呂 杰

(銅陵金威銅業(yè)有限公司，安徽 銅陵 244000)

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LOMA立式全連續(xù)鑄造機(jī)夾持系統(tǒng)和飛鋸?qiáng)A緊裝置的改造

呂 杰

(銅陵金威銅業(yè)有限公司，安徽 銅陵 244000)

文章全面分析LOMA立式全連續(xù)鑄造機(jī)設(shè)計(jì)中存在的問題，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況，提出切實(shí)可行的解決方案，對LOMA立式全連續(xù)鑄造機(jī)的夾持系統(tǒng)和飛鋸?qiáng)A緊裝置進(jìn)行改造，徹底解決了不能連續(xù)鑄造的問題。

立式全連續(xù)鑄造機(jī)；夾持系統(tǒng)；飛鋸?qiáng)A緊裝置

2006年，銅陵金威銅業(yè)有限公司從加拿大LOMA公司引進(jìn)了一條立式全連續(xù)鑄造機(jī)生產(chǎn)紫銅鑄錠。鑄錠規(guī)格為640mm×220mm×8000mm和850mm×250mm×8000mm，單個(gè)鑄錠最大重量15t。該全連續(xù)鑄造機(jī)由結(jié)晶器、夾持系統(tǒng)、飛鋸系統(tǒng)(含收屑裝置)、鑄錠頂出裝置、提升卷揚(yáng)裝置、鑄錠稱重裝置、鑄錠表面質(zhì)量檢測翻轉(zhuǎn)輥、卸料輥和電氣控制系統(tǒng)組成。

2009年7月兩次熱負(fù)荷試車，結(jié)晶器均出現(xiàn)反水現(xiàn)象，發(fā)生爆炸；更換國產(chǎn)結(jié)晶器后， 結(jié)晶器反水現(xiàn)象沒有發(fā)生，但是生產(chǎn)出來的鑄錠彎曲現(xiàn)象較嚴(yán)重。通常情況下，一次可連續(xù)生產(chǎn)兩根鑄錠，第一根比較直，第二根開始發(fā)生彎曲，如果繼續(xù)鑄造第三根鑄錠，鑄錠彎曲現(xiàn)象會(huì)很嚴(yán)重，彎曲的鑄錠通過夾持系統(tǒng)和飛鋸?qiáng)A緊時(shí)均會(huì)反過來撬動(dòng)結(jié)晶器，導(dǎo)致結(jié)晶器內(nèi)鑄錠凝殼破裂而出現(xiàn)漏銅事故。

經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)、摸索和論證，本文對LOMA鑄造機(jī)存在的問題及改造方式做詳細(xì)論述。

1 LOMA鑄造機(jī)存在的問題

1.1 夾持輥系統(tǒng)中心不固定

LOMA全連續(xù)鑄造機(jī)的夾持系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、變速箱、萬向傳動(dòng)軸和夾持輥本體4大部分組成。其中夾持輥本體又由4個(gè)夾持輥頭(內(nèi)含8只輥輪)、4只液壓油缸和平面鉸鏈4桿機(jī)構(gòu)組成，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜(圖1)。

夾持輥通過4只液壓油缸將鑄錠夾緊，電機(jī)為恒速電機(jī)，電機(jī)通過變速箱減速，再通過4根萬向軸分別驅(qū)動(dòng)8只輥輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)鑄錠向下移動(dòng)實(shí)現(xiàn)鑄造。

