M] ． 北京 机械工业出版社， 1 9 8 9． [ 5 ] 王智平， 杨磊， 肖荣振， 等．基于Ma g m a s o K 铸造过程的计算机辅 助设计[ J j _新技术新工艺， 2 0 0 7 0 9 5 2 5 4 ． 1 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m