水冷離心鑄管機改造及效果

黃新高，蘇柏林，張 研

（河南安鋼集團永通球墨鑄管有限責任公司，河南 安陽 4 551333）

公司DN700－1 000 mm 離心機是離心球墨鑄鐵管生產線的主要關鍵設備之一。其工作原理為：將熔煉合格的鐵水澆入旋轉的鑄型中，在離心力的作用下成形、凝固而獲得鑄件。使用過程中發現：管模托輪軸承的滾珠和滾道磨損快，管模插口易振動；拔管鉗拔管時摩擦力不夠，鉗塊經常與鑄管承口脫離；接管動作速度慢，生產節拍時間長；機身行走不穩，導致鑄管管重誤差大。這些問題嚴重制約鑄管產量和質量的提高。為此經過多次分析與論證，圍繞鑄管管重控制，延長設備零件壽命，縮短生產節拍時間，設備高效穩定運行的主題，對該機組的水冷離心鑄管機托輪、拔管機、接管裝置、機身行走液壓系統等項目進行了技術改造。改造完成后，通過1 年多的運行檢驗表明，改造效果顯著，設備主要性能指標及鑄管產量和管重有了較大改善。

1 離心機技術改造項目

1.1 托輪改造

1.1.1 托輪改造前存在的問題

原托輪設計采用21320CC 調心滾子軸承，采用EMH8/H10 型機械密封，托輪安裝于離心機的機身內支撐管模旋轉，浸泡在壓力0.3 MPa～0.35 MPa、溫度25℃～60 ℃水中。使用過程中發現，原托輪結構設計不合理，軸承設計擺動偏差最大為1°，安裝密封處擺動偏差為0.87 mm.機械密封要求密封安裝位軸外徑110 mm 時，安裝機械密封的輪殼軸向竄動量≤0.3 mm，表明安裝密封處擺動偏差＞安裝機械密封的輪殼軸向竄動量是造成托輪內腔及軸承處進水、軸承壽命短的直接原因，并且托輪易產生徑跳，導致管模插口易振動，造成管子插口經常橢圓。據統計，托輪使用壽命達不到10 天。

1.1.2 托輪的改造方法

為了解決上述問題，通過對原托輪結構的分析、論證，制定改進方法如下：原托輪密封改為JB2600-80 骨架密封，采用骨架密封+隔離油環+骨架密封相結方式，隔離油環與軸加油孔相連，并將加油孔通過油管接到機身外側；增設托輪自動加油脂泵組，采用PLC 控制加油間隔時間及重量；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，達到動密封效果，內徑安裝O 型圈與托輪軸配合，達到靜密封效果。改造后經過測試，托輪壽命較原托輪延長了6 倍，離心機生產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構。

圖1 托輪改造后示意圖

1.2 拔管機的改造

1.2.1 拔管機改造前存在問題

改造前拔管機結構如圖2 所示。拔管機結構是影響拔管效率的影的主要因素，拔管時拔管鉗塊只能沿著固定在導向套筒上連桿臂作徑向移動，鉗塊固定在三個連桿臂上，三個連桿臂和鉗塊一起作徑向移動，張開后成圓柱狀。離心澆鑄后鑄管內徑理論應是光滑圓柱面，但是，鑄管內徑凹凸不平，張開后鉗塊與鑄管內表面接觸面積不好，導致拔管鉗經常與鑄管承口內壁滑脫，造成二次拔管及多次拔管。

圖2 改造前拔管機示意圖

拔管機工作特性是影響設備的一個因素，拔管機動作周期短、動作頻率高、速度快，拔管時產生的沖擊大，對拔管機承受軸向力零件損害較大，造成拔管機故障多。

使用維護是影響設備的另一個因素，拔管鉗受拔管導向裝置的限制，因導向裝置動作頻繁，導向桿與導向套磨損配合間隙增大，維修不及時易導致拔管鉗與離心鑄管中心線不同心，嚴重時造成導向裝置的導向桿在前移或后退過程中變形彎曲，停產維修。

綜上所述，改造前拔管機嚴重制約著鑄管產量及質量的提高，并且設備維護工作量大，維修成本高。據統計，拔管率為86%.

1.2.2 拔管機改造

針對上述存在問題，經過現場觀察分析，圍繞拔管機結構、工作特性、維護方面對離心機生產的影響開展研究并進行改造。

（1）改進拔管鉗結構，鉗臂設計6 根，鉗塊改為活動式，鉗塊數量增為12 塊，鉗塊根據管子內徑不平部位能自動調整斜度，使鉗塊上合金頭與管子內壁充分接觸，并且將合金頭材質YG6 由改為YG8，增加耐磨性，強度和沖擊韌性。

（2）拔管機固定式改為小車移動式，導向裝置的導向桿和導向套取消，利用小車行走V 型輪和V 軌配合導向定位，將滑動摩擦改為滾動摩擦，減少磨損快造成的不同心。

（3）拔管鉗旋轉改為托輪支撐旋轉，漲緊油缸設計為外漏式，并對拔管機承受軸向力零件部件進行改進、完善，增強剛度和抗沖擊能力。

改造后拔管機結構如圖3 所示。改造后，拔管機結構簡單，拔管張緊力明顯增大，維護檢修方便，故障基本取消，拔管率由86%提高到99%.