8只輥輪均為主動(dòng)輪，4只夾持輥頭均為浮動(dòng)式，可隨鑄錠側(cè)表面不平整而轉(zhuǎn)動(dòng)。4只液壓油缸也會(huì)根據(jù)壓力的變化伸長或收縮，這樣就會(huì)造成鑄錠向左或向右移動(dòng)。夾持輥的位置距離結(jié)晶器約有3m，油缸較小的移動(dòng)量也會(huì)導(dǎo)致鑄錠上部(結(jié)晶器處)有較大的移動(dòng)。在鑄造第一根鑄錠時(shí)，由于引錠桿兩個(gè)側(cè)面平整，夾持輥頭能較好地貼在引錠桿上，4個(gè)油缸伸長或收縮量很小或基本不動(dòng)，鑄造出來的鑄錠比較直。當(dāng)鑄造出的鑄錠通過夾持輥頭時(shí)，由于兩側(cè)表面不平整，夾持輥頭會(huì)根據(jù)表面情況而帶動(dòng)4只液壓油缸向左或右動(dòng)作，而結(jié)晶器是固定的(即結(jié)晶器的中心是固定的)，一旦鑄錠向左或右移動(dòng)必然會(huì)給結(jié)晶器一個(gè)作用力迫使結(jié)晶器移動(dòng)，移動(dòng)量不大時(shí)，結(jié)晶器內(nèi)的凝殼不會(huì)破裂，但鑄造出來的鑄錠則會(huì)因?yàn)橛透椎淖笥乙苿?dòng)而變形，呈現(xiàn)出小S形；當(dāng)油缸移動(dòng)量進(jìn)一步增大時(shí)，最終會(huì)導(dǎo)致結(jié)晶器內(nèi)鑄錠凝殼破裂漏銅而發(fā)生爆炸事故。

LOMA全連續(xù)鑄造機(jī)夾持系統(tǒng)鑄造出的鑄錠側(cè)面彎曲程度會(huì)逐漸放大，一般情況是第一根鑄錠側(cè)表面有很小的彎曲，第二根鑄錠側(cè)表面有明顯彎曲，第三根鑄錠側(cè)表面彎曲嚴(yán)重，彎曲最大可達(dá)50～70mm，基本上不能再繼續(xù)鑄造了。

通過分析，LOMA夾持輥裝置導(dǎo)致鑄錠彎曲主要有以下兩個(gè)原因：(1)傳動(dòng)過于復(fù)雜。動(dòng)力從電機(jī)到變速箱，再通過4根萬向軸分別傳動(dòng)到8只輥輪，而8只輥輪均為主動(dòng)輪，任何一個(gè)環(huán)節(jié)的誤差均會(huì)導(dǎo)致向下拉拔的速度不均勻，從而導(dǎo)致鑄錠側(cè)向彎曲；(2)4只油缸浮動(dòng)。理論上，油缸浮動(dòng)可以適應(yīng)鑄錠側(cè)表面微小的彎曲，但由于8只輥輪直徑較大(直徑達(dá)400mm)，加上4只油缸壓力均相同，實(shí)際上并不能補(bǔ)償鑄錠側(cè)表面微小的彎曲，反而因同時(shí)存在8只輥輪會(huì)擴(kuò)大彎曲的效果。

1.2 飛鋸?qiáng)A緊裝置的中心與夾持系統(tǒng)的中心不一致

飛鋸的夾緊裝置也是通過4只油缸來夾緊鑄錠。上、下各一對油缸，其中一側(cè)的油缸伸出到一定的位置即被固定，另一側(cè)油缸伸出直到夾緊鑄錠后才停止。因此，飛鋸安裝時(shí)，固定側(cè)油缸的位置要根據(jù)結(jié)晶器的中心來確定。當(dāng)鑄造長度達(dá)到設(shè)定值(8m)時(shí)，飛鋸油缸開始夾緊鑄錠進(jìn)行鋸切。

LOMA鑄造機(jī)夾持輥和飛鋸均是側(cè)面夾持，理論上要求夾持輥的中心與飛鋸4只夾緊油缸的中心需絕對同心，但實(shí)際上由于鑄錠側(cè)表面尺寸有微小變化(2～3mm的差別)，且4只油缸的浮動(dòng)，導(dǎo)致夾持輥中心與飛鋸中心不同心。飛鋸鋸片距離夾持系統(tǒng)的高度約有4m， 距離結(jié)晶器的位置達(dá)7m以上。鋸切第一根鑄錠時(shí)，由于其側(cè)面較平直，飛鋸油缸的夾緊對鑄錠的移動(dòng)量較小，對鑄造的影響不大。而第二次鋸切時(shí)，由于鑄錠表面有彎曲，使鑄錠偏離了鑄造中心，即偏離了結(jié)晶器的中心，反饋至結(jié)晶器處，鑄造出的鑄錠就會(huì)產(chǎn)生較大的彎曲， 而這個(gè)彎曲到夾持輥裝置時(shí)由于夾持輥裝置的擴(kuò)大作用而使彎曲更大。飛鋸油缸的夾緊再次加大中心的偏離而使鑄錠的彎曲繼續(xù)擴(kuò)大。以此循環(huán)彎曲會(huì)越來越大，最終無法鑄造。

