【正文】 臺(tái) , 年產(chǎn)能力猛增至 億 t 。 60 年代出現(xiàn)了弧形連鑄機(jī) , 至1960 年末已有 15 個(gè)國(guó)家擁有連鑄設(shè)備 31 臺(tái) , 年產(chǎn)能力 130 萬(wàn) t。連續(xù)鑄鋼技術(shù)的應(yīng)用 , 使整個(gè)鋼鐵工業(yè)發(fā)生了革命性的轉(zhuǎn)變 , 所以有人曾說(shuō)過(guò)：“爐外精煉、森吉米爾軋機(jī)和連鑄是當(dāng)代鋼鐵工業(yè)中三項(xiàng)最重要的新技術(shù)。 主要包括系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算以及 液壓 元件的選型 、集成塊 的設(shè)計(jì) 、油箱的設(shè)計(jì)、泵站的設(shè)計(jì) 等。安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線(xiàn) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ I 摘 要 滑動(dòng)水口是安裝在鋼包底部的裝置 ， 是連鑄 機(jī) 的關(guān)鍵設(shè)備之一 。 該系統(tǒng)要使滑動(dòng)水口在一定負(fù)載下按給定速度打開(kāi)與閉合，并能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)，以控制水口開(kāi)度的大小，從而控制鋼水流下的速度，同時(shí) 考慮到突然停電的情況，系統(tǒng)中設(shè)置了蓄能器，使 系統(tǒng)在泵停止工作時(shí) ， 滑動(dòng)水口仍能開(kāi)關(guān)兩到三次 ，從而防止鋼水在鋼包中冷卻凝固?！? 本世紀(jì) 30 年代德國(guó)和原蘇聯(lián)進(jìn)行過(guò)連續(xù)澆鑄的研究。 70 年代以石油危機(jī)為契機(jī) , 世界上所有產(chǎn)業(yè)都力求節(jié)能。 80年代 , 新建連鑄機(jī)的勢(shì)頭不減 ,在歐美 , 部分高爐、 轉(zhuǎn)爐、軋機(jī)等生產(chǎn)設(shè)備被關(guān)閉 , 而連鑄機(jī)作為鋼鐵工業(yè)現(xiàn)代化的象征卻越建越多。 我國(guó)是研究和應(yīng)用連續(xù)鑄鋼技術(shù)較早的國(guó)家之一。由于我國(guó)的中小企業(yè)多是建立在小轉(zhuǎn)爐、小電爐和平爐煉鋼的基礎(chǔ)上 ,煉鋼能力有限 ,連鑄機(jī)裝備水平低 , 一度影響了連鑄發(fā)展的速度。 目前 ,除極個(gè)別部件仍需從國(guó)外引進(jìn)外 ,國(guó)內(nèi)都可以設(shè)計(jì)和制造 ,并且國(guó)產(chǎn)連鑄機(jī)已經(jīng)進(jìn)人國(guó)際市場(chǎng)?！鞍宋濉逼陂g ,還將新建連鑄機(jī) 70余臺(tái) ,新增生產(chǎn)能力 1684萬(wàn) /a。結(jié)晶器是無(wú)底的，再注入鋼水之前，必須先裝上一 個(gè)“活底”，它同時(shí)也起到引出鑄錠的作用，這個(gè)“活底”就成為引錠鏈。鑄坯被拉出結(jié)晶器后，為使其盡快的散熱，需要對(duì)其進(jìn)行噴水冷卻，稱(chēng)之為二次冷卻，通過(guò)二次冷卻直導(dǎo)裝置的鑄坯逐漸 凝固。連續(xù)鑄鋼生產(chǎn)所用的設(shè)備，實(shí)際上是包括在連續(xù)作業(yè)線(xiàn)上的一套機(jī)械設(shè)備。 連鑄機(jī)主體設(shè)備包括：鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái) 、 中間包、中 間 包臺(tái)車(chē)、結(jié)晶器、結(jié)晶器振動(dòng)裝置、二次冷卻 裝置、拉坯矯直機(jī)、引錠裝置、切割裝置等。 （ 2）中間包 ： 中間包是鋼包和結(jié)晶器之間用來(lái)接收鋼水的過(guò) 渡裝置?？煞譃橹苯Y(jié)晶器和弧形 結(jié)晶器。 （ 6）拉坯矯直機(jī) ： 拉坯矯直機(jī)（拉矯機(jī)）用于對(duì)鑄坯的拉坯和矯直。 （ 8）鑄坯切割設(shè)備 ： 鑄坯切割設(shè)備用于在鑄坯行進(jìn)過(guò)程中將它 切割成所需 求的定尺長(zhǎng)度?，F(xiàn)在 ,國(guó)內(nèi)各大鋼廠(chǎng)越來(lái)越多地使用先進(jìn)的滑動(dòng)水口 ,但多數(shù)是進(jìn)口的 ,國(guó)產(chǎn)化程度還有待提高。但由于當(dāng)時(shí) ,很難提供所需配套的高級(jí)耐火材料 ,因而使這項(xiàng)新技術(shù)未能及時(shí)推廣使用。 1969年日本咼川百煉公司首先引進(jìn)了瑞士的梅塔肯式滑動(dòng)水口 ,而后開(kāi)發(fā)了三菱梅塔肯式滑動(dòng)水口系列。