100T連鑄機(jī)中間罐車傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、100t連鑄機(jī)中間罐車傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、綜述隨著連鑄工藝、技術(shù)的不斷完善和發(fā)展以及鋼鐵工業(yè)結(jié)構(gòu)的變化和對(duì)產(chǎn)品規(guī)格、質(zhì)量的新要求，鋼鐵廠不斷采用連鑄技術(shù)替代鑄模工藝。中間罐車是連鑄機(jī)的重要設(shè)備之一，其設(shè)計(jì)質(zhì)量及使用性能直接影響連鑄鋼坯的質(zhì)量以及生產(chǎn)效率。1.1我國(guó)中間罐車的使用情況1.1.1中間罐車的主要機(jī)構(gòu)中間罐是連鑄工藝流程中，位于鋼包和結(jié)晶器之間的設(shè)備，它是接受鋼包內(nèi)的鋼水，再將鋼水分配給結(jié)晶器的中間儲(chǔ)存容器。而中間罐車主要用于支承、運(yùn)載中間罐，同時(shí)用于中間罐的澆注、更換、烘烤等。某鋼廠中間罐車采用高低軌式，主要機(jī)構(gòu)如下：a）走行機(jī)構(gòu)將中間罐車由預(yù)熱位置移到澆注位置上，澆鋼結(jié)束移開(kāi)澆鋼位置。

2、中間罐車在行走過(guò)程中慣性較大，故在兩個(gè)主動(dòng)輪處各安裝了調(diào)頻電機(jī)，以滿足起動(dòng)和停止速度最小，中間段勻速快行；b）升降機(jī)構(gòu)將中間罐升起，使水口離開(kāi)結(jié)晶器蓋50mm處或下降至澆鋼位置。中間罐在車上的提升動(dòng)作是靠4套同步液壓缸來(lái)完成；c）對(duì)中機(jī)構(gòu)中間罐在澆鋼時(shí)，水口必須對(duì)準(zhǔn)結(jié)晶器，當(dāng)中間罐進(jìn)入澆鋼位置時(shí)，要求水口進(jìn)行對(duì)中調(diào)整。中間罐車的對(duì)中是靠4套液壓缸裝置完成的；d）車架車架體是用于支撐中間罐、傳動(dòng)裝置、升降裝置、對(duì)中裝置、溢流槽等設(shè)備的主要部件。車架體主動(dòng)輪布置在澆注平臺(tái)上，從動(dòng)輪布置在大包操作平臺(tái)上，高差3000mm。1.1.2中間罐車使用形式隨著連鑄技術(shù)的發(fā)展，連鑄機(jī)裝備水平的提高，中間罐車已

3、經(jīng)不僅僅是中間罐的運(yùn)載工具，連鑄機(jī)的自動(dòng)化水平從中間罐車可見(jiàn)一斑：自動(dòng)加保護(hù)渣裝置、事故閘板液壓系統(tǒng)、自動(dòng)塞棒操控系統(tǒng)等均安裝在中間罐車上?，F(xiàn)在使用較為普遍的中間罐車有以下幾種形式：一是雙側(cè)全懸掛式;二是雙側(cè)半懸掛式;三是單側(cè)全懸掛式;四是單側(cè)半懸掛式。 雙側(cè)全懸掛式中間罐車結(jié)構(gòu)的中間罐車車輪為高架式，一般與鋼包車配合使用，可使連鑄機(jī)總長(zhǎng)度縮短7m左右（與回轉(zhuǎn)臺(tái)比較)節(jié)省廠房投資，并且，對(duì)中小型鋼廠模鑄改連鑄創(chuàng)造了便利條件。但受結(jié)構(gòu)限制，不易實(shí)現(xiàn)中間罐升降功能，保護(hù)澆注相對(duì)較難實(shí)現(xiàn)，在特種鋼連鑄機(jī)上的使用受到限制。因此，該種結(jié)構(gòu)的中間罐車在中小型鋼鐵廠低合金鋼連鑄機(jī)上得到了廣泛的應(yīng)用。雙側(cè)半懸