由于存在上述設(shè)備缺陷，只能按每小班2根鑄錠生產(chǎn)(每天6根)，無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。一是產(chǎn)品質(zhì)量不能保證，特別是氧含量的控制無法保證；二是每班要更換引錠桿和連接螺栓(均是紫銅制)，浪費(fèi)人力物力，增加生產(chǎn)成本(每個(gè)引錠桿和連接螺栓需960元)；且引錠桿頻繁更換，吊裝存在重大安全隱患。

2 改造方案

針對上述分析，我們認(rèn)為根本的解決方法是要保證結(jié)晶器和鑄錠的中心線重合，避免鑄錠中心線發(fā)生漂移現(xiàn)象。由于結(jié)晶器的位置是固定的，其中心線的位置也是固定的，要保證二者中心線重合，需解決影響鑄錠中心線漂移的兩個(gè)因素，一是夾持系統(tǒng)，二是飛鋸?qiáng)A緊裝置。

現(xiàn)有夾持系統(tǒng)中，液壓缸有壓縮性且是浮動(dòng)的，故不能保證鑄錠中心線不變，需采用機(jī)械式的剛性夾緊。我們采用的方法是，一側(cè)采用機(jī)械固定定位，其定位尺寸與結(jié)晶器的一側(cè)重合；另一側(cè)機(jī)械夾緊，保證鑄錠中心與結(jié)晶器中心穩(wěn)定重合(圖2)。

圖2Fig.2

解決飛鋸?qiáng)A緊造成鑄錠中心偏移的方法，可由側(cè)面夾持改成大面夾緊，該方法一是避免了鑄錠的中心發(fā)生偏離；二是容易實(shí)現(xiàn)，無需對整個(gè)飛鋸系統(tǒng)作大的改造(圖3)。

圖3Fig.3

具體改造方案為，將原有液壓缸夾緊機(jī)構(gòu)改造為一側(cè)固定，但可根據(jù)鑄錠規(guī)格(640mm和850mm寬)結(jié)合結(jié)晶器中心來調(diào)整；另一側(cè)采用電機(jī)蝸輪蝸桿減速箱進(jìn)給機(jī)構(gòu)推進(jìn)夾緊鑄錠。飛鋸?qiáng)A緊機(jī)構(gòu)的夾緊位置調(diào)整至鑄錠的大面，避免了飛鋸?qiáng)A緊造成鑄錠中心的偏離。

改造前，鑄造時(shí)夾持系統(tǒng)均需使用引錠桿和引錠螺栓放入結(jié)晶器內(nèi)，使用框式水平儀找正引錠桿的垂直度。改造后，只需將鑄錠(同規(guī)格的)吊入夾持系統(tǒng)升入結(jié)晶器內(nèi)即可鑄造。鑄造停止后，鑄錠可以不用取出，留在結(jié)晶器內(nèi)作為下次鑄造的引錠桿。

3 結(jié)束語

自2013年7月設(shè)備改造成功后至今，整個(gè)鑄造機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了連續(xù)生產(chǎn)，日產(chǎn)最高可達(dá)140t，設(shè)備運(yùn)行正常，鑄錠平直，不僅解決了公司鑄錠需求，且外銷國內(nèi)幾大銅加工廠，為公司創(chuàng)造了巨大效益。

Revamping of Clamping System and Flying Saw Clamping Mechanism of LOMA Continuous Vertical Billet Casting Line

Lü Jie

(Tongling Jinvi Copper Corp., Tongling 244000, China)

The paper presented a comprehensive analysis of the problems existing in the design of LOMA continuous vertical billet casting line; it put forward practical solutions for revamping the clamping system and flying saw clamping mechanism, thus enabling the casting line to implement continuous casting.

continuous vertical billet casting line; clamping system; flying saw clamping mechanism

2014-12-22

TG233

B

1671-6795(2015)03-0044-02