而真正的研制工作是從 1958年開(kāi)始的 ,鞍鋼首先提出了外上塞棒和旋轉(zhuǎn)塞頭的設(shè)想。但應(yīng) 該承認(rèn) ,我國(guó)滑動(dòng)水口和世界水平還有一定距離。當(dāng)上、下注口在移動(dòng)中重合時(shí) ,鋼包內(nèi)鋼水 ,可通過(guò)上水口磚、上滑板、下滑板、下水口磚流出 ,進(jìn)行澆注作業(yè)。 圖 滑動(dòng)水口的耐材部分 配套機(jī)構(gòu)部分 為把上述耐材部分固定安裝在鋼包底部 ,因而需要配套機(jī)構(gòu) ,如圖 所示。 下水口頂座 :托起下水口磚 ,將下水口磚與下滑板頂緊。 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) :由電 動(dòng)缸或油缸組成。 4)三滑板往復(fù)式 :用于連鑄中間包 ,上、下滑板不動(dòng) ,只動(dòng)中間滑板。 瑞士英特斯特普式 :用 4個(gè)帶彈簧的螺栓與開(kāi)閉框架連接 ,壓緊滑板。逐漸 處于淘汰狀態(tài)。電動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)為國(guó)內(nèi)今后的發(fā)展方向 ,這是因?yàn)槲覈?guó)液壓密封件質(zhì)量不過(guò)關(guān) ,不能 保證長(zhǎng)時(shí)間的安全使用。而國(guó)外生產(chǎn)的鋼材比國(guó)內(nèi)的好得多 ,成份也不一樣 ,我國(guó)生產(chǎn)的滑動(dòng)水口機(jī)構(gòu) ,采用國(guó)產(chǎn)的普通材質(zhì)。而國(guó)外大多采用先進(jìn)機(jī)床 ,加工公差由機(jī)床本身來(lái) 控制。而國(guó)外的毛坯質(zhì)量很高 ,非加工面及鋼板平面較國(guó)內(nèi) 平整很多 ,可以與國(guó)內(nèi)加工過(guò)的產(chǎn)品相比擬 ,而且國(guó)內(nèi)采用的鑄造工藝、熱處理及工藝也比國(guó)外差些 ,日前在國(guó)內(nèi)許多廠(chǎng)家努力下 ,國(guó)內(nèi)的毛坯 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 共 59 頁(yè) 第 9 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線(xiàn) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 質(zhì)量有了很大提高。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的油缸 ,用不上幾爐 ,就得維修。國(guó)內(nèi)的彈簧即使最好 ,使用幾爐以后 ,就得更換。目前 ,國(guó)內(nèi)水口生產(chǎn)己系列化 ,質(zhì)量不斷提高 ,可逐步代替進(jìn)口 產(chǎn)品。除了價(jià)格上優(yōu)勢(shì)外 ,也證明了產(chǎn)品質(zhì)量與國(guó)外的差距在逐漸縮小。在實(shí)際生產(chǎn)中，滑動(dòng)水口開(kāi)度需經(jīng)常調(diào)整，動(dòng)作比較頻繁，如果壓力不足，水口無(wú)法打開(kāi)或關(guān)閉，除無(wú)法澆鑄生產(chǎn)外，更嚴(yán)重的是，在澆鑄中因事故停澆時(shí)，大包水口若不能關(guān)閉，將使中間包 溢鋼而燒毀設(shè)備，甚至?xí)斐扇松韨鍪鹿拾l(fā)生。 [6] 液壓傳動(dòng)的發(fā)展概況 自 18 世紀(jì)末英國(guó)制成世界上第一臺(tái)水壓機(jī)算起，液壓傳動(dòng)技術(shù)已有二三百年的歷史。本世紀(jì) 60 年代以后，液壓技術(shù)隨著原子能、空間技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而迅速 發(fā)展。我國(guó)的液壓技術(shù)最初應(yīng)用于機(jī)床和鍛壓設(shè)備上， 后來(lái)又用于拖拉機(jī)和工程機(jī)械。 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成 液壓系統(tǒng)由動(dòng)力元件（油泵）、執(zhí)行元件（油缸或液壓馬達(dá)）、控制元件（各種閥）、輔助元件和工作介質(zhì)等五部分組成。 控制元件 包括壓力閥、流量閥和方向閥等。 