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大包保护长水口机械手故障诊断及控制
汤政阶
地址：武汉钢铁股份有限公司炼钢总厂第二分厂 邮编：430080
摘要 本文主要介绍了连铸机长水口机械手在浇注过程中与大包滑动水口之间的相关因素和故障分析，并且采取了一定的控制方法和措施，有效的解决了设备上的难题，产生了积极的经济效果。
关键词 长水口机械手 滑动水口 油缸 升降 压力 速度 脱开
1、前言
大包长水口机械手用来将长水口安装在大包底部以将钢液导流到中间罐内。为此，用氩气密封长水口和大包之间的间隙。这样可提高钢的质量并避免二次氧化。
当大包处于浇注位置时，大包长水口机械手转动提升靠近大包滑动水口（距离100~150mm），手动和液压缸来完成，液压缸的动作由手柄的液压阀控制。
大包长水口向上移动，使得连接大包滑动水口和大包长水口有一个行程。这个运动可以使力作用在手杆上。
当达到接触点时手动阀将又被打开。这样机械手将移动直到达到所需的压紧力。这个力是由液压缸和钢板弹簧合力产生的。
当大包滑动水口打开悬臂运动装置这个步骤由旋转托架来实现。
当大包开始降低时，悬臂被推下，液压阀将作机械运动。当大包提升时阀作相同的运动。所以机械手可以用连续的压紧力来作往复的运动。
2、存在的问题
2.1在浇注过程中，长水口与大包之间脱开。
2.2旋转台托大包上升时，长水口机械手悬臂不能有效跟随上升，使得大包与长水口脱开。
2.3长水口机械手装置底座拉翻或固定支座螺栓拉断、导致长水口机械手悬臂自动下落。
上述问题直接造成保护浇注失败，影响铸坯质量和导致浇注中断，后果非常严重。
3.原因分析(请看示意图)
3.1长水口与大包（钢水罐）滑动水口脱开原因分析
3.1.1与长水口液压系统压力有关。
长水口机械手液压系统工作压力设置过小，开浇时或浇注过程中由于不同钢种和大罐开口大小所产生的铸流对水口的冲击力使得大包滑动水口与大包长水口脱开。
3.1.2与旋转塔升降速度有关。
旋转塔与长水口机械手分别为两个不同的液压系统，但是，它们在油缸的升降速度上又有密切的关联，当旋转台托大包（钢水罐）上升时，如果旋转台大臂上升速度＞长水口液压系统油缸上升速度，那么，长水口机械手悬臂就不能有效跟随上升，使得大包滑动水口与长水口脱开，钢水溢出。
3.1.3与长水口液压系统起背压作用的溢流阀压力设定值、蓄能器氮气压力设定值有关。
当旋转台托大包下降时，长水口机械手油缸受外力作用被动拉出一段行程，这时，油缸有杆腔排油，无杆腔吸油，无杆腔的油源来自有杆腔排的油液和一个5Ｌ的蓄能器（因为有杆腔排的油液不足以弥补到无杆腔），当起背压作用的溢流阀压力设定值过高时，大包在下降过程中长水口机械手液压缸有杆腔的排油不顺畅，背压过大，液压缸无杆腔得不到及时的补油，形成真空导致长水口机械手装置底座拉翻或固定支座螺栓拉断，造成长水口机械手悬臂自动下落。
4、控制方法（请看长水口机械手液压系统图）
4.1防止长水口与大包（钢水灌）滑动水口脱开和拉翻机械手的方法
4.1.1改变长水口机械手液压系统有关压力参数。
原长水口机械手液压系统设定的工作压力为17.5 ～20Mpa 溢流阀压力设定值为21.5Mpa，在这种压力下机械手装置经常出现底座拉翻或固定支座螺栓拉断。通过计算，现将系统工作压力设定为9 Mpa（解决工作压力过大，当旋转塔下降时将机械手拉翻）；溢流阀压力设定为10 Mpa（解决长水口机械手液压系统背压过大）；蓄能器氮气压力设定为7 Mpa（解决系统液压缸无杆腔的补油、保压问题）。

