中間包+塞棒系統(tǒng)

1、球墨鑄管澆注系統(tǒng)改造可研性報告1項目背景和必要性1.1項目背景球墨鑄鐵管新版ISO2531標準修訂工作基本結束，預計將在2009年5月份頒布執(zhí)行。新 版標準的主要改變是根據(jù)工作壓力級別確定球墨鑄鐵管的壁厚，相對于98版的ISO2531標 準，中小規(guī)格的球墨鑄鐵管壁厚明顯降低，最小壁厚可達3.0mm，我們俗稱薄壁管，其生產(chǎn) 難度比較大，因此有必要將生產(chǎn)中制約環(huán)節(jié)進行改進或改造。長期以來，扇形包澆注系統(tǒng)一直是球墨鑄鐵管生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)。在實踐過程中，扇形 包逐漸顯現(xiàn)出一生系列的不足，如：扇形包受機械因素影響運行不平穩(wěn)、扇形包壁受浸蝕容 積改變、包嘴粘渣等等，這些因素直接影響到球墨鑄鐵管的生產(chǎn)及質量

2、，如不能精確控制管 重、管壁不均、管壁夾渣等。在生產(chǎn)K9級別的管子時，這些影響不太明顯，但在生產(chǎn)薄壁 管時，這些影響將直接導致廢品。因此研發(fā)一種新的澆注工藝，提高澆注質量，生產(chǎn)出符合 標準的薄壁管，勢在必行。1.2項目必要性由于各種原因，目前鑄管澆注所用的鐵水，含渣較大，采用目前的扇形包澆注方式，盡 管人工扒渣很買力，但不可避免會有渣子在澆注過程中隨鐵水帶入流槽，給薄璧管的生產(chǎn)帶 來了很大質量隱患。因此，如何采取措施控制進入扇形包鐵水的潔凈度就顯得尤為重要。由于扇形包運行不平穩(wěn)、包壁受浸蝕容積改變、包壁包嘴粘渣等，造成管子管壁不均、 夾渣、不能精確控制管重等缺陷。這些缺陷將直接導致該套系統(tǒng)不能

3、正常地生產(chǎn)薄壁管。改 造或改變目前的澆注方式，生產(chǎn)出符合標準的薄壁管，勢在必行。目前球管生產(chǎn)均采用扇形包澆注。只要扇形包勻速翻轉，它所倒出的鐵水量應當相等， 即鐵水流量與扇形包的旋轉速度呈正比關系。為了保證扇形包勻速旋轉，翻轉機構中設有一 塊調速板。當油缸桿勻速地伸出時，由于調速板的作用，使扇形包的轉角也保持勻速，從而 保證了鐵水流量的穩(wěn)定。在實際生產(chǎn)中，鐵水流量并不能保持穩(wěn)定，這其中有機械方面的因素，也有工藝方面的 因素。機械方面:機械轉換裝置由于加工裝配積累，摩擦力不勻，磨損、粘鐵等。尤其是等速板形狀 對速度轉換影響最大，如果等速板形狀不合適，即使油缸速度穩(wěn)定也會造成扇形包轉速不穩(wěn)。扇形包

4、在澆注過程中鐵液量不斷減少，同時扇形包在翻轉過程中重心不斷變化，引 起液壓缸負載不斷變化，使扇形包轉速發(fā)生變化。液壓系統(tǒng)由于泵壓力變化或溫度變化引起油液黏度發(fā)生變化或油缸內瀉而引起扇形 包翻轉速度變化。扇形包的幾何形狀如內襯粘鐵、侵蝕對澆注鐵液的速度也有影響。工藝方面：為了改進承口澆注質量，各鑄管廠都采用了快翻包技術，然而這也帶來了一系列的問題， 首先快翻包為人為控制，這不可避免的帶來人為因素，使承口的澆注厚薄不均，進而帶來管 重的波動，其次快翻包和正常翻包之間轉換時扇形包出現(xiàn)了停頓現(xiàn)象。這些導致鐵水流量不穩(wěn)的機械、工藝方面的因素，有些可以通過機械、液壓、電氣方面 改造進行克服，有的則不能克服

