呂 杰

(銅陵金威銅業(yè)有限公司，安徽 銅陵 244000)

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LOMA立式全連續(xù)鑄造機夾持系統(tǒng)和飛鋸夾緊裝置的改造

呂 杰

(銅陵金威銅業(yè)有限公司，安徽 銅陵 244000)

文章全面分析LOMA立式全連續(xù)鑄造機設(shè)計中存在的問題，結(jié)合生產(chǎn)實際情況，提出切實可行的解決方案，對LOMA立式全連續(xù)鑄造機的夾持系統(tǒng)和飛鋸夾緊裝置進行改造，徹底解決了不能連續(xù)鑄造的問題。

立式全連續(xù)鑄造機；夾持系統(tǒng)；飛鋸夾緊裝置

2006年，銅陵金威銅業(yè)有限公司從加拿大LOMA公司引進了一條立式全連續(xù)鑄造機生產(chǎn)紫銅鑄錠。鑄錠規(guī)格為640mm×220mm×8000mm和850mm×250mm×8000mm，單個鑄錠最大重量15t。該全連續(xù)鑄造機由結(jié)晶器、夾持系統(tǒng)、飛鋸系統(tǒng)(含收屑裝置)、鑄錠頂出裝置、提升卷揚裝置、鑄錠稱重裝置、鑄錠表面質(zhì)量檢測翻轉(zhuǎn)輥、卸料輥和電氣控制系統(tǒng)組成。

2009年7月兩次熱負(fù)荷試車，結(jié)晶器均出現(xiàn)反水現(xiàn)象，發(fā)生爆炸；更換國產(chǎn)結(jié)晶器后， 結(jié)晶器反水現(xiàn)象沒有發(fā)生，但是生產(chǎn)出來的鑄錠彎曲現(xiàn)象較嚴(yán)重。通常情況下，一次可連續(xù)生產(chǎn)兩根鑄錠，第一根比較直，第二根開始發(fā)生彎曲，如果繼續(xù)鑄造第三根鑄錠，鑄錠彎曲現(xiàn)象會很嚴(yán)重，彎曲的鑄錠通過夾持系統(tǒng)和飛鋸夾緊時均會反過來撬動結(jié)晶器，導(dǎo)致結(jié)晶器內(nèi)鑄錠凝殼破裂而出現(xiàn)漏銅事故。

經(jīng)過反復(fù)試驗、摸索和論證，本文對LOMA鑄造機存在的問題及改造方式做詳細(xì)論述。

1 LOMA鑄造機存在的問題

1.1 夾持輥系統(tǒng)中心不固定

LOMA全連續(xù)鑄造機的夾持系統(tǒng)由驅(qū)動電機、變速箱、萬向傳動軸和夾持輥本體4大部分組成。其中夾持輥本體又由4個夾持輥頭(內(nèi)含8只輥輪)、4只液壓油缸和平面鉸鏈4桿機構(gòu)組成，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜(圖1)。

夾持輥通過4只液壓油缸將鑄錠夾緊，電機為恒速電機，電機通過變速箱減速，再通過4根萬向軸分別驅(qū)動8只輥輪轉(zhuǎn)動帶動鑄錠向下移動實現(xiàn)鑄造。

8只輥輪均為主動輪，4只夾持輥頭均為浮動式，可隨鑄錠側(cè)表面不平整而轉(zhuǎn)動。4只液壓油缸也會根據(jù)壓力的變化伸長或收縮，這樣就會造成鑄錠向左或向右移動。夾持輥的位置距離結(jié)晶器約有3m，油缸較小的移動量也會導(dǎo)致鑄錠上部(結(jié)晶器處)有較大的移動。在鑄造第一根鑄錠時，由于引錠桿兩個側(cè)面平整，夾持輥頭能較好地貼在引錠桿上，4個油缸伸長或收縮量很小或基本不動，鑄造出來的鑄錠比較直。當(dāng)鑄造出的鑄錠通過夾持輥頭時，由于兩側(cè)表面不平整，夾持輥頭會根據(jù)表面情況而帶動4只液壓油缸向左或右動作，而結(jié)晶器是固定的(即結(jié)晶器的中心是固定的)，一旦鑄錠向左或右移動必然會給結(jié)晶器一個作用力迫使結(jié)晶器移動，移動量不大時，結(jié)晶器內(nèi)的凝殼不會破裂，但鑄造出來的鑄錠則會因為油缸的左右移動而變形，呈現(xiàn)出小S形；當(dāng)油缸移動量進一步增大時，最終會導(dǎo)致結(jié)晶器內(nèi)鑄錠凝殼破裂漏銅而發(fā)生爆炸事故。

LOMA全連續(xù)鑄造機夾持系統(tǒng)鑄造出的鑄錠側(cè)面彎曲程度會逐漸放大，一般情況是第一根鑄錠側(cè)表面有很小的彎曲，第二根鑄錠側(cè)表面有明顯彎曲，第三根鑄錠側(cè)表面彎曲嚴(yán)重，彎曲最大可達50～70mm，基本上不能再繼續(xù)鑄造了。

通過分析，LOMA夾持輥裝置導(dǎo)致鑄錠彎曲主要有以下兩個原因：(1)傳動過于復(fù)雜。動力從電機到變速箱，再通過4根萬向軸分別傳動到8只輥輪，而8只輥輪均為主動輪，任何一個環(huán)節(jié)的誤差均會導(dǎo)致向下拉拔的速度不均勻，從而導(dǎo)致鑄錠側(cè)向彎曲；(2)4只油缸浮動。理論上，油缸浮動可以適應(yīng)鑄錠側(cè)表面微小的彎曲，但由于8只輥輪直徑較大(直徑達400mm)，加上4只油缸壓力均相同，實際上并不能補償鑄錠側(cè)表面微小的彎曲，反而因同時存在8只輥輪會擴大彎曲的效果。

