鑄管廠鑄鐵機專用液壓傾翻裝置

朱鎮鐘

（圣戈班（馬鞍山）管道系統有限公司，安徽馬鞍山 243052）

現在大型鑄管生產行業內，都配備有高爐和鑄鐵機，鑄鐵機是鑄管生產工藝的輔助設備，在煉鐵鑄管生產不平衡的情況下，將高爐多余的鐵水用于鑄成生鐵塊。

在傳統的鑄鐵機車間工藝設計中，鐵水的倒運和澆鑄一般都采用鑄造起重機。但現在根據現場情況和車間布置，以及通過對現有的傾翻方式和工藝流程的研究，采用液壓傾翻裝置來代替現有的50 t行車來進行澆鑄。不僅滿足了鑄鐵機的生產工藝要求，而且大幅降低工程投資，安全可靠，占地面積小，占用空間低，使鑄鐵車間的設備布置更加緊湊，更加合理，流量穩定，飛濺小，鐵損小，大大解放了50 t行車和消除了整個鑄管車間的生產瓶頸。經過三年多的生產實踐證明，取得預期效果。

1 生產流程和工藝平面布置

1.1 生產流程

高爐、混鐵爐、鑄鐵機、電爐都在同一跨廠房內，高爐生產的鐵水利用50 t行車倒運的混鐵爐內，然后把混鐵爐內的鐵水利用50 t行車倒運到感應電爐內。在滿足鑄管生產能力的前提下，利用50 t行車把高爐多余的鐵水用于鑄鐵機生產。但當使用傾翻裝置時，50 t行車只要把裝滿的鐵水包放置在傾翻裝置上，50 t行車就可以自由地在高爐、混鐵爐、感應電爐之間運行。等鐵水包傾翻澆鑄完畢后，50 t行車提空包放置到高爐區域等待鐵水。50 t行車就可以繼續去完成其他工作。

1.2 工藝平面布置

鑄鐵車間內布置2臺41 m長的雙鏈固定滾輪的鑄鐵機，一個澆鑄溜槽，傾翻裝置固定在溜槽旁邊。從高爐車間到鑄鐵機車間總長37.5 m，兩者之間有300 t混鐵爐。廠房寬度跨距為18 m，鑄鐵機澆注口離高爐出水口距離為27 m.具體平面布置如圖1及立體圖如圖2所示。

1.3 鑄鐵機主要參數

鑄鐵機為雙鏈式固定滾輪鑄鐵機，其主要技術參數如下：

鏈輪中心距：1 278 mm；

最大生產能力：75 t/h；

鏈帶速度：4 m/min～12 m/min；

單模鑄鐵塊重量：7 kg～8 kg；

鏈帶傾斜角度：8.5°；

圖1 車間平面布置圖

圖2 車間立面布置圖

傳動電機功率：37 kW.

2 傾翻裝置形式確定

高爐、混鐵爐、電爐之間鐵水的倒運和鑄鐵機澆鑄都使用50 t行車。導致行車運行頻次比較高，使用壽命大大降低而且維護費用也很高，同時當行車在澆鑄鑄鐵機時，會嚴重影響鐵水倒運到電爐，甚至影響到鑄管機的生產。而且使用行車進行鑄鐵機澆注，鐵水飛濺比較大，鐵損較大，鐵流不穩導致鑄鐵塊尺寸不一，危險性也比較大。

為了解決這個問題，就要選擇合適的傾翻方式和設計合適傾翻裝置。目前常見的鐵水傾翻方式有三種，即傾翻卷揚機（配套前方支柱）方式，橋式起重機傾翻裝置方式，魚雷罐傾翻機構方式[1]。

在工程設計中選擇哪種傾翻方式，首先要根據鐵水包的結構特點和總重量做出初步判斷；其次要考慮鐵水包的運輸形式和鑄鐵機廠房空間情況；最后結合設備的可靠性、投資高低及維護成本，安全性等因素來最終確定。

卷揚傾翻裝置分為吊車式卷揚機和落地式卷揚機，前者結構復雜，成本較高，檢修困難，已經很少使用。落地式卷揚機必須具備以下條件：①鐵水罐必須是鐵路運輸；②鐵水罐必須有一套凸爪；③傾翻時必須有與鐵水罐凸爪相適應的前方支柱；④而且罐底必須為圓底[2]。

由于采用的鐵水包額定容量為30 t，總重量為50 t，包底為平底。吊耳軸兩側無凸爪，而且從圖1的車間布置圖可以看出，車間內不適合鋪設鐵軌，故不適合采用卷揚傾翻和魚雷罐車傾翻方式。只能使用鑄造起重機或其他新型專用傾翻設備進行鐵水傾翻作業。因此，根據現場實際情況，選擇一種新型的傾翻方式－液壓傾翻裝置[4]，該裝置固定在鑄鐵機澆鑄口處，利用現有行車把鐵水罐裝入傾翻裝置，利用液壓系統控制傾翻工作，這樣徹底解放了現有50 t行車，使現有生產流程更合理更有效率。

采用液壓傾翻裝置后，鑄鐵間的設備布置更加緊湊，更加合理；相較冶金吊車傾翻，液壓傾翻投資節省50%以上。相對電動卷揚傾翻和冶金吊車，液壓傾翻裝置操作簡便，而且鐵水包翻轉過程平穩、安全。液壓傾翻裝置運行成本低、設備損耗小，維護簡單方便。

