陳學(xué)文 （天津鋼鐵集團(tuán)有限公司煉鋼廠，天津 300301)

方坯連鑄機(jī)冷床液壓系統(tǒng)改造

陳學(xué)文 （天津鋼鐵集團(tuán)有限公司煉鋼廠，天津 300301)

在方坯連鑄生產(chǎn)過(guò)程中，為步進(jìn)式冷床動(dòng)梁升降油缸提供壓力油的同步馬達(dá)故障率高、維修時(shí)間長(zhǎng)、維修成本高，針對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行了故障分析，提出了冷床液壓系統(tǒng)改造方案。通過(guò)利用原有元件改變同步馬達(dá)的供油位置，從而改善了同步馬達(dá)的工作條件。該方案利用較少的改造成本提高了設(shè)備作業(yè)率，降低了生產(chǎn)成本，產(chǎn)生了較高的經(jīng)濟(jì)效益。

方坯連鑄機(jī) 步進(jìn)式冷床 活動(dòng)梁 升降油缸 同步馬達(dá)

1 引言

步進(jìn)式冷床是方坯連鑄生產(chǎn)線不可缺少的設(shè)備之一，具有運(yùn)輸及緩冷鋼坯，減少鋼坯變形及表面劃痕的功能。目前該設(shè)備廣泛應(yīng)用于方圓坯連鑄機(jī)，其重要參數(shù)是承載能力、床身長(zhǎng)度、移動(dòng)速度，這些參數(shù)對(duì)連鑄生產(chǎn)線的產(chǎn)量及鋼坯的冷卻溫度有很大影響。步進(jìn)式冷床主要由固定梁、活動(dòng)梁、升降油缸、平移油缸、同步馬達(dá)及液壓系統(tǒng)等組成，通過(guò)活動(dòng)梁的舉升、前進(jìn)、下降、后退完成一個(gè)工作循環(huán)，鋼坯在冷床上移動(dòng)一步，移動(dòng)的步長(zhǎng)由平移油缸的行程控制。為滿足鋼坯長(zhǎng)度要求，采取兩組冷床并列方式，每組冷床寬度為4 650 mm，兩組冷床之間距離為1 600 mm，每組冷床的動(dòng)梁均有升降油缸及平移油缸，要求兩組動(dòng)梁的升降及平移動(dòng)作同步。在使用運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)許多問(wèn)題亟需解決，如液壓系統(tǒng)振動(dòng)大沖擊、噪音大、漏油嚴(yán)重等問(wèn)題，嚴(yán)重制約著生產(chǎn)的正常運(yùn)行，同時(shí)造成嚴(yán)重的浪費(fèi)，因此決定對(duì)其進(jìn)行改造。

2 冷床液壓系統(tǒng)概況

冷床的動(dòng)作主要是動(dòng)梁的平移和升降是靠液壓驅(qū)動(dòng)來(lái)完成的，這里主要研究動(dòng)梁的升降。其原理是：液壓泵輸出的壓力油流經(jīng)2個(gè)控制元件（比例閥)，分別輸送給2組液壓缸（每組兩個(gè)液壓缸)，每組液壓缸分別驅(qū)動(dòng)一組動(dòng)梁。原系統(tǒng)在每組油缸下腔油路上設(shè)置1臺(tái)同步馬達(dá)，確保動(dòng)作同步、平穩(wěn)。從使用中可以看出，振動(dòng)、沖擊、噪音、漏油等現(xiàn)象頻繁發(fā)生在同步馬達(dá)處。

3 故障分析

冷床同步馬達(dá)在工作過(guò)程中經(jīng)常有漏油現(xiàn)象發(fā)生，影響生產(chǎn)正常進(jìn)行。造成同步馬達(dá)漏油的原因主要有：（1)同步馬達(dá)制造質(zhì)量缺陷;（2)使用不當(dāng);（3)工況條件差。

同步馬達(dá)為JAHNS生產(chǎn)的MTO-4-150-EA9同步馬達(dá)，4聯(lián)結(jié)構(gòu)，每聯(lián)排量q=150 ml/r;每2聯(lián)為一只動(dòng)梁升降油缸無(wú)桿腔供油，單只油缸流量Q1=430 L/min，則同步馬達(dá)轉(zhuǎn)速 n=Q1×103/2q=1 433 r/min，接近同步馬達(dá)的極限轉(zhuǎn)速。JAHNS為國(guó)際知名品牌，其產(chǎn)品質(zhì)量可靠，在使用過(guò)程中對(duì)油品的清潔度控制嚴(yán)格，達(dá)到NAS7級(jí)，因此造成同步馬達(dá)故障是因?yàn)槠涫褂脡毫Ω摺⑥D(zhuǎn)速高。下面對(duì)其壓力進(jìn)行計(jì)算。