液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn) ： (1)液壓傳動(dòng)可在運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速方便且調(diào)速范圍大； (2)在相同功率的情況下，液壓傳動(dòng)裝置的體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊； (3)液壓傳動(dòng)工作比較平穩(wěn)、反應(yīng)快、換向沖擊小，能快速啟動(dòng)、制動(dòng)和頻繁換向； (4)液壓傳動(dòng)的控制調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單，操作方便、省力，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 設(shè)計(jì)依據(jù) 為了能夠設(shè)計(jì)出 工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能好、成本低、效率高、維護(hù)使用方便的液壓系統(tǒng)，必須通過(guò)調(diào)查研究，明確下述幾方面問(wèn)題。 由前文敘述可知，滑動(dòng)水口為連鑄機(jī)的重要組成部件之一，本文要設(shè)計(jì)的液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)用來(lái)控制滑動(dòng)水口的開(kāi)啟與關(guān)閉?；钊麠U向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)下滑板向右移動(dòng)，中心孔錯(cuò)開(kāi)而滑動(dòng)水口關(guān)閉，阻止鋼水下流：活塞桿向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)下滑板向左移動(dòng)，中心孔接通而滑動(dòng)水口開(kāi)啟，鋼水順利下流。 (2)控制方式及自動(dòng)化程度 該機(jī)器的工作方式為半自動(dòng)，既可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，必要時(shí)有可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制。因此必須設(shè)置緊急停止控制。即 : F=Fe f iFF?? () Fe 工作負(fù)載、 Ff 摩擦負(fù)載、 iF 慣性負(fù)載 由于開(kāi)啟與關(guān)閉的時(shí)間較短，摩擦負(fù)載、慣性負(fù)載相對(duì)于工作負(fù)載較小，故忽略摩擦負(fù)載與慣性負(fù)載。由任務(wù)書(shū)給出，打開(kāi)與關(guān)閉的最大速度 MAXV =40 /mm s ，本液壓系統(tǒng)能夠調(diào)節(jié)速度，控制鋼水下流的快慢。液壓缸的主要尺寸一經(jīng)確定，即可根據(jù)液壓缸的速度和轉(zhuǎn)速確定其流量。 由于壓力損失的存在，系統(tǒng)壓力應(yīng)高于上述計(jì)算值。 [7] 選擇基本回路 1. 調(diào)速回路確定 目前，常用的調(diào)速方法為： (1)節(jié)流調(diào)速 采用定量泵供壓力油，由流量控制閥改變流入或流出執(zhí)行元件的流量來(lái)調(diào)節(jié)速度。節(jié)流調(diào)速是由定量泵、流量控制閥、溢流閥和執(zhí)行元件組成。 進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路 ： q pP pΔ qA Tq 1 p1A 1 A 2p 2= 0Fv 圖 進(jìn)口節(jié)流 調(diào)速回路 這種調(diào)速回路是將節(jié)流閥安放在定量泵和液壓缸之間，如圖 所示。 回油節(jié)流調(diào)速回路： q pP pΔ qA Tq 1 p1=P pA 1 A 2p 2Fvp 3=0 圖 回油節(jié)流調(diào)速回路 這種調(diào)速回路是將節(jié)流閥放在回油路上，用它來(lái)控制從液壓缸流回油腔流出流量，從而也就控制了進(jìn)入液壓缸的流量，從而也就控制了流入液壓缸的流量，從而也就控制了液壓缸的速度，如圖 所示。與進(jìn)油節(jié)流調(diào)速一樣，一般適用于小功率，負(fù)載變化不大的液壓系統(tǒng)。這種回路適用于負(fù)載大、速度高的場(chǎng)合。因此旁路節(jié)流調(diào)速可適用功率大，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性要求不高的場(chǎng)合。有上述分析可知，本系統(tǒng)采用進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路較為適合。 在一個(gè)工作循環(huán)過(guò)程中，系統(tǒng)只有一小部分時(shí)間處于高壓小流量下工作，故可選用單向定量油泵即可 滿(mǎn)足使用要求。 采用換向閥可以使執(zhí)行元件換向，三位換向閥有中位，不同的中位滑閥機(jī)能可使液壓系統(tǒng)獲得不同的性能。停液壓泵也可使液壓泵和電動(dòng)機(jī)不輸出能量，但頻繁的地啟、停影響液壓泵和電動(dòng)機(jī)的壽命，為此需要設(shè)置卸荷回路。