水冷离心铸管机改造及效果

黄新高，苏柏林，张 研

（河南安钢集团永通球墨铸管有限责任公司，河南 安阳 4 551333）

公司DN700－1 000 mm 离心机是离心球墨铸铁管生产线的主要关键设备之一。其工作原理为：将熔炼合格的铁水浇入旋转的铸型中，在离心力的作用下成形、凝固而获得铸件。使用过程中发现：管模托轮轴承的滚珠和滚道磨损快，管模插口易振动；拔管钳拔管时摩擦力不够，钳块经常与铸管承口脱离；接管动作速度慢，生产节拍时间长；机身行走不稳，导致铸管管重误差大。这些问题严重制约铸管产量和质量的提高。为此经过多次分析与论证，围绕铸管管重控制，延长设备零件寿命，缩短生产节拍时间，设备高效稳定运行的主题，对该机组的水冷离心铸管机托轮、拔管机、接管装置、机身行走液压系统等项目进行了技术改造。改造完成后，通过1 年多的运行检验表明，改造效果显著，设备主要性能指标及铸管产量和管重有了较大改善。

1 离心机技术改造项目

1.1 托轮改造

1.1.1 托轮改造前存在的问题

原托轮设计采用21320CC 调心滚子轴承，采用EMH8/H10 型机械密封，托轮安装于离心机的机身内支撑管模旋转，浸泡在压力0.3 MPa～0.35 MPa、温度25℃～60 ℃水中。使用过程中发现，原托轮结构设计不合理，轴承设计摆动偏差最大为1°，安装密封处摆动偏差为0.87 mm.机械密封要求密封安装位轴外径110 mm 时，安装机械密封的轮壳轴向窜动量≤0.3 mm，表明安装密封处摆动偏差＞安装机械密封的轮壳轴向窜动量是造成托轮内腔及轴承处进水、轴承寿命短的直接原因，并且托轮易产生径跳，导致管模插口易振动，造成管子插口经常椭圆。据统计，托轮使用寿命达不到10 天。

1.1.2 托轮的改造方法

为了解决上述问题，通过对原托轮结构的分析、论证，制定改进方法如下：原托轮密封改为JB2600-80 骨架密封，采用骨架密封+隔离油环+骨架密封相结方式，隔离油环与轴加油孔相连，并将加油孔通过油管接到机身外侧；增设托轮自动加油脂泵组，采用PLC 控制加油间隔时间及重量；托轮轴承固定套外表面采用镀硬铬，加工糙度为Ra0.8，固定套的外径与骨架密封配合，达到动密封效果，内径安装O 型圈与托轮轴配合，达到静密封效果。改造后经过测试，托轮寿命较原托轮延长了6 倍，离心机生产的管基本消除了插口椭圆等缺陷。图1 所示为托轮改造后结构。

图1 托轮改造后示意图

1.2 拔管机的改造

1.2.1 拔管机改造前存在问题

改造前拔管机结构如图2 所示。拔管机结构是影响拔管效率的影的主要因素，拔管时拔管钳块只能沿着固定在导向套筒上连杆臂作径向移动，钳块固定在三个连杆臂上，三个连杆臂和钳块一起作径向移动，张开后成圆柱状。离心浇铸后铸管内径理论应是光滑圆柱面，但是，铸管内径凹凸不平，张开后钳块与铸管内表面接触面积不好，导致拔管钳经常与铸管承口内壁滑脱，造成二次拔管及多次拔管。

图2 改造前拔管机示意图

拔管机工作特性是影响设备的一个因素，拔管机动作周期短、动作频率高、速度快，拔管时产生的冲击大，对拔管机承受轴向力零件损害较大，造成拔管机故障多。

使用维护是影响设备的另一个因素，拔管钳受拔管导向装置的限制，因导向装置动作频繁，导向杆与导向套磨损配合间隙增大，维修不及时易导致拔管钳与离心铸管中心线不同心，严重时造成导向装置的导向杆在前移或后退过程中变形弯曲，停产维修。

综上所述，改造前拔管机严重制约着铸管产量及质量的提高，并且设备维护工作量大，维修成本高。据统计，拔管率为86%.

1.2.2 拔管机改造

针对上述存在问题，经过现场观察分析，围绕拔管机结构、工作特性、维护方面对离心机生产的影响开展研究并进行改造。

（1）改进拔管钳结构，钳臂设计6 根，钳块改为活动式，钳块数量增为12 块，钳块根据管子内径不平部位能自动调整斜度，使钳块上合金头与管子内壁充分接触，并且将合金头材质YG6 由改为YG8，增加耐磨性，强度和冲击韧性。

（2）拔管机固定式改为小车移动式，导向装置的导向杆和导向套取消，利用小车行走V 型轮和V 轨配合导向定位，将滑动摩擦改为滚动摩擦，减少磨损快造成的不同心。

（3）拔管钳旋转改为托轮支撑旋转，涨紧油缸设计为外漏式，并对拔管机承受轴向力零件部件进行改进、完善，增强刚度和抗冲击能力。

改造后拔管机结构如图3 所示。改造后，拔管机结构简单，拔管张紧力明显增大，维护检修方便，故障基本取消，拔管率由86%提高到99%.