4、掛式中間罐車又稱高低腿式，其內(nèi)弧側(cè)軌道為高架式，驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)置在高架側(cè)，改善驅(qū)動(dòng)裝置使用環(huán)境并且便于維護(hù)。但是，由于澆鑄平臺(tái)外弧側(cè)有軌道，當(dāng)發(fā)生溢鋼事故時(shí)，軌道容易被冷鋼遮蓋，造成中間罐車無(wú)法駛離澆注區(qū)，有事故隱患。根據(jù)中間罐的澆注形式(侵入式水口或定徑水口），中間罐支承臺(tái)可設(shè)計(jì)成液壓升降式或固定式。橫向微調(diào)裝置可以是液壓缸驅(qū)動(dòng)或是手動(dòng)絲杠驅(qū)動(dòng)。為了保持升降裝置長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定不發(fā)生漂移，液壓升降缸的密封形式和材料很關(guān)鍵，并且，液壓回路必需采用液壓馬達(dá)和液壓鎖。為了更好地解決此問(wèn)題，可以將液壓缸裝上位移傳感器，對(duì)中間罐位置隨時(shí)監(jiān)測(cè)、反饋，并進(jìn)行補(bǔ)償。根據(jù)需要，在高架的軌道上，可設(shè)置軌道傳感器。中間罐車

5、在澆鑄位置時(shí)，車輪正好落在傳感器上，只要在大包開(kāi)澆之前對(duì)稱量?jī)x表進(jìn)行清零，便能隨時(shí)得到中包內(nèi)鋼水的實(shí)際重量。由于傳感器遠(yuǎn)離熱源，此種類型的稱量裝置具有較長(zhǎng)的使用壽命。單側(cè)全懸掛式為懸挑式結(jié)構(gòu)，所有車輪均支承在內(nèi)弧側(cè)的高架軌道上，對(duì)澆鑄平臺(tái)的干涉較少，但對(duì)廠房和鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)要求較高，因此，一般用在大半徑或4流以上的連鑄機(jī)上。同樣，根據(jù)中間罐的澆注形式(侵入式水口或定徑水口），中間罐支承臺(tái)可設(shè)計(jì)成機(jī)械升降式或固定式。機(jī)械升降一般采用蝸輪減速機(jī)、滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)。單側(cè)半懸掛式中間罐車上下軌道均布置在內(nèi)弧側(cè)，與全懸掛式具有一樣的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，對(duì)廠房、鋼平臺(tái)的要求相對(duì)較低，因此得到較廣泛的應(yīng)用。中間罐升降及橫向

6、微調(diào)均采用液壓機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。1.1.3各國(guó)中間罐車的主要參數(shù) 1.2中間罐車的結(jié)構(gòu)及特征中間罐車一般由車架，行走機(jī)構(gòu)，提升機(jī)構(gòu)，橫向微調(diào)機(jī)構(gòu)，稱量裝置及輔助裝置等組成。根據(jù)澆注鋼種和提高鑄坯質(zhì)量的要求,有的中間罐車上還裝有等離子加熱導(dǎo)電裝置,結(jié)晶器加保護(hù)渣裝置等輔助設(shè)備1.2.1車架為了便于操作，車架采用門型結(jié)構(gòu)，其開(kāi)口側(cè)在澆注工人的操作面。為了加強(qiáng)剛性，車架梁采用箱型結(jié)構(gòu)，橫梁，立柱及主梁連接部位增設(shè)加強(qiáng)版，車架的左視圖為門型，形成了車架的異型結(jié)構(gòu)與復(fù)雜受力狀況。中間罐車的車架用于支撐中間罐，安裝固定傳動(dòng)裝置、中間罐升降機(jī)構(gòu)及橫向微調(diào)機(jī)構(gòu)、稱量裝置及輔助設(shè)備等。以往生產(chǎn)小方坯的中間罐車車架多采用