3.1 步進(jìn)式冷床的主要參數(shù)

3.2 冷床升降機(jī)構(gòu)受力分析

動(dòng)梁導(dǎo)輥受力分析見(jiàn)圖1。

圖1 動(dòng)梁導(dǎo)輥受力圖

圖2 動(dòng)梁升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)受力簡(jiǎn)圖

將以上數(shù)值帶入式（3)，得出P1=13.1 MPa。

同步馬達(dá)的壓力損失約為1.2 MPa，則同步馬達(dá)入口壓力為14.3 MPa，幾乎已達(dá)到系統(tǒng)極限壓力，印證了前面的論述。

4 改造方案

通過(guò)故障分析可知該處發(fā)生故障的最重要原因是系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在問(wèn)題，致使同步馬達(dá)的使用工況差，故障頻發(fā)，因此需改善其工作況。由于同步的需要，我們過(guò)去在連接油缸下腔的油路上設(shè)置了同步馬達(dá)，使系統(tǒng)成為進(jìn)油主動(dòng)同步回路。但由于其流量、壓力等參數(shù)值很高，造成該設(shè)備負(fù)荷很大，從而出現(xiàn)以上弊端。為了消除所存在的問(wèn)題，我們把同步馬達(dá)放置在與油缸上腔相連的油路上，對(duì)回油實(shí)施控制，形成回油同步控制回路。即將同步馬達(dá)放在動(dòng)梁升降缸的有桿腔，動(dòng)梁上升時(shí)同步馬達(dá)只起到收集回油流量的作用，而不承受負(fù)載力，因而同步馬達(dá)的工作壓力為馬達(dá)的壓力損失與比例閥節(jié)流口壓力損失之和，約為4.5 MPa。動(dòng)梁下降時(shí)，由于設(shè)備自重的原因，液壓系統(tǒng)幾乎不用提供動(dòng)力，故系統(tǒng)只對(duì)同步馬達(dá)提供開(kāi)啟平衡閥所需的控制油壓，壓力約為5 MPa。綜上所述，液壓馬達(dá)所承受的液壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于改造前的14.3 MPa。動(dòng)梁升降缸有桿腔流量為Q2=210 L/min，同步馬達(dá)每聯(lián)排量q=150 ml/r，則同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)速n=Q2×103/2q=700 r/min;其轉(zhuǎn)速低于改造前的n=1 433 r/min?？梢?jiàn)將同步馬達(dá)放在動(dòng)梁升降缸的有桿腔將極大降低其工作壓力及轉(zhuǎn)速，改善其工作條件。

5 結(jié)束語(yǔ)

冷床液壓系統(tǒng)改造后運(yùn)行3個(gè)月，未出現(xiàn)因同步馬達(dá)故障而停機(jī)。與以前每月停機(jī)一次相比，維修成本降低，同步馬達(dá)的購(gòu)置成本為10萬(wàn)元，維修成本1.5萬(wàn)元/次，按照維修6次需更換新馬達(dá)計(jì)算，可節(jié)約38萬(wàn)元/年;同時(shí)大幅度減少了故障停機(jī)時(shí)間，提高了連鑄機(jī)的工作效率，且極大降低了該處的消耗，由此產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^客觀。

[1]章宏甲.液壓與氣壓傳動(dòng)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2001.

[2]左健民.液壓與氣壓傳動(dòng)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[3]楊培元.液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2001．

[4]何存興.液壓元件[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1983.

[5]鄧昭明.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京:高等教育出版社，2003.

[6]朱新才，周秋沙.液壓與氣動(dòng)技術(shù)[M].重慶:重慶大學(xué)出版社，2003.

beam,lifting cylinder,synchronous motor

Modification of Hydraulic System of Billet Caster Cooling Bed

Chen Xuewen

The synchronous motor providing pressurized oil for pusher type cooling bed lifting cylinder showed frequent failure,long maintenance time,high maintenance cost during billet casting production.The failure was analyzed and a modification plan for the hydraulic system of cooling bed was proposed.The original components were utilized to change the supply position of the synchronous motor so as to improve motor working condition.The proposal made use of less modification cost to increase equipment availability,lower production cost and yield high economic benefit.

billet caster,pusher type cooling bed,movable

（收稿 2011-11-20 編輯 苗龍軍)

陳學(xué)文，高級(jí)工程師，畢業(yè)于天津理工大學(xué)機(jī)械系，現(xiàn)任天津鋼鐵集團(tuán)有限公司煉鋼廠設(shè)備廠長(zhǎng)。