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钢包加盖故障分析及设计改造
【来源/作者】奥科官网 【更新日期】2017-01-12

1前言

为保证浇铸的连续生产,降低钢水的二次氧化和温度损失,防止钢水飞溅,保护操作人员的人身安全,现在的钢包回转台都配有钢包加盖机构,以便对钢水实现保护浇铸和快速连浇,为连续性生产提供条件。

我厂1号连铸机钢包加盖机构,在环境温度较低的时候会出现加揭盖动作缓慢甚至停止动作的情况,在生产节奏紧的时候,会影响1号机的连续浇钢能力。查阅图纸和资料,结合现场实际情况,分析原因,发现主要问题在于:在温度低的时候,液压油的黏度上升,管路中的压力损失变大,会出现加盖动作缓慢的问题。当环境温度低于0℃时,会出现液压缸不动作,过载停泵的现象。针对这问题,提出改善措施,改大管路的通径。取消原来的手动备用泵,新增一台电动备用泵。改进后取得满意效果。

2钢包加盖回转机构工作状况分析

2. 1加盖机构的液压原理

加盖机构液压站系统压力为12MPa,工作压力为10MPa。系统有2组控制阀组参与控制, 1组阀用于控制包盖升降, 1组用于包盖回转机构,电磁换向阀动作控制加盖升降和回转动作。加盖和揭盖的间隔时间约35 min,根据工艺的需要,每次运动时间要求在0. 5min内完成,系统每年工作320天。其工作原理见图1。

2. 2液压系统分析

改造前,炼钢厂1号连铸机大包加盖机构在正常的情况下,加(揭)盖一次用时约30 s,在天气寒冷的时候会出现加揭盖动作缓慢的情况,用时可能需要60~120 s。在生产节奏紧的时候,会影响1号机的连续浇钢能力。特别是在环境温度低于0℃的时候,液压油的黏度上升,管路中的压力损失变大,泵负载加大,电机会产生自保护,自动跳电,停泵,机构不能动作,此时就可能影响生产。

在控制机构阀台到执行机构液压缸之间是80 m长的不锈钢管,内径为10 mm。通过拖链软管过渡到回转接头,再通过拖链软管过渡缸上。实际管路走线弯曲较多,压力损失较大。特别是温度较低的时候,油液黏度升高,管路沿程损失系数增大,沿程损失变大,管路末端的执行机构压力不足,不足以驱动包盖回转机构。

2. 3计算

1)回转缸工作压力计算

回转缸的型号为MG100/5640,即缸为带双活塞的液压缸,中间活塞杆齿条型式,带动齿箱转动。半径为50 mm。

查阅原来设计可知:

液压缸的负载F=8157 N;液压缸活塞半径r=50mm;液压缸活塞杆的作用面积S=πr2=7854 mm2=0. 007854 m2;则液压缸的最低工作压力pmin=F /S=1038579 Pa≈10MPa。

2)管道的压力损失

沿程压力损失Δp:f

式中:λ为沿程阻力系数;L为沿程长度;d为管道内径;v为流速;ρ为密度。

式中:v为流速;d为管道内径;υ为运动黏度。

已知:L=80 m;d=0. 01 m;ρ=900 kg/m3;

查阅油液手册得:

液压油在0℃时,υ=600 mm2/s;在40℃时,υ=46mm2/s;在0℃时,Re=6. 7;在40℃时,Re=87;均小于2300,流动为层流,所以:

式中:Δpf为沿程压力损失;υ为运动黏度。

压力损失正比于运动黏度。当运动黏度上升时,压力也随之上升。从40℃到0℃,运动黏度υ增加了13倍。

管道在40℃时的压力损失为0. 2 MPa,管道在0℃时的压力损失则2. 6MPa;局部损失为0. 5MPa。

系统压力为12MPa,最低工作压力为10MPa。在正常温度下, 12-0. 2-0. 5= 11. 3MPa>10MPa。可以驱动液压缸动作。当温度接近0℃时, 12-2. 6-0·5=8. 9MPa<10MPa。此时,液压缸不能动作。

在实际的使用过程中,在冬天环境温度接近0℃。液压站在室内,油箱内的油液温度一般要高于0℃。一般在20℃左右。但液压站工作周期为35 min,间歇性工作,暴露在室外的液压管道的油液温度很低,接近0℃,油液黏度变大,管道压力损失增大,就会出现液压缸不动作,电机过载跳电的现象。

3改进措施

3. 1改进

由于原系统压力损失大。原来配管使用的是内径10 mm的不锈钢管,长度约80 m。实际管路走线弯曲较多,压力损失较大。特别是温度降低时,油液阻尼系数升高,管路阻尼增大,沿程损失大,管路末端的执行机构压力不足,不足以驱动包盖回转机构。

由式(5)可得:

式中:Δpf为沿程压力损失;d为管道内径。压力损失正比于运动黏度。可以当管道内径增加时,管道压力损失降低。针对这一问题进行改造,改用内径14 mm的不锈钢管。

3. 2核算

管道内经d由10 mm改成14 mm。扩大了1. 4倍,Δpf缩小到原来的0. 5。

管道在40℃时的压力损失为0. 1 MPa,管道在0℃时的压力损失则1. 3MPa。

系统压力为12MPa,最低工作压力为10MPa。在正常温度下, 12-0. 1-0. 5=11. 4MPa>10MPa。可以驱动液压缸动作。当温度接近0℃时, 12-1. 3-0·5=10. 2 MPa>10 MPa。此时,可以驱动液压缸动作。

核算通过。

同时,考虑到原来只有一台工作泵,备用泵是手动泵,当发生故障时,手动泵不能起作用,所以取消手动泵,在液压站新增电动主泵一台。工作时一用一备,保证生产的正常进行。

4结论

设备改造后,运行稳定,使用效果明显。再没有出现因压力不足不能驱动包盖回转机构的情况。保证钢水温度,减少因为钢水温度低而倒钢水机率,在钢包回转过程中,保证钢水不外溅,保护操作人员的安全。改造效果得到用户肯定。

摘自:中国计量测控网


【关键词】钢包加盖,液压原理,奥科官网,北京世纪奥科 

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