7、門型結(jié)構(gòu),其開(kāi)口側(cè)在澆注工的操作側(cè)。目前常采用的半高架式、高架式及全懸掛式中間罐車的車架由于將軌道架起,克服了操作不便的特點(diǎn),車架均采用箱型結(jié)構(gòu),在主梁和橫梁連接處用鋼板或型鋼加強(qiáng),大大增加了車體的剛性。通常車架全部采用焊接結(jié)構(gòu)。車架上還設(shè)置有供操作人員觀察中間罐液面位置及供其他設(shè)備安裝操作用的平臺(tái)、走臺(tái)、防熱輻射和鋼水飛濺用的防護(hù)裝置。同時(shí)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中還要充分重視供線電路及液壓回路的布線，既要布線方便，又要保證管線能得到充分保護(hù)1.2.2行走機(jī)構(gòu)中間罐車的行走機(jī)構(gòu)通常采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。根據(jù)車架結(jié)構(gòu)，為使行走機(jī)構(gòu)傳動(dòng)平穩(wěn)，將主動(dòng)輪和傳動(dòng)裝置布置在主梁的一側(cè)，主動(dòng)輪為雙緣輪，起導(dǎo)向作用：中間罐車運(yùn)

8、行時(shí)一般有快慢兩種行走速度。快速主要用于將中間罐由烘烤位運(yùn)送到接近澆注位。慢速用于啟、制動(dòng)及中間罐水口與結(jié)晶器對(duì)。一般快速為15-20m/min,慢速為1-2m/min。為實(shí)現(xiàn)兩種速度的轉(zhuǎn)換,行走機(jī)構(gòu)的變速有以下三種方式。1.雙交流電機(jī)變速方式即通過(guò)減速裝置串聯(lián)起來(lái)的兩臺(tái)帶制動(dòng)器的交流電動(dòng)機(jī)。通過(guò)減速裝置將兩臺(tái)帶制動(dòng)器的快、慢速電動(dòng)機(jī)串聯(lián)起來(lái)，快速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)快速電動(dòng)機(jī)打開(kāi)，與慢速電動(dòng)機(jī)斷開(kāi)；但在慢速電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)快速電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)器及電樞傳動(dòng)懸掛減速器，再驅(qū)動(dòng)車輪運(yùn)行。這種方式增加了裝置復(fù)雜性。2.雙輸入軸行星減速方式行星減速器的兩個(gè)主動(dòng)軸分別與兩臺(tái)帶制動(dòng)器的交流電機(jī)相聯(lián)。采用兩臺(tái)交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)行

9、星減速器，減速器的兩個(gè)主動(dòng)軸分別與兩臺(tái)帶制動(dòng)器的交流電機(jī)相連。當(dāng)快速電機(jī)接電時(shí)，其制動(dòng)器打開(kāi)（慢速電機(jī)不接電，其制動(dòng)器閉合），快速電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使行星輪繞中心旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)快速驅(qū)動(dòng)。當(dāng)慢速電機(jī)接電，其制動(dòng)器打開(kāi)（快速電機(jī)不接電，其制動(dòng)器閉合），慢速電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)兩級(jí)圓柱齒輪使行星輪繞與快速電機(jī)相連的中心輪旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)滿速驅(qū)動(dòng)，這種結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，維護(hù)不便。3.變頻調(diào)速方式此方式是近年來(lái),尤其是引進(jìn)設(shè)備多采用的一。種變速方式。它是通過(guò)變頻調(diào)速的方法帶動(dòng)常規(guī)減速器以獲得快慢兩種速度,使機(jī)構(gòu)得到簡(jiǎn)化。有時(shí),為了操作方便在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上裝有手輪,在與結(jié)晶器對(duì)中時(shí)還可以采用手動(dòng)方式。2.行走機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)方式中間罐車行走機(jī)構(gòu)