換向閥、單向閥、蓄能器組成的蓄能器回路如下所示。在一次注入鋼水結(jié)束后，滑動(dòng)水口 完全關(guān)閉，電磁換向閥 11處于中位，鎖緊液壓缸的位置，等待鋼水的注入，防止事故的發(fā)生。調(diào)節(jié)單向節(jié)流閥的開(kāi)安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 共 59 頁(yè) 第 22 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線(xiàn) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 度，可以調(diào)節(jié)滑動(dòng)水口打開(kāi)與關(guān)閉的速度。同理，水口完全關(guān)閉時(shí)，液壓缸無(wú)桿腔壓力升高，壓力繼電器發(fā)出信號(hào)，電磁換向閥動(dòng)作，切換到中位，保證液壓缸鎖緊，以免事故的發(fā)生。 緊急關(guān)閉回路分析 某些時(shí)候需要緊急關(guān)閉滑動(dòng)水口，因此設(shè)置了緊急關(guān)閉回路。某時(shí)刻電磁換向閥 11 處于左位時(shí)，液壓缸活塞桿向左移動(dòng)，滑動(dòng)水口正在打開(kāi)。 因此，該緊急關(guān)閉回路能夠在需要時(shí)關(guān)閉滑動(dòng)水口，滿(mǎn)足使用要求。壓力油通過(guò)電 磁換向閥 12，單向閥 進(jìn)入液壓缸左側(cè)，活塞桿向右移動(dòng)，帶動(dòng)滑動(dòng)水口關(guān)閉。工作原理如下：正常工作情況下，電磁換向閥 12 在彈簧作用下處于左位，由于單向閥的單向通流作用，此回路對(duì)水口的開(kāi)啟與關(guān)閉不產(chǎn)生任何影響。設(shè)置此回路是因?yàn)樽詣?dòng)控制回路不穩(wěn)定，長(zhǎng)時(shí)間使用可能失效而影響生產(chǎn)。 通過(guò)設(shè)置壓力繼電器，可以實(shí)現(xiàn)水口開(kāi)關(guān)的自動(dòng)控制。壓力油經(jīng)過(guò)電磁換向閥 1液控單向閥 單向節(jié)流閥 10進(jìn)入液壓缸有桿腔，無(wú)桿腔通過(guò)單向閥 液控單向閥 電磁換向閥 11 直接接回油箱。 圖 液壓系統(tǒng)原理圖 液壓系統(tǒng)原理圖分析 自動(dòng)控制回路分析 電磁換向閥 11 處于中位時(shí)，兩個(gè)液控單向閥構(gòu)成液壓鎖。 圖 用液控單向閥的鎖緊回路 考慮到突然停電的情況，系統(tǒng)中設(shè)置了蓄能器，使系統(tǒng)在泵停止工作時(shí) ， 滑動(dòng)水口仍能開(kāi)關(guān)兩到三次，從 而防止鋼水在鋼包中冷卻凝固。如圖 所示。三位四通換向閥中位 0型或 M型滑閥機(jī)能可以使活塞桿在形成范圍內(nèi)任何位置停止，但由于滑閥的泄漏，能保持停止位置不動(dòng)的性能不高，而本系統(tǒng)涉及安全問(wèn)題，對(duì)鎖緊要求較高，因而用泄漏較小的座閥結(jié)構(gòu)液控單向閥作為鎖緊元件。這主要取決于系統(tǒng)的調(diào)速方式：節(jié)流調(diào)速、容積節(jié)流調(diào)速只能采用開(kāi)式系統(tǒng)，容積調(diào)速回路多采用閉式系統(tǒng)。滑動(dòng)水口控制鋼水的流動(dòng)，對(duì)平穩(wěn)性要求較高，因此旁路節(jié)流調(diào)速方式不適用。旁路調(diào)速速度穩(wěn)定性差，特別低速時(shí)更為顯著。 旁路節(jié)流調(diào)速 回路： 這種調(diào)速回路是把節(jié)流閥放在與液壓缸相并聯(lián)的支路上，如圖 所示。缺點(diǎn)是回油腔壓力高，能量損失大，而且系統(tǒng)高壓區(qū)的范圍擴(kuò)大，因此對(duì)液壓缸，管路強(qiáng)度及防泄漏要求都較高，尤其在承受負(fù)值載荷的情況下，背壓 2p 有可能大于 1p 值甚至超過(guò)系統(tǒng)調(diào)定壓力。這種形式調(diào)速范圍較寬，調(diào)速比可達(dá) 100 以上。這種回路的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，使用維護(hù)方便。 (3)容積節(jié)流調(diào)速 采用壓力反饋式變量泵供油，同時(shí)用流量控制閥改變流入或流出執(zhí)行元件的流量來(lái)調(diào)節(jié)速度。初步估計(jì)管路壓力損失為： pl? =， 各類(lèi)閥的壓力損失為： vp? =， 則油泵出口處的壓力約為： pp = 1 7 .9 + 0 .5 + 0 .5 = 1 8 .9 aMP 故初選系統(tǒng)壓力： P=19MPa 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 共 59 頁(yè) 第 17 頁(yè)