5、。如凈化液壓介質，升級電液比例閥、引進恒壓變量泵等能 使油缸桿運行穩(wěn)定，克服扇形包重心變化而引起的運行不穩(wěn)定;調速板也可以進行機械調整； 機械摩損也可以通過定期維護保養(yǎng)來保持機械的可靠性。電氣系統(tǒng)升級，實現(xiàn)承插口自動澆 注，克服人為干擾等工藝方面的影響。不可克服的缺陷如扇形包轉軸本身就不在幾何中心， 且其幾何形狀的改變如內襯粘鐵、浸蝕、包嘴粘鐵、粘渣等。總的說來，實現(xiàn)管壁澆注均勻 需要調整的地方太多，只要有一個因素沒做到位，均有可能產(chǎn)生廢品。2預研目標、主要技術指標和參數(shù)通過本項目的研發(fā)，采用塞棒中間包+過渡包的澆注方式，達到鐵水流速 的穩(wěn)定，凈化鐵水，生產(chǎn)出符合標準要求的薄壁管。3項目技術可

6、行性及實施方案31項目技術關鍵點及實施方案本項目的核心改造思路是：針對現(xiàn)有球墨鑄鐵管在澆注過程中的夾渣現(xiàn)象，參考國內煉鋼廠所使用的成熟技術結晶 器鋼水液位自動控制，改變目前的中間包+扇形包澆注方式，采用塞棒中間包+過渡包的澆 注方式。在該澆注系統(tǒng)中，通過控制塞棒的運動，進而控制過渡包在澆注過程中液位的穩(wěn)定， 從而保證澆注速度在直管段恒定不變。在前一支管子澆注即將結束時，堵塞過渡包水口，使 液面高過直管段澆注時的液面控制高度。澆注承口時，打開過渡包水口，鐵水靠勢頭壓力產(chǎn) 生高的流速，完成承口澆注（相當過扇形包澆注時的快翻包），隨后控制過渡包的液面高度， 進行直管段澆注，在整支管子澆注將要結束前，

7、堵塞過渡包水口，靠溜槽內的殘鐵完成插口 端的澆注。本方案主要用在冷模法球管生產(chǎn)中，所需的主要設備有：帶塞棒的中間包、過渡 包、液面檢測儀，以及一套塞棒控制系統(tǒng)，整體澆注系統(tǒng)大為簡化，且避免了扇形包因機械 摩損、變形、人為干擾及液壓系統(tǒng)固障等原因造成的不穩(wěn)定。本系統(tǒng)所用的電液伺服閥也可 用電磁比例閥代替。方案原理圖如下：口二年無，家棒3位容軟儀.|盤壓單元伺服放大器e-液位上下限設定7-M面調節(jié)器8液面儀9傳感3塞棒中間包+過渡包控制系統(tǒng)原理圖本方案的優(yōu)越性在于：保持了澆注鐵水的純凈。鐵水由中間包的下部水口流出，只要保持一定的鐵水液面 高度，浮在鐵水上端的渣雜物不會因此經(jīng)水口而流到過渡包，隨即進

8、入澆注系統(tǒng)而影響鑄管 的質量。鐵水上端的渣雜物可由崗位隨時清理。能保證較好的鑄管壁厚的均勻性。只要過渡包的液面保持穩(wěn)定，即澆注速度穩(wěn)定，主機行走速度穩(wěn)定，則鑄管的壁厚就能保持均勻性。3.2項目難點和有待解決的問題過渡包鐵水液面檢測儀的選取。目前常用液面檢測儀有四種，即銫源型、渦流型、電磁型及紅外線型。前 三種均有一定的局限性。銫源型液面檢測系統(tǒng)控制精度適用于直徑為400mm 以下的液面，渦流型為400mm以上，電磁型在600mm以上，否則影響檢測精 度。我公司鐵水過渡包的液面范圍在400mm以下，應該說用銫源型液面檢測 系統(tǒng)比較合適。但由于該儀器不適宜在高溫環(huán)境下工作，過渡包沒有冷卻系統(tǒng)， 工