10、的驅(qū)動(dòng)方式有三種:1.單側(cè)驅(qū)動(dòng)每套傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)一個(gè)主動(dòng)車輪。在不影響操作人員操作的前提下,傳動(dòng)機(jī)構(gòu)盡量布置在內(nèi)弧側(cè)。此種傳動(dòng)方式省去了兩個(gè)車輪的連接軸,使車架底部有足夠的空間跨過(guò)結(jié)晶器。由于車架本身采用箱形結(jié)構(gòu),即使是容量較大的中間罐車也能保證運(yùn)行的平穩(wěn)可靠,一般門型中間罐車多采用這種方式。2.雙側(cè)集中驅(qū)動(dòng)雙側(cè)車輪集中驅(qū)動(dòng)。當(dāng)采用集中驅(qū)動(dòng)時(shí),驅(qū)動(dòng)兩個(gè)主動(dòng)車輪的橫軸必須通過(guò)鏈輪、鏈條或齒輪帶動(dòng)車輪,并將橫軸倒換至較高位置,讓出車架下部空間（使其能跨過(guò)結(jié)晶器）。3.兩側(cè)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)由兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)兩側(cè)車輪，這種方式會(huì)增加中間罐車的橫向?qū)挾?，?duì)操作人員有影響。無(wú)論采用哪種驅(qū)動(dòng)方式,為保護(hù)行走機(jī)構(gòu),防

11、止由于溢鋼或鋼水飛濺燒損傳動(dòng)裝置,傳動(dòng)裝置上方必須安裝保護(hù)罩。1.2.3提升機(jī)構(gòu)當(dāng)采用浸入式水口進(jìn)行保護(hù)澆注時(shí),為使水口插入結(jié)晶器的深度,必須設(shè)有中間罐提升機(jī)構(gòu)。提升行程通常為450-750mm,提升速度一般為1.2-2.4m/min。中間罐提升有電動(dòng)提升和液壓提升兩種方式1.電動(dòng)提升一般采用蝸輪蝸桿螺母絲杠的傳動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)支撐中間罐的提升框架。絲杠可采用普通梯形螺紋。每套提升機(jī)構(gòu)要求配有兩根絲杠。由兩套傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分別驅(qū)動(dòng)同側(cè)的兩個(gè)絲杠,并用同步軸將兩套傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連起來(lái)。電動(dòng)提升方式結(jié)構(gòu)復(fù)雜,對(duì)加工精度和安裝精度的要求都較高。2.液壓提升采用四個(gè)液壓缸位于提升框架的四個(gè)支點(diǎn)，用液壓同步馬達(dá)保證四個(gè)液

12、壓缸的同步提升。液壓提升方式比電動(dòng)提升方式使車體簡(jiǎn)化,維護(hù)方便，但液壓設(shè)備調(diào)整較復(fù)雜。1.3中間罐車的問(wèn)題和改進(jìn)由于中間罐長(zhǎng)期處于高溫狀態(tài)下，工作環(huán)境惡劣，中間罐車的性能直接影響連鑄機(jī)的正常運(yùn)行及連鑄機(jī)的壽命和產(chǎn)量。1.3.1中間罐車常見(jiàn)問(wèn)題結(jié)合國(guó)內(nèi)一些鋼廠連鑄機(jī)中間罐車實(shí)際使用情況，發(fā)現(xiàn)目前國(guó)內(nèi)外各種機(jī)型連鑄機(jī)的中間罐車普遍存在一些設(shè)計(jì)缺陷，給中間罐車的使用和維護(hù)帶來(lái)了諸多麻煩，主要問(wèn)題如下：1.傳統(tǒng)中間罐車的設(shè)計(jì)，其升降機(jī)構(gòu)為機(jī)械升降或液壓升降。中間罐提升時(shí)，為保證四個(gè)立柱升降運(yùn)動(dòng)的同步，機(jī)械升降采用同步軸，而液壓升降采用分流閥控制，升降立柱為相形焊接結(jié)構(gòu)，升降立柱與車架之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向

