黃新高,蘇柏林,張 研
(河南安鋼集團(tuán)永通球墨鑄管有限責(zé)任公司,河南 安陽 4 551333)
公司DN700-1 000 mm 離心機(jī)是離心球墨鑄鐵管生產(chǎn)線的主要關(guān)鍵設(shè)備之一。其工作原理為:將熔煉合格的鐵水澆入旋轉(zhuǎn)的鑄型中,在離心力的作用下成形、凝固而獲得鑄件。使用過程中發(fā)現(xiàn):管模托輪軸承的滾珠和滾道磨損快,管模插口易振動(dòng);拔管鉗拔管時(shí)摩擦力不夠,鉗塊經(jīng)常與鑄管承口脫離;接管動(dòng)作速度慢,生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)間長(zhǎng);機(jī)身行走不穩(wěn),導(dǎo)致鑄管管重誤差大。這些問題嚴(yán)重制約鑄管產(chǎn)量和質(zhì)量的提高。為此經(jīng)過多次分析與論證,圍繞鑄管管重控制,延長(zhǎng)設(shè)備零件壽命,縮短生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)間,設(shè)備高效穩(wěn)定運(yùn)行的主題,對(duì)該機(jī)組的水冷離心鑄管機(jī)托輪、拔管機(jī)、接管裝置、機(jī)身行走液壓系統(tǒng)等項(xiàng)目進(jìn)行了技術(shù)改造。改造完成后,通過1 年多的運(yùn)行檢驗(yàn)表明,改造效果顯著,設(shè)備主要性能指標(biāo)及鑄管產(chǎn)量和管重有了較大改善。
1.1.1 托輪改造前存在的問題
原托輪設(shè)計(jì)采用21320CC 調(diào)心滾子軸承,采用EMH8/H10 型機(jī)械密封,托輪安裝于離心機(jī)的機(jī)身內(nèi)支撐管模旋轉(zhuǎn),浸泡在壓力0.3 MPa~0.35 MPa、溫度25℃~60 ℃水中。使用過程中發(fā)現(xiàn),原托輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理,軸承設(shè)計(jì)擺動(dòng)偏差最大為1°,安裝密封處擺動(dòng)偏差為0.87 mm.機(jī)械密封要求密封安裝位軸外徑110 mm 時(shí),安裝機(jī)械密封的輪殼軸向竄動(dòng)量≤0.3 mm,表明安裝密封處擺動(dòng)偏差>安裝機(jī)械密封的輪殼軸向竄動(dòng)量是造成托輪內(nèi)腔及軸承處進(jìn)水、軸承壽命短的直接原因,并且托輪易產(chǎn)生徑跳,導(dǎo)致管模插口易振動(dòng),造成管子插口經(jīng)常橢圓。據(jù)統(tǒng)計(jì),托輪使用壽命達(dá)不到10 天。
1.1.2 托輪的改造方法
為了解決上述問題,通過對(duì)原托輪結(jié)構(gòu)的分析、論證,制定改進(jìn)方法如下:原托輪密封改為JB2600-80 骨架密封,采用骨架密封+隔離油環(huán)+骨架密封相結(jié)方式,隔離油環(huán)與軸加油孔相連,并將加油孔通過油管接到機(jī)身外側(cè);增設(shè)托輪自動(dòng)加油脂泵組,采用PLC 控制加油間隔時(shí)間及重量;托輪軸承固定套外表面采用鍍硬鉻,加工糙度為Ra0.8,固定套的外徑與骨架密封配合,達(dá)到動(dòng)密封效果,內(nèi)徑安裝O 型圈與托輪軸配合,達(dá)到靜密封效果。改造后經(jīng)過測(cè)試,托輪壽命較原托輪延長(zhǎng)了6 倍,離心機(jī)生產(chǎn)的管基本消除了插口橢圓等缺陷。圖1 所示為托輪改造后結(jié)構(gòu)。
圖1 托輪改造后示意圖
1.2.1 拔管機(jī)改造前存在問題
改造前拔管機(jī)結(jié)構(gòu)如圖2 所示。拔管機(jī)結(jié)構(gòu)是影響拔管效率的影的主要因素,拔管時(shí)拔管鉗塊只能沿著固定在導(dǎo)向套筒上連桿臂作徑向移動(dòng),鉗塊固定在三個(gè)連桿臂上,三個(gè)連桿臂和鉗塊一起作徑向移動(dòng),張開后成圓柱狀。離心澆鑄后鑄管內(nèi)徑理論應(yīng)是光滑圓柱面,但是,鑄管內(nèi)徑凹凸不平,張開后鉗塊與鑄管內(nèi)表面接觸面積不好,導(dǎo)致拔管鉗經(jīng)常與鑄管承口內(nèi)壁滑脫,造成二次拔管及多次拔管。
圖2 改造前拔管機(jī)示意圖
拔管機(jī)工作特性是影響設(shè)備的一個(gè)因素,拔管機(jī)動(dòng)作周期短、動(dòng)作頻率高、速度快,拔管時(shí)產(chǎn)生的沖擊大,對(duì)拔管機(jī)承受軸向力零件損害較大,造成拔管機(jī)故障多。
使用維護(hù)是影響設(shè)備的另一個(gè)因素,拔管鉗受拔管導(dǎo)向裝置的限制,因?qū)蜓b置動(dòng)作頻繁,導(dǎo)向桿與導(dǎo)向套磨損配合間隙增大,維修不及時(shí)易導(dǎo)致拔管鉗與離心鑄管中心線不同心,嚴(yán)重時(shí)造成導(dǎo)向裝置的導(dǎo)向桿在前移或后退過程中變形彎曲,停產(chǎn)維修。
綜上所述,改造前拔管機(jī)嚴(yán)重制約著鑄管產(chǎn)量及質(zhì)量的提高,并且設(shè)備維護(hù)工作量大,維修成本高。據(jù)統(tǒng)計(jì),拔管率為86%.
