方坯連鑄機冷床液壓系統改造

陳學文 （天津鋼鐵集團有限公司煉鋼廠，天津 300301)

方坯連鑄機冷床液壓系統改造

陳學文 （天津鋼鐵集團有限公司煉鋼廠，天津 300301)

在方坯連鑄生產過程中，為步進式冷床動梁升降油缸提供壓力油的同步馬達故障率高、維修時間長、維修成本高，針對該問題進行了故障分析，提出了冷床液壓系統改造方案。通過利用原有元件改變同步馬達的供油位置，從而改善了同步馬達的工作條件。該方案利用較少的改造成本提高了設備作業率，降低了生產成本，產生了較高的經濟效益。

方坯連鑄機 步進式冷床 活動梁 升降油缸 同步馬達

1 引言

步進式冷床是方坯連鑄生產線不可缺少的設備之一，具有運輸及緩冷鋼坯，減少鋼坯變形及表面劃痕的功能。目前該設備廣泛應用于方圓坯連鑄機，其重要參數是承載能力、床身長度、移動速度，這些參數對連鑄生產線的產量及鋼坯的冷卻溫度有很大影響。步進式冷床主要由固定梁、活動梁、升降油缸、平移油缸、同步馬達及液壓系統等組成，通過活動梁的舉升、前進、下降、后退完成一個工作循環，鋼坯在冷床上移動一步，移動的步長由平移油缸的行程控制。為滿足鋼坯長度要求，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，每組冷床的動梁均有升降油缸及平移油缸，要求兩組動梁的升降及平移動作同步。在使用運行中發現許多問題亟需解決，如液壓系統振動大沖擊、噪音大、漏油嚴重等問題，嚴重制約著生產的正常運行，同時造成嚴重的浪費，因此決定對其進行改造。

2 冷床液壓系統概況

冷床的動作主要是動梁的平移和升降是靠液壓驅動來完成的，這里主要研究動梁的升降。其原理是：液壓泵輸出的壓力油流經2個控制元件（比例閥)，分別輸送給2組液壓缸（每組兩個液壓缸)，每組液壓缸分別驅動一組動梁。原系統在每組油缸下腔油路上設置1臺同步馬達，確保動作同步、平穩。從使用中可以看出，振動、沖擊、噪音、漏油等現象頻繁發生在同步馬達處。

3 故障分析

冷床同步馬達在工作過程中經常有漏油現象發生，影響生產正常進行。造成同步馬達漏油的原因主要有：（1)同步馬達制造質量缺陷;（2)使用不當;（3)工況條件差。

同步馬達為JAHNS生產的MTO-4-150-EA9同步馬達，4聯結構，每聯排量q=150 ml/r;每2聯為一只動梁升降油缸無桿腔供油，單只油缸流量Q1=430 L/min，則同步馬達轉速 n=Q1×103/2q=1 433 r/min，接近同步馬達的極限轉速。JAHNS為國際知名品牌，其產品質量可靠，在使用過程中對油品的清潔度控制嚴格，達到NAS7級，因此造成同步馬達故障是因為其使用壓力高、轉速高。下面對其壓力進行計算。

3.1 步進式冷床的主要參數

3.2 冷床升降機構受力分析

動梁導輥受力分析見圖1。

圖1 動梁導輥受力圖

圖2 動梁升降傳動機構受力簡圖

將以上數值帶入式（3)，得出P1=13.1 MPa。

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

4 改造方案

通過故障分析可知該處發生故障的最重要原因是系統設計存在問題，致使同步馬達的使用工況差，故障頻發，因此需改善其工作況。由于同步的需要，我們過去在連接油缸下腔的油路上設置了同步馬達，使系統成為進油主動同步回路。但由于其流量、壓力等參數值很高，造成該設備負荷很大，從而出現以上弊端。為了消除所存在的問題，我們把同步馬達放置在與油缸上腔相連的油路上，對回油實施控制，形成回油同步控制回路。即將同步馬達放在動梁升降缸的有桿腔，動梁上升時同步馬達只起到收集回油流量的作用，而不承受負載力，因而同步馬達的工作壓力為馬達的壓力損失與比例閥節流口壓力損失之和，約為4.5 MPa。動梁下降時，由于設備自重的原因，液壓系統幾乎不用提供動力，故系統只對同步馬達提供開啟平衡閥所需的控制油壓，壓力約為5 MPa。綜上所述，液壓馬達所承受的液壓力遠遠低于改造前的14.3 MPa。動梁升降缸有桿腔流量為Q2=210 L/min，同步馬達每聯排量q=150 ml/r，則同步馬達的轉速n=Q2×103/2q=700 r/min;其轉速低于改造前的n=1 433 r/min。可見將同步馬達放在動梁升降缸的有桿腔將極大降低其工作壓力及轉速，改善其工作條件。

5 結束語

冷床液壓系統改造后運行3個月，未出現因同步馬達故障而停機。與以前每月停機一次相比，維修成本降低，同步馬達的購置成本為10萬元，維修成本1.5萬元/次，按照維修6次需更換新馬達計算，可節約38萬元/年;同時大幅度減少了故障停機時間，提高了連鑄機的工作效率，且極大降低了該處的消耗，由此產生的經濟效益非常可觀客觀。

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[6]朱新才，周秋沙.液壓與氣動技術[M].重慶:重慶大學出版社，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)

陳學文，高級工程師，畢業于天津理工大學機械系，現任天津鋼鐵集團有限公司煉鋼廠設備廠長。