小方坯翻钢机改造

2018-07-26廖朝霞

机电信息 2018年21期

廖朝霞

（福建三安钢铁有限公司，福建泉州362411）

0 引言

小方坯翻钢机是连铸机生产中的常用设备，三安公司的该设备是2003年设计安装的，原采用固定式拨爪机构，由液压缸推动转轴翻转带动方坯实现翻转。生产中，方坯在由运输辊输送到翻钢机区域的过程中，易碰撞翻钢机拨爪造成顶坯；焊接式液压缸底座经检修过程中的多次拆装后，焊接面模糊，易出现两台液压缸安装时无法定位在同一平面上，造成翻转不同步、受力不均、翻不到位等现象。本文通过对翻钢机拨爪机构、液压缸及其底座等的优化设计，改善了这一现象。

1 改造前翻钢机的状况及原因分析

1.1 改造前翻钢机的状况

如图1所示，改造前翻钢机拨爪为呈L型的一体式机构，每流共9根拨爪和两台液压缸。液压缸行程300 mm，缸筒直径100 mm，活塞直径70 mm，其一端固定在拨爪上，一端固定在横梁上；翻转长轴由6个轴承座固定在立柱上，钢坯处于拨爪右下角，由油缸推动固定拨爪沿着弧形的翻转轨迹运动，直至将断面为160 mm×160 mm，长度为12 m、温度约750℃的小方坯钢坯翻转至立柱顶端。所对应的液压系统压力为10 MPa。

图1 翻钢机改造前结构图

生产中存在的问题有：方坯经运输辊道输送进入翻钢机区域时，坯头易碰撞拨爪，造成生产停顿，严重时会顶坏长轴和液压缸；其次经常出现方坯翻不到立柱上方，随着拨爪返回，方坯滑下等现象。

1.2 原因分析

针对顶坯的故障分析：每根方坯并非笔直，当钢坯的变形率＞2.16‰（即变形量＞26 mm）时，前进中的方坯就会撞到拨爪的A面或B面，如图2所示。

为了避免方坯顶撞到拨爪A面后，造成生产停顿，虽临时为拨爪A面制作了导向板，如图3的圆圈处，顶坯的根本原因却没有得到消除。

（1）现有的液压系统正常工作压力为10 MPa，方坯能否在新的安装尺寸下正常翻转，需对其在现有受力条件下进行受力分析，受力分析点为液压缸转臂旋转30°，开始翻坯时计算，具体受力尺寸如图6所示。

（2）翻转长轴采用双液压缸同步推动，如求单个液压缸的

图2 改造前故障分析图

图3 现场实物图

针对方坯翻不到位的分析：由于翻钢机液压缸的耳轴是通过固定座和螺栓固定在横梁上，因底座靠近红热的钢坯，螺栓常年受高温辐射易产生拉伸变形，从而出现螺栓松动甚至断裂现象。为了避免此故障的发生，检修工在液压缸的安装过程中，将固定液压缸耳轴的固定座焊接在横梁上。但是这样又引发了新的故障，即固定座经过多次的焊接、割除后尺寸会发生变化，使得液压缸无法准确定位，易出现两台液压缸安装时无法定位在同一平面上，液压缸行程的最低点和最高点位置发生变化，因此造成液压缸运动不同步、受力不均、翻不到位的故障。

2 改造方案设计

通过对这套翻钢机的工作原理、安装尺寸、工作压力方面的分析，发现如果要减少顶坯故障，则需要将易被撞击的A、B面降低至水平面下，即原拨爪的A面如图4所示向下旋转30°。为方便拨爪磨损后的更换，将拨爪设置为分体式。由于现场固定长轴的立柱、轴承座位置及尺寸、辊道位置及尺寸等不变，因此方坯的旋转轨迹不变，则液压缸的转臂长度不得超出方坯的旋转轨迹，但尽量设计为最大值，以减少液压缸的推力力矩。

为了保证备件的通用性，采用我厂现有的液压缸型号，其行程为580 mm，缸筒直径80 mm，活塞直径56 mm，并为该液压缸设计独立的钢构底座。钢构底座设计在翻钢机正下方的水泥基础上，增加与钢坯的间距。

结合现场利旧设备的实际尺寸和选配的液压缸型号，依据翻钢机工作原理进行优化设计，改造图如图4、图5所示。