图3 改造后拔管机示意图

1.3 接管装置的改造

1.3.1 改造前存在问题

图4 所示为原接管装置示意图，占地面积大、结构复杂，主要由支架、接管小车、升降机组成，其中接管小车和升降机联成一体。接管小车负责行走，采用电机减速机驱动；升降机负责管子升降，采用液压缸驱动；该装置接、放DN1 000 mm×6 m 管时间为85 s，是先进企业同类离心机接、管放时间的8.5 倍，严重制约着永通公司DN700-1 000 离心机产量的提高。

图4 原接管装置示意图

1.3.2 接管装置改造

结合公司现有DN400-800 mm 水冷离心铸管机滚离装置、挡管装置的结构，通过分析对比，对DN700-1 000 mm 接管装置进行了改造。主要内容包括：拆除原接管装置，运管小车设备移位建设，新增滚离装置、抬管挡管装置，并在离心机的机身侧面安装滚离装置机身撞板；其中滚离装置（见图5）的两个接管旋转臂在机身撞板外力作用下能灵活转动90°，离开了机身撞板外力能靠弹簧自动回位。调节接管旋转臂的高低，可接离心机内拔出的不同规格的铸管。接管旋转臂的一端铰接，接管的那一端装有举升油缸，举升油缸升起时，使得接住的铸管沿着接管旋转臂滚到抬管挡管装置上，经抬管挡管装置油缸动作在落到运管小车上。

图5 滚离装置结构示意图

接管装置改造后如图6 所示。经过DN1000 铸管测试，完全满足使用要求，接管装置生产节拍由85 s 降到10 s 以内，离心机生产效率大大提高。

图6 接管装置改造后示意图

1.4 机身行走液压系统的改造

1.4.1 改造前存在问题

离心机机身行走液压系统油泵型号为A11VLO260DR/11R-NPD12N00，排量为260 mL/r，油缸型号为φ200/φ140-6 300 mm，电机转速为1 480 r/min；离心机机身走靠φ200/φ140-6 300 mm油缸驱动，上行走速为180 mm/s，油缸63 000 mm行程走完需35 s，走行速度慢，制约着离心机产量的提高；生产过程中，离心机机身设定走速快时，机身出现走速不稳现象，对铸管管重控制影响较大。

1.4.2 改造方法

通过对离心机机身行走液压缸提速相关参数（见表1）进行了分析及计算，决定在离心机机身行走液压系统上增加1 台同型号的油泵及相关控制阀，设计两台泵同时工作流量达到796 L/min，满足了离心机机身行走提速工艺要求。经过测试，生产DN1000 管机身行走速度均匀平稳，上行运行时间较改造前缩短了15.91 s，表明铸管壁厚均匀性提高，管重偏差明显减小。

表1 机身行走液压缸提速相关参数

2 铸管机系统技术改造效果

制定技术改造方案，完成对DN700-1 000 mm水冷离心铸管机进行改造后，经过1 年多的使用表明，离心机的生产率提高、管重控制精度提高、铸管质量明显改善、托轮寿命延长、设备故障减少，取得较大的改造效果和效益。

（1）改造前后离心机生产率指标对比见表2.接管装置改造后，完全能满足使用要求，接管装置生产节拍由85 s 降为10 s 以内，同时离心机的生产效率提高了1/3.

表2 改造前后离心机生产率指标对比

（2）改造前后离心机铸管管重控制指标对比见表3.机身行走液压系统改造后，机身行走速度均匀平稳，铸管壁厚均匀性显著，管重偏差明显减小。

表3 改造前后离心机拉管管重偏差指标对比

（3）托轮改造后，托轮平均使用寿命达到60 天较原托轮寿命延长了50 天，基本消除管模插口振动造成铸管插口椭圆等缺陷。

（4）拔管机改造后，设备结构简单，维护检修方便，设备故障大量减少，拔管效率明显提高。

3 结论

通过DN700-1 000 mm 水冷离心铸管机改造实践表明，铸管机的技术改进及使用效果良好，改造后离心机生产率提高了1/3，管重控制精度提高，托轮寿命延长，设备故障减少，铸管质量明显改善，取得了较好的技术改造效果和效益。