3 液壓傾翻裝置

3.1 液壓傾翻裝置結構

液壓傾翻裝置如圖3所示，主要由機械系統（固定支座1、傾翻搖架2、傾翻液壓缸3、鎖緊裝置4、轉角測量器、緩沖器5）、液壓系統和電氣控制系統組成[3]。

固定支座為一焊接結構件，通過地腳螺栓固定在基礎上，用于承擔鐵水包（鐵水）、傾翻搖架的自重及傾翻過程中的力矩。傾翻用液壓缸的支座和緩沖器也通過螺栓與固定支座連接。

傾翻搖架為一焊接結構件，整體為“д”形，兩側面各有一個立柱和一個“г”形梁，分別與底部框架連成一個整體，通過螺栓與固定支座上的鉸連。底部框架是一個放置鐵水包的平面，其上設有四個帶斜度的導向座，以便鐵水包就位時的定位與導向[5]。在鐵水包掛軸的相對應高度處設有兩個擋板，也帶有導向，這樣放鐵水包很方便。如圖3所示。

需要進行傾翻時，液壓缸在液壓系統的驅動下推動“г”形梁，從而使整個搖架繞著鉸接點轉動，帶動鐵水包翻轉。為了防止鐵水包在轉過90°后向下滑動，在傾翻搖架底部框架上正對副鉤掛耳處設有安全掛鉤，0°時安全掛鉤被撥動機構撥開脫鉤，可進行鐵水包的起吊；當轉過90°時安全掛鉤在彈簧作用下將副鉤掛耳鉤住阻止鐵水包下滑，確保鐵水包安全傾翻。如圖4所示。

圖3 傾翻裝置結構組成圖

圖4 傾翻裝置三維圖

3.2 傾翻裝置液壓系統

鐵水包傾翻裝置液壓系統是驅動鐵水包傾翻并進行控制的專用液壓系統，鐵水包傾翻裝置架是由2個對稱的液壓缸將臺架傾轉直至鐵水倒入鑄模，之后自動復位（鐵水包隨之傾轉），具有液壓缸在任意位置定位的功能。由于液壓缸的工作對象是承載30 t鐵水的鐵水包傾翻裝置，因此，對液壓控制的安全性、可靠性的要求是很嚴格的，為此，根據工藝要求，設備情況和一些特殊故障（如單缸工作，突然停電，管路破裂）的要求，從液壓系統的設計上，確保了液壓缸安全可靠的工作。

為了使液壓缸能夠鎖停在任意位置，即使是軟管破裂也能使液壓缸鎖定在當前位置。為此，將液控單向閥直接安裝在液壓缸上，液壓缸上還裝有平衡閥，在液壓缸下降時，平衡閥作用于液壓缸的負載（回轉臺重力和液壓推力同向）。每個液壓缸上還裝有3個安全溢流閥，當作用在液壓缸上的負載突然超載時，對液壓缸進行安全保護。

液壓控制閥臺是用來控制傾翻裝置液壓缸的平穩升降，并在故障狀態時，能夠控制液壓缸，使鐵水包傾翻裝置安全復位。為了保證在鐵水傾倒過程的勻速性和油缸速度無級可調，采用帶反饋的電液比例換向閥進行控制。

控制閥裝置上設有停電或故障狀態下液壓缸復位回路。發生停電時，在控制閥裝置上手動操縱三通球閥使蓄能器的液壓油打開液控單向閥，以便利用傾翻裝置的重力使液壓缸下降復位。另外系統在故障狀態（如停泵）時，手動操縱電磁換向閥，以靠傾翻裝置的重力使液壓缸下降復位。液壓缸上裝有停電或故障時，使液壓缸復位的液壓單向閥，截止閥和單向閥。

另外，為了防火考慮，液壓系統工作介質采用脂肪酸酯類液壓油。

3.3 液壓傾翻裝置技術參數

傾翻速度按照鐵水流量1.6 t/min設計，確保恒定流量傾翻(18.75 min)。對應液壓缸速度及傾翻角度曲線如圖5所示。

圖5 油缸速度與傾翻角曲線圖

通過詳細設計和計算，30 t鐵水包的液壓傾翻裝置的主要技術參數如下所示：

①鐵流速度：1.6 t/min；

②滿載傾翻時間：18.75 min；

③回程時間：2 min；

④最大傾翻角度：95°；

⑤液壓缸缸徑：200 mm；

⑥液壓缸行程：2 160 mm；

⑦最大壓力：18 MPa.

4 結束語

30 t鐵水包液壓傾翻裝置投入使用3年后，運行狀況良好，既提高了鑄鐵機的生產能力，也使混鐵爐的工藝流程滿足鑄管廠的生產需求，而且50 t行車不再是一個瓶頸。同時每個月能節省33萬元。通過實踐檢驗證明，該設計是成功的，能夠在本行業內或相近行業推廣。

［1］阮建波，李繼遠.關于鑄鐵機系統設計的若干問題［J］.煉鐵，2009,28（4）:50-52.

［2］王國其.鑄鐵機專用大容量鐵水包傾翻卷揚機設備介紹［J］.四川冶金,2011,33（6）:68-70.

［3］梁 輝.鋼水罐傾翻裝置［J］.重工與起重技術,2011,30（2）:15-17.

［4］喬中華王海栓.鐵水預處理罐傾翻裝置配置方法［J］.冶金礦山與冶金設備,1989（1）:23-25.

［5］張微,關世武.鋼包傾翻裝置結構改進設計［J］.冶金設備管理與維修,2011（6）:26-27.