时间：2022-04-17 10:53:53
【摘 要】针对莱钢特钢事业部银前5#连铸机的浸入式大包水口控制系统进行升级改造、用液压控制取代人工机械控制，改造后产品合格率有了很大提高，同时有效减低了工人的劳动强度，满足了生产要求。
【关键词】大包水口；液压传动；自由度；升级改造
前言
莱钢特钢事业部连铸二车间5#连铸机于2005年7月投产，年产能120万吨，主要生产45#、20CrMnTi、Q235、Q245D等优钢、普钢于一体的多功能连铸机。
为不断适应市场，推进产销研一体化进程要求，对产品质量要求不断提高。但是由于该连铸机设计配置较低，浸入式大包水口控制系统仍然采取传统的人工机械控制，操作困难、对中精度底等问题制约了铸坯质量的进一步提升，容易出现钢水氧化、氢含量超标和漏钢等缺陷，严重影响了产品质量。检修中心联合特钢事业部根据实际生产情况，提出了对5#连铸机浸入式大包水口控制系统进行升级改造的方案。
1 设备存在问题
特钢事业部连铸二车间5#连铸机大包水口架设系统，由三点串联作为支点、把持器、配重组成。采用了机械传动的杠杆原理。，并且在设计中存在以下问题。
（1）在紧急事故处理过程中，瞬间关死时剪切力较大，配种给予的压力较小且杠杆易出现颤动受力不均，造成水口关不死、脱落、溢钢等进一步恶化的情况。
（2）大包水口与钢包水口接触面受力不均匀，且存有冷钢，操作不当经常造成钢水进入空气被氧化。
（3）大包水口采用的杠杆原理，每一炉需要摘下、增加配重100公斤每30分钟一次，职工的劳动强度较大。
（4）由于处在高温环境中，开放式支点润换比较困难阻力较大，易出现卡死，机械装置操作难度较大。
（5）大包水口把持器采用的是固定式螺纹钢套圈，接触方式是线，接触自定心功能较差，经常出现溢钢的现象。
2 改造方案
通过论证，得知液压系统具有、维护简单、备件为标准件易于更换的特点。因此将5#连铸机浸入大包水口把持器改造为液压控制。具体方案如下：
（1）控制系统用液压控制取代机械控制，各部位受力均匀。（下图1为液压原理图）
图1液压控制部分原理图
（2）将大包水口液压缸与水口放在水口同侧，动力和受力在支点同侧，解决了的压力较小且杠杆易出现颤动受力不均，造成水口关不死、脱落、溢钢等进一步恶化的情况。（下图2为改造后机械部）
图2大包机械部分原理图
（3）操作液压换向阀手动控制，大大降低职工的劳动强度。
（4）对打包水口把持器进行改造，将开放式封闭式支点封闭式，加工油孔进行把脂注入。
（5）将大包水口把持器承载一侧，由固定式改造为快换式确保水口托圈无冷钢，解决只能在停机时间里更换把持器的被动局面。
（6）将水口托圈由固定式螺纹钢套圈，接触方式是线，改造为带锥度的面接触，不但受力均匀而且具有自定心功能，杜绝操作不当经常造成钢水进入空气被氧化。
3 液压缸及阀件的选择
根据车间备件及现场情况，直接从旋转接头接入。泵的型号：PVH074R，压力系统13MPa。
3.1 液压缸参数确定
5#机浸入大包水口自重60kg，大包水口臂自重130kg，紧急状态下的关闭水口横向剪切所需压力80kg，再考虑摩擦力。因此液压缸提升力：
F1=mg=300kg×9.8=2940kg
L1=2.6m
Lmin=0.2m
Fmax Lmin= F1 L1
Fmax = F1 L1/ Lmin
=2940kg×2.6m÷0.2m
=38220kg
油缸无杆腔的有效作用面积为：
A1=Fmax/P=38220/13=2940mm2
油缸直径
根据公式A=∏（D/2）2
D理论=61.20mm
D实际=K D理论=1.2×61.2mm=73.44
根据标准选择缸径为?=80mm，杆径为?=56mm的液压缸。根据浸入式大包水口工作限位，液压缸的高度H=220mm，因此液压缸的行程为280mm，所选液压缸的型号为?=80mm/?=56mm—280mm。
3.2 液压阀的选择
（1）根据升降速度要求，所以油缸所需最大流量要求，选用VICKERS的手动换向阀型号为：DG17V-3-6N-60
3.3 主要技术参数
工作压力：11.5MPa
设计压力：25MPa
测试压力：37.5MPa
上升 t= 18.6 s
下降 t= 5.6s
速度 V=50 mm/s
4 结论
（1）改造以来水口加设成功率为100%，大大降低了职工的劳动强度，节约维修成本。
（2）实现了紧急状态下的大包水口滑板自闭率为100%，水口平稳关闭溢钢率为零，有效预防了生产事故的恶化
（3）由于能浇铸状态下实现全保护，杜绝了钢水生产过程中的氧化。铸坯生产合格率提高了0.28%。
参考文献：
[1]范存德，液压技术手册.辽宁科学技术出版社，2010.
[2]梁剑和，液压与气动技术.华南理工大学出版社，2004
[3]雷天觉.新编液压手册.北京；理工大学出版社，1998.
作者简介：
龙启雨（1981—），男，山东枣庄人，本科，助理工程师，机械专业（流体控制方向），毕业于内蒙古科技大学，山东钢铁集团股份有限公司。