9、作環(huán)境比較惡劣，不適合這種精密儀器。紅外線型是根據(jù)紅外線液面反射原 理工作的，檢測儀將反射后的信號收集后而檢索出液面的高度。由于在煉鋼車 間結晶器旁因冷卻坯料經(jīng)常升騰起大量水蒸汽，紅外線穿透力弱而影響了檢測 效果，近年來，很少廠家采用紅外線檢測儀，而我們的鑄管澆注場所不存在這 種不利因素，采用紅外線檢測儀應當是比較合適的，但效果如何，目前還不能 確定。過渡包出水口最小面積的確定。由于鐵水流動的過程中受粘度系數(shù)、鐵水勢頭、溜槽形狀、溫度、鑄件壁 厚等各種因素影響較大，出水口最小面積的計算一般按經(jīng)驗公式來確定，但目 前的經(jīng)驗公式多是根據(jù)一般的靜態(tài)澆注而得出來的，還沒有專門針對離心鑄管 而推導出來的

10、公式，因此根據(jù)經(jīng)驗公式也只能推算個大概的數(shù)值，具體的數(shù)值還 得繼續(xù)通過實驗來取得。現(xiàn)根據(jù)西南內燃機配件總廠、湖北省機電研究設計院、 鑄造研究所四川工程職業(yè)技術學院劉文川、文宏等人所推導出的經(jīng)驗公式，推 算出DN801000mm的最小出口面積如下表：規(guī)格公稱壁厚公稱重量澆注有效時間澆注最小出 口面積澆注最小 直徑V比澆DN804.4587.931.4117.624.740.42DN1004.4718.681.4119.715.010.42DN2004.714612.11.4328.706.050.42DN3006.228216.71.5237.626.920.45DN4006.539419.51

11、.5444.507.530.45DN5007.556523.31.5951.738.120.47DN6008.778327.31.6558.958.660.49DN7008.691329.31.6464.389.050.48DN8009.61164331.6870.959.500.50DN90010.6144636.81.7277.359.920.51DN10009.8151337.31.6981.3210.180.50承口澆注。扇形包澆注承口時，采用了快翻包的方式。我們采用中間包+過渡包的方 式澆注承口時須采用堵塞過渡包水口的方式使過渡包的液面達到一定的高度， 然后打開水口以一定的流速來完成

12、承口澆注，鐵水開始在溜槽中流動時，因存 在溫差，勢必影響流速，承口澆注時間因此不能確定，也只能靠實驗來取得。插口澆注。扇形包澆注插口時，是靠溜槽殘存的鐵水來完成的。我們采用中間包+過 渡包的方式澆注插口時，也要堵塞過渡包水口，靠溜槽殘鐵完成澆注，因此， 什么時間堵塞水口，仍需要靠實驗來摸索。塞棒的使用壽命的確定。在煉鋼的澆注系統(tǒng)中，因鋼渣及鋼水的浸蝕作用，塞棒的使用壽命一般為 56個包的時間。在鐵水中的使用時間目前沒有這方面的參考資料，同樣也需 要通過實驗來取得。鐵水粘度對其流動性影響采用中間包+塞棒控制系統(tǒng)，其技術關鍵在于控制澆注包液位高度來保證 恒定的澆注速度，需要驗證現(xiàn)在生產(chǎn)所用鐵水粘度

13、對速度的影響是否能夠控制 在誤差范圍之內；理想的澆注工藝如何確定采用中間包+塞棒控制系統(tǒng)，如果澆注包的尺寸按照澆注一支管來確定， 在澆注最后階段，澆注速度就僅靠鐵水的自重來決定，其澆注過程為一固定的 非線性變化，而且此過程時間僅為56秒時間，對電氣控制系統(tǒng)的響應速度 要求就會很高，勢必會對精確控制帶來一定難度。如果澆注包容積能夠澆注幾 只管，澆注速度就能夠在該系統(tǒng)控制下保持恒定，電氣控制相對容易實現(xiàn)；但 澆注包就會存在剩鐵現(xiàn)象，如何保證鐵水溫度就顯得尤為重要。4項目進度及投資概算4.1項目進度表序號階段內容完成日期負責人審核人備注1查閱相關資料，進行初步理論計算，了解、 咨詢鋼水液位控制系統(tǒng)，從