长水口机械手液压系统图
4.1.2调整旋转塔和长水口机械手液压系统油缸升降速度相互关系
原确设定长水口机械手油缸升降速度为速度25mm/s，大包旋转台A、B臂上升速度为28mm/s，显然，旋转台大臂上升速度＞长水口液压系统油缸上升速度，这是造成大包滑动水口与长水口脱开的主要原因。当然，旋转台升降速度快，会对生产节奏产生积极的作用，但是，也会导致大包滑动水口与长水口脱开和机械手装置经常出现底座拉翻或固定支座螺栓拉断现象，速度太慢，又会影响生产节奏，考虑到两者兼顾，合理的速度应该为：长水口液压系统油缸上升速度25mm/s，大包旋转台A、B臂上升速度为1617mm/s之间，这样，既能兼顾生产节奏，又能达到长水口机械手悬臂相对旋转台AB臂升降的跟随效果，实现安全保护浇注。
4.1.3确保长水口机械手液压系统控制悬臂升降的手动换向阀在浇注过程中始终处上升位。只有这样，才能确保大包长水口相对大包滑动水口的贴紧力。
5、过程控制措施
1）点巡检措施
拟定点检卡，主要是对浇钢过程中长水口机械手液压系统手动换向阀处于上升位置进行确认，对长水口液压系统压力表压力显示是否正常进行确认，对长水口开浇前是否对准大包底部位置进行确认，对长水口液压系统元件使用是否正常和系统漏油情况进行确认，对长水口机械手机械设备、螺栓及焊接情况进行确认。
点检卡模式如下：
长水口机械手点检卡
序号
点检内容
点检标准
专业
检查情况
检查人
点检时间
班次
一
浇钢前当班确认

1
液压系统工作压力
9Mpa
液压工艺

2
水口油缸上升速度
≥25mm/s
液压工艺

3
旋转塔升降速度
≤17mm/s
液压工艺

4
液压系统管道及接头
无泄漏
液压

5
阀块及元件
无泄漏
液压

6
手动换向阀
动作灵敏
液压工艺

7
机座与油缸支座
无松动和开焊
机械工艺

二
浇钢中当班检查

1
手动换向阀
处上升位
工艺

2
液压系统工作压力
9Mpa
液压工艺

3
长水口对准大罐水口
无泄漏
工艺

4
旋转塔AB臂下极限
正常
工艺

2）检修措施
建立检修必查制度。检修时，必须对长水口机械手液压系统主要元件进行检查，对主要技术参数进行效对；对旋转台AB臂升降速度进行检测和调整。
长水口机械手检修检查记录
序号
点检内容
点检标准
专业
检查与处理情况
检查人
检查时间
1
蓄能器氮气压力
7Mpa

2
液压系统工作压力
9Mpa

3
溢流阀调整压力
10Mpa

4
水口油缸上升速度
25mm/s

5
旋转塔升降速度
16-17mm/s

6
手动换向阀
动作灵敏无内泄

7
长水口油缸行程
140mm

6、实施效果
通过两大措施的实施，一年多的设备运行，效果逐步显现，没有发生一起长水口与大包（钢水灌）滑动水口脱开和机械手装置底座拉翻现象，故障率下降100%，实现了100%安全保护浇铸。
6、经济效益
6.1、直接效益：
一年减少21次机械手设备故障引起的浇注中断计算，每次至少影响2小时（从停机到开机浇钢）生产。
计算过程：按每炉钢36分钟（一炉钢78吨）、每吨钢400元计算，一年可减少故障时间：21×2×60=2520分钟；提高产量2520/36×78≈5460吨钢；产生经济效益5460×400=218.4万元。
6.2、间接效益：
提高连铸坯内部质量，减少大量的废品和退废以及提高生产节奏，降低大量的劳动力。