圖3 改造后拔管機示意圖

1.3 接管裝置的改造

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、結構復雜，主要由支架、接管小車、升降機組成，其中接管小車和升降機聯成一體。接管小車負責行走，采用電機減速機驅動；升降機負責管子升降，采用液壓缸驅動；該裝置接、放DN1 000 mm×6 m 管時間為85 s，是先進企業同類離心機接、管放時間的8.5 倍，嚴重制約著永通公司DN700-1 000 離心機產量的提高。

圖4 原接管裝置示意圖

1.3.2 接管裝置改造

結合公司現有DN400-800 mm 水冷離心鑄管機滾離裝置、擋管裝置的結構，通過分析對比，對DN700-1 000 mm 接管裝置進行了改造。主要內容包括：拆除原接管裝置，運管小車設備移位建設，新增滾離裝置、抬管擋管裝置，并在離心機的機身側面安裝滾離裝置機身撞板；其中滾離裝置（見圖5）的兩個接管旋轉臂在機身撞板外力作用下能靈活轉動90°，離開了機身撞板外力能靠彈簧自動回位。調節接管旋轉臂的高低，可接離心機內拔出的不同規格的鑄管。接管旋轉臂的一端鉸接，接管的那一端裝有舉升油缸，舉升油缸升起時，使得接住的鑄管沿著接管旋轉臂滾到抬管擋管裝置上，經抬管擋管裝置油缸動作在落到運管小車上。

圖5 滾離裝置結構示意圖

接管裝置改造后如圖6 所示。經過DN1000 鑄管測試，完全滿足使用要求，接管裝置生產節拍由85 s 降到10 s 以內，離心機生產效率大大提高。

圖6 接管裝置改造后示意圖

1.4 機身行走液壓系統的改造

1.4.1 改造前存在問題

離心機機身行走液壓系統油泵型號為A11VLO260DR/11R-NPD12N00，排量為260 mL/r，油缸型號為φ200/φ140-6 300 mm，電機轉速為1 480 r/min；離心機機身走靠φ200/φ140-6 300 mm油缸驅動，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，制約著離心機產量的提高；生產過程中，離心機機身設定走速快時，機身出現走速不穩現象，對鑄管管重控制影響較大。

1.4.2 改造方法

通過對離心機機身行走液壓缸提速相關參數（見表1）進行了分析及計算，決定在離心機機身行走液壓系統上增加1 臺同型號的油泵及相關控制閥，設計兩臺泵同時工作流量達到796 L/min，滿足了離心機機身行走提速工藝要求。經過測試，生產DN1000 管機身行走速度均勻平穩，上行運行時間較改造前縮短了15.91 s，表明鑄管壁厚均勻性提高，管重偏差明顯減小。

表1 機身行走液壓缸提速相關參數

2 鑄管機系統技術改造效果

制定技術改造方案，完成對DN700-1 000 mm水冷離心鑄管機進行改造后，經過1 年多的使用表明，離心機的生產率提高、管重控制精度提高、鑄管質量明顯改善、托輪壽命延長、設備故障減少，取得較大的改造效果和效益。

（1）改造前后離心機生產率指標對比見表2.接管裝置改造后，完全能滿足使用要求，接管裝置生產節拍由85 s 降為10 s 以內，同時離心機的生產效率提高了1/3.

表2 改造前后離心機生產率指標對比

（2）改造前后離心機鑄管管重控制指標對比見表3.機身行走液壓系統改造后，機身行走速度均勻平穩，鑄管壁厚均勻性顯著，管重偏差明顯減小。

表3 改造前后離心機拉管管重偏差指標對比

（3）托輪改造后，托輪平均使用壽命達到60 天較原托輪壽命延長了50 天，基本消除管模插口振動造成鑄管插口橢圓等缺陷。

（4）拔管機改造后，設備結構簡單，維護檢修方便，設備故障大量減少，拔管效率明顯提高。

3 結論

通過DN700-1 000 mm 水冷離心鑄管機改造實踐表明，鑄管機的技術改進及使用效果良好，改造后離心機生產率提高了1/3，管重控制精度提高，托輪壽命延長，設備故障減少，鑄管質量明顯改善，取得了較好的技術改造效果和效益。