13、是通過(guò)四周的襯板進(jìn)行的。在使用過(guò)程中，由于車架受熱變形的影響及四個(gè)立柱與襯板的間隙難以保持一致，因此，常發(fā)生卡阻現(xiàn)象，造成升降同步誤差大。2.當(dāng)設(shè)計(jì)將中間罐車的承載中心和車輪中心在同一軸線上時(shí)，中間罐耳軸在高溫狀態(tài)下使用產(chǎn)生變形，使中間罐對(duì)其支承橫梁產(chǎn)生側(cè)向分力2p，承載立柱在中間罐的側(cè)向分力2p作用下產(chǎn)生扭矩2ph，行走車架在此扭矩作用下產(chǎn)生向上的彎曲變形（圖1.1）。1.3.2中間罐車設(shè)計(jì)的改進(jìn)中間罐由于長(zhǎng)期處于高溫狀態(tài)下，起耳軸在鋼水高溫?zé)彷椛溆绊懴?，其持久極限值急劇下降，逐漸產(chǎn)生彎曲變形。因此，中間罐耳軸與中間罐車橫梁支承點(diǎn)的接觸、手里發(fā)生變化，由理論的豎直向下的正應(yīng)力。由于支撐點(diǎn)較高

14、，力臂較長(zhǎng)，該側(cè)向分應(yīng)力形成了較大的變形力矩，使中間罐發(fā)生嚴(yán)重的扭轉(zhuǎn)變形，最終導(dǎo)致無(wú)法正常工作。為了克服側(cè)向力矩造成的扭轉(zhuǎn)變形，采取力矩平衡法，經(jīng)過(guò)反復(fù)核算，合理地確定中間罐承載中心與車輪支承中心的距離l，減少側(cè)向分力的力臂，同時(shí)由于位置的改變，產(chǎn)生一個(gè)反向支承力矩，從而達(dá)到了力矩的平衡，減少側(cè)向力產(chǎn)生的力矩對(duì)車架造成的彎曲變形原來(lái)的設(shè)計(jì)中，鋼水載荷是直接作用在車架上的，在長(zhǎng)期作用下，受交變應(yīng)力的影響，車架會(huì)逐漸產(chǎn)生變形。改進(jìn)設(shè)計(jì)是將橫梁擴(kuò)展為平臺(tái)橫梁，載荷布置在平臺(tái)橫梁上，再將平臺(tái)橫梁壓在前后車架上，使前后車架承受的是由平臺(tái)橫梁傳下來(lái)的均布載荷，消除交變應(yīng)力點(diǎn)，在和壓強(qiáng)隨之減少，使車架受交變

15、應(yīng)力產(chǎn)生的變形也降低了。同時(shí)，克服了前后車架行走時(shí)產(chǎn)生的扭車現(xiàn)象，增加了前后車架的使用壽命，并為操作和維修提供方便。中間罐車原始設(shè)計(jì)均采用方柱滑槽導(dǎo)向，由于升降導(dǎo)致滑槽中心與液壓缸支承中心不在同一線上，產(chǎn)生一個(gè)不平衡力矩的側(cè)向力矩，并且導(dǎo)向間隙較大，所以在使用中極易產(chǎn)生卡阻及不平衡現(xiàn)象。為確保橫梁升降同步，以往把希望寄托在同步閥上，沒(méi)有對(duì)機(jī)械導(dǎo)向進(jìn)行太多的設(shè)計(jì)，認(rèn)為有了同步閥就能保證同步，實(shí)踐證明，再好的同步閥在沒(méi)有受到很好的機(jī)械導(dǎo)向控制時(shí)，也很難達(dá)到所要求的同步精度。為此，在設(shè)計(jì)時(shí)選用從意大利進(jìn)口的分流閥來(lái)實(shí)現(xiàn)液壓缸的同步運(yùn)動(dòng)，對(duì)機(jī)械導(dǎo)向進(jìn)行了全新的設(shè)計(jì)。通過(guò)采用圓柱導(dǎo)向，選取適當(dāng)?shù)呐浜?，并將外置液壓缸移至?dǎo)向力主中央，使液壓缸與受力點(diǎn)在同一中心線上，不產(chǎn)生力矩，從而消除了升降卡阻現(xiàn)象，提高了升降同步精度。液壓缸在設(shè)計(jì)時(shí)采用了緩沖裝置，使中間罐升降平穩(wěn)，并且使液壓缸得到很好的保護(hù)。通過(guò)對(duì)后車架的反復(fù)核算，在確保確保強(qiáng)度和剛度的前提下，縮小后車架的寬度，減少