1.2 飛鋸夾緊裝置的中心與夾持系統(tǒng)的中心不一致

飛鋸的夾緊裝置也是通過4只油缸來夾緊鑄錠。上、下各一對油缸，其中一側(cè)的油缸伸出到一定的位置即被固定，另一側(cè)油缸伸出直到夾緊鑄錠后才停止。因此，飛鋸安裝時，固定側(cè)油缸的位置要根據(jù)結(jié)晶器的中心來確定。當(dāng)鑄造長度達到設(shè)定值(8m)時，飛鋸油缸開始夾緊鑄錠進行鋸切。

LOMA鑄造機夾持輥和飛鋸均是側(cè)面夾持，理論上要求夾持輥的中心與飛鋸4只夾緊油缸的中心需絕對同心，但實際上由于鑄錠側(cè)表面尺寸有微小變化(2～3mm的差別)，且4只油缸的浮動，導(dǎo)致夾持輥中心與飛鋸中心不同心。飛鋸鋸片距離夾持系統(tǒng)的高度約有4m， 距離結(jié)晶器的位置達7m以上。鋸切第一根鑄錠時，由于其側(cè)面較平直，飛鋸油缸的夾緊對鑄錠的移動量較小，對鑄造的影響不大。而第二次鋸切時，由于鑄錠表面有彎曲，使鑄錠偏離了鑄造中心，即偏離了結(jié)晶器的中心，反饋至結(jié)晶器處，鑄造出的鑄錠就會產(chǎn)生較大的彎曲， 而這個彎曲到夾持輥裝置時由于夾持輥裝置的擴大作用而使彎曲更大。飛鋸油缸的夾緊再次加大中心的偏離而使鑄錠的彎曲繼續(xù)擴大。以此循環(huán)彎曲會越來越大，最終無法鑄造。

由于存在上述設(shè)備缺陷，只能按每小班2根鑄錠生產(chǎn)(每天6根)，無法實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。一是產(chǎn)品質(zhì)量不能保證，特別是氧含量的控制無法保證；二是每班要更換引錠桿和連接螺栓(均是紫銅制)，浪費人力物力，增加生產(chǎn)成本(每個引錠桿和連接螺栓需960元)；且引錠桿頻繁更換，吊裝存在重大安全隱患。

2 改造方案

針對上述分析，我們認(rèn)為根本的解決方法是要保證結(jié)晶器和鑄錠的中心線重合，避免鑄錠中心線發(fā)生漂移現(xiàn)象。由于結(jié)晶器的位置是固定的，其中心線的位置也是固定的，要保證二者中心線重合，需解決影響鑄錠中心線漂移的兩個因素，一是夾持系統(tǒng)，二是飛鋸夾緊裝置。

現(xiàn)有夾持系統(tǒng)中，液壓缸有壓縮性且是浮動的，故不能保證鑄錠中心線不變，需采用機械式的剛性夾緊。我們采用的方法是，一側(cè)采用機械固定定位，其定位尺寸與結(jié)晶器的一側(cè)重合；另一側(cè)機械夾緊，保證鑄錠中心與結(jié)晶器中心穩(wěn)定重合(圖2)。

圖2Fig.2

解決飛鋸夾緊造成鑄錠中心偏移的方法，可由側(cè)面夾持改成大面夾緊，該方法一是避免了鑄錠的中心發(fā)生偏離；二是容易實現(xiàn)，無需對整個飛鋸系統(tǒng)作大的改造(圖3)。

圖3Fig.3

具體改造方案為，將原有液壓缸夾緊機構(gòu)改造為一側(cè)固定，但可根據(jù)鑄錠規(guī)格(640mm和850mm寬)結(jié)合結(jié)晶器中心來調(diào)整；另一側(cè)采用電機蝸輪蝸桿減速箱進給機構(gòu)推進夾緊鑄錠。飛鋸夾緊機構(gòu)的夾緊位置調(diào)整至鑄錠的大面，避免了飛鋸夾緊造成鑄錠中心的偏離。

改造前，鑄造時夾持系統(tǒng)均需使用引錠桿和引錠螺栓放入結(jié)晶器內(nèi)，使用框式水平儀找正引錠桿的垂直度。改造后，只需將鑄錠(同規(guī)格的)吊入夾持系統(tǒng)升入結(jié)晶器內(nèi)即可鑄造。鑄造停止后，鑄錠可以不用取出，留在結(jié)晶器內(nèi)作為下次鑄造的引錠桿。

3 結(jié)束語

自2013年7月設(shè)備改造成功后至今，整個鑄造機系統(tǒng)實現(xiàn)了連續(xù)生產(chǎn)，日產(chǎn)最高可達140t，設(shè)備運行正常，鑄錠平直，不僅解決了公司鑄錠需求，且外銷國內(nèi)幾大銅加工廠，為公司創(chuàng)造了巨大效益。

Revamping of Clamping System and Flying Saw Clamping Mechanism of LOMA Continuous Vertical Billet Casting Line

Lü Jie

(Tongling Jinvi Copper Corp., Tongling 244000, China)

The paper presented a comprehensive analysis of the problems existing in the design of LOMA continuous vertical billet casting line; it put forward practical solutions for revamping the clamping system and flying saw clamping mechanism, thus enabling the casting line to implement continuous casting.

continuous vertical billet casting line; clamping system; flying saw clamping mechanism

2014-12-22

TG233

B

1671-6795(2015)03-0044-02