1.2.2 拔管機(jī)改造
針對(duì)上述存在問題,經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)觀察分析,圍繞拔管機(jī)結(jié)構(gòu)、工作特性、維護(hù)方面對(duì)離心機(jī)生產(chǎn)的影響開展研究并進(jìn)行改造。
(1)改進(jìn)拔管鉗結(jié)構(gòu),鉗臂設(shè)計(jì)6 根,鉗塊改為活動(dòng)式,鉗塊數(shù)量增為12 塊,鉗塊根據(jù)管子內(nèi)徑不平部位能自動(dòng)調(diào)整斜度,使鉗塊上合金頭與管子內(nèi)壁充分接觸,并且將合金頭材質(zhì)YG6 由改為YG8,增加耐磨性,強(qiáng)度和沖擊韌性。
(2)拔管機(jī)固定式改為小車移動(dòng)式,導(dǎo)向裝置的導(dǎo)向桿和導(dǎo)向套取消,利用小車行走V 型輪和V 軌配合導(dǎo)向定位,將滑動(dòng)摩擦改為滾動(dòng)摩擦,減少磨損快造成的不同心。
(3)拔管鉗旋轉(zhuǎn)改為托輪支撐旋轉(zhuǎn),漲緊油缸設(shè)計(jì)為外漏式,并對(duì)拔管機(jī)承受軸向力零件部件進(jìn)行改進(jìn)、完善,增強(qiáng)剛度和抗沖擊能力。
改造后拔管機(jī)結(jié)構(gòu)如圖3 所示。改造后,拔管機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,拔管張緊力明顯增大,維護(hù)檢修方便,故障基本取消,拔管率由86%提高到99%.
圖3 改造后拔管機(jī)示意圖
1.3.1 改造前存在問題
圖4 所示為原接管裝置示意圖,占地面積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,主要由支架、接管小車、升降機(jī)組成,其中接管小車和升降機(jī)聯(lián)成一體。接管小車負(fù)責(zé)行走,采用電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動(dòng);升降機(jī)負(fù)責(zé)管子升降,采用液壓缸驅(qū)動(dòng);該裝置接、放DN1 000 mm×6 m 管時(shí)間為85 s,是先進(jìn)企業(yè)同類離心機(jī)接、管放時(shí)間的8.5 倍,嚴(yán)重制約著永通公司DN700-1 000 離心機(jī)產(chǎn)量的提高。
圖4 原接管裝置示意圖
1.3.2 接管裝置改造
結(jié)合公司現(xiàn)有DN400-800 mm 水冷離心鑄管機(jī)滾離裝置、擋管裝置的結(jié)構(gòu),通過分析對(duì)比,對(duì)DN700-1 000 mm 接管裝置進(jìn)行了改造。主要內(nèi)容包括:拆除原接管裝置,運(yùn)管小車設(shè)備移位建設(shè),新增滾離裝置、抬管擋管裝置,并在離心機(jī)的機(jī)身側(cè)面安裝滾離裝置機(jī)身撞板;其中滾離裝置(見圖5)的兩個(gè)接管旋轉(zhuǎn)臂在機(jī)身撞板外力作用下能靈活轉(zhuǎn)動(dòng)90°,離開了機(jī)身撞板外力能靠彈簧自動(dòng)回位。調(diào)節(jié)接管旋轉(zhuǎn)臂的高低,可接離心機(jī)內(nèi)拔出的不同規(guī)格的鑄管。接管旋轉(zhuǎn)臂的一端鉸接,接管的那一端裝有舉升油缸,舉升油缸升起時(shí),使得接住的鑄管沿著接管旋轉(zhuǎn)臂滾到抬管擋管裝置上,經(jīng)抬管擋管裝置油缸動(dòng)作在落到運(yùn)管小車上。
圖5 滾離裝置結(jié)構(gòu)示意圖
