LOMA立式全連續鑄造機夾持系統和飛鋸夾緊裝置的改造

呂 杰

(銅陵金威銅業有限公司，安徽 銅陵 244000)

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LOMA立式全連續鑄造機夾持系統和飛鋸夾緊裝置的改造

呂 杰

(銅陵金威銅業有限公司，安徽 銅陵 244000)

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

立式全連續鑄造機；夾持系統；飛鋸夾緊裝置

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

2009年7月兩次熱負荷試車，結晶器均出現反水現象，發生爆炸；更換國產結晶器后， 結晶器反水現象沒有發生，但是生產出來的鑄錠彎曲現象較嚴重。通常情況下，一次可連續生產兩根鑄錠，第一根比較直，第二根開始發生彎曲，如果繼續鑄造第三根鑄錠，鑄錠彎曲現象會很嚴重，彎曲的鑄錠通過夾持系統和飛鋸夾緊時均會反過來撬動結晶器，導致結晶器內鑄錠凝殼破裂而出現漏銅事故。

經過反復試驗、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論述。

1 LOMA鑄造機存在的問題

1.1 夾持輥系統中心不固定

LOMA全連續鑄造機的夾持系統由驅動電機、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(內含8只輥輪)、4只液壓油缸和平面鉸鏈4桿機構組成，結構較復雜(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根萬向軸分別驅動8只輥輪轉動帶動鑄錠向下移動實現鑄造。

8只輥輪均為主動輪，4只夾持輥頭均為浮動式，可隨鑄錠側表面不平整而轉動。4只液壓油缸也會根據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晶器約有3m，油缸較小的移動量也會導致鑄錠上部(結晶器處)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。當鑄造出的鑄錠通過夾持輥頭時，由于兩側表面不平整，夾持輥頭會根據表面情況而帶動4只液壓油缸向左或右動作，而結晶器是固定的(即結晶器的中心是固定的)，一旦鑄錠向左或右移動必然會給結晶器一個作用力迫使結晶器移動，移動量不大時，結晶器內的凝殼不會破裂，但鑄造出來的鑄錠則會因為油缸的左右移動而變形，呈現出小S形；當油缸移動量進一步增大時，最終會導致結晶器內鑄錠凝殼破裂漏銅而發生爆炸事故。

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

通過分析，LOMA夾持輥裝置導致鑄錠彎曲主要有以下兩個原因：(1)傳動過于復雜。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，任何一個環節的誤差均會導致向下拉拔的速度不均勻，從而導致鑄錠側向彎曲；(2)4只油缸浮動。理論上，油缸浮動可以適應鑄錠側表面微小的彎曲，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，其中一側的油缸伸出到一定的位置即被固定，另一側油缸伸出直到夾緊鑄錠后才停止。因此，飛鋸安裝時，固定側油缸的位置要根據結晶器的中心來確定。當鑄造長度達到設定值(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表面尺寸有微小變化(2～3mm的差別)，且4只油缸的浮動，導致夾持輥中心與飛鋸中心不同心。飛鋸鋸片距離夾持系統的高度約有4m， 距離結晶器的位置達7m以上。鋸切第一根鑄錠時，由于其側面較平直，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，即偏離了結晶器的中心，反饋至結晶器處，鑄造出的鑄錠就會產生較大的彎曲， 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擴大。以此循環彎曲會越來越大，最終無法鑄造。

由于存在上述設備缺陷，只能按每小班2根鑄錠生產(每天6根)，無法實現連續生產。一是產品質量不能保證，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，我們認為根本的解決方法是要保證結晶器和鑄錠的中心線重合，避免鑄錠中心線發生漂移現象。由于結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，二是飛鋸夾緊裝置。

現有夾持系統中，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，一側采用機械固定定位，其定位尺寸與結晶器的一側重合；另一側機械夾緊，保證鑄錠中心與結晶器中心穩定重合(圖2)。

圖2Fig.2

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

圖3Fig.3

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

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

3 結束語

自2013年7月設備改造成功后至今，整個鑄造機系統實現了連續生產，日產最高可達140t，設備運行正常，鑄錠平直，不僅解決了公司鑄錠需求，且外銷國內幾大銅加工廠，為公司創造了巨大效益。

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