接管裝置改造后如圖6 所示。經(jīng)過DN1000 鑄管測(cè)試,完全滿足使用要求,接管裝置生產(chǎn)節(jié)拍由85 s 降到10 s 以內(nèi),離心機(jī)生產(chǎn)效率大大提高。
圖6 接管裝置改造后示意圖
1.4.1 改造前存在問題
離心機(jī)機(jī)身行走液壓系統(tǒng)油泵型號(hào)為A11VLO260DR/11R-NPD12N00,排量為260 mL/r,油缸型號(hào)為φ200/φ140-6 300 mm,電機(jī)轉(zhuǎn)速為1 480 r/min;離心機(jī)機(jī)身走靠φ200/φ140-6 300 mm油缸驅(qū)動(dòng),上行走速為180 mm/s,油缸63 000 mm行程走完需35 s,走行速度慢,制約著離心機(jī)產(chǎn)量的提高;生產(chǎn)過程中,離心機(jī)機(jī)身設(shè)定走速快時(shí),機(jī)身出現(xiàn)走速不穩(wěn)現(xiàn)象,對(duì)鑄管管重控制影響較大。
1.4.2 改造方法
通過對(duì)離心機(jī)機(jī)身行走液壓缸提速相關(guān)參數(shù)(見表1)進(jìn)行了分析及計(jì)算,決定在離心機(jī)機(jī)身行走液壓系統(tǒng)上增加1 臺(tái)同型號(hào)的油泵及相關(guān)控制閥,設(shè)計(jì)兩臺(tái)泵同時(shí)工作流量達(dá)到796 L/min,滿足了離心機(jī)機(jī)身行走提速工藝要求。經(jīng)過測(cè)試,生產(chǎn)DN1000 管機(jī)身行走速度均勻平穩(wěn),上行運(yùn)行時(shí)間較改造前縮短了15.91 s,表明鑄管壁厚均勻性提高,管重偏差明顯減小。
表1 機(jī)身行走液壓缸提速相關(guān)參數(shù)
制定技術(shù)改造方案,完成對(duì)DN700-1 000 mm水冷離心鑄管機(jī)進(jìn)行改造后,經(jīng)過1 年多的使用表明,離心機(jī)的生產(chǎn)率提高、管重控制精度提高、鑄管質(zhì)量明顯改善、托輪壽命延長(zhǎng)、設(shè)備故障減少,取得較大的改造效果和效益。
(1)改造前后離心機(jī)生產(chǎn)率指標(biāo)對(duì)比見表2.接管裝置改造后,完全能滿足使用要求,接管裝置生產(chǎn)節(jié)拍由85 s 降為10 s 以內(nèi),同時(shí)離心機(jī)的生產(chǎn)效率提高了1/3.
表2 改造前后離心機(jī)生產(chǎn)率指標(biāo)對(duì)比
(2)改造前后離心機(jī)鑄管管重控制指標(biāo)對(duì)比見表3.機(jī)身行走液壓系統(tǒng)改造后,機(jī)身行走速度均勻平穩(wěn),鑄管壁厚均勻性顯著,管重偏差明顯減小。
表3 改造前后離心機(jī)拉管管重偏差指標(biāo)對(duì)比
(3)托輪改造后,托輪平均使用壽命達(dá)到60 天較原托輪壽命延長(zhǎng)了50 天,基本消除管模插口振動(dòng)造成鑄管插口橢圓等缺陷。
(4)拔管機(jī)改造后,設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,維護(hù)檢修方便,設(shè)備故障大量減少,拔管效率明顯提高。
通過DN700-1 000 mm 水冷離心鑄管機(jī)改造實(shí)踐表明,鑄管機(jī)的技術(shù)改進(jìn)及使用效果良好,改造后離心機(jī)生產(chǎn)率提高了1/3,管重控制精度提高,托輪壽命延長(zhǎng),設(shè)備故障減少,鑄管質(zhì)量明顯改善,取得了較好的技術(shù)改造效果和效益。