CSP薄板坯連鑄機大包托臂液壓缸改進與國產(chǎn)化new

1、CSP薄板坯連鑄機大包托臂液壓缸改進與國產(chǎn)化項目鑒定文件之二 技術(shù)研究報告 1 概況珠鋼CSP薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線是全套從德國SMS公司引進的設(shè)備。連鑄機大包回轉(zhuǎn)臺有兩個對稱分布的油缸，用于托舉鋼包與鋼水（約250噸）。在托舉的過程中，隨著托臂的升高，液壓缸與托臂之間的夾角發(fā)生變化。在液壓缸活塞桿內(nèi)部，有一球桿，用于調(diào)整托臂與液壓缸的角度，液壓缸的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，有關(guān)零件如表1所示。 表1 原液壓缸零件明細表加工件 標準件1法蘭螺栓M162球座I螺栓M83壓蓋防塵圈4球桿擋圈5壓板V形組合密封6柱塞桿O形圈7螺母螺栓M42X38缸頭O形圈9吊耳螺栓M42X310缸筒體11銅支撐環(huán)12活塞13

2、球頭II 14球頭蓋液壓缸的主要技術(shù)參數(shù)為：缸體直徑650mm，柱塞直徑600mm，行程700mm，壓力25Mpa。液壓缸承受一定的徑向力。在徑向力的作用下，活塞桿與缸筒支持面摩擦加劇，引起活塞桿表面嚴重劃傷，進而導(dǎo)致嚴重漏油、控制不穩(wěn)。由SMS公司供應(yīng)的德國力士樂液壓缸一般只能運行6個月，壽命遠低于設(shè)計水平，顯然不符合整機設(shè)計使用要求。從國外采購訂貨周期長，手續(xù)繁瑣，售后服務(wù)得不到保證。同時，從國外采購價格昂貴，一個液壓缸要花費157萬元人民幣，使生產(chǎn)成本大受影響。為有效解決上述技術(shù)經(jīng)濟問題，珠鋼公司決定與國內(nèi)液壓缸公司合作研制開發(fā)連鑄機大型擺動液壓缸。韶關(guān)力士樂液壓缸廠技術(shù)開發(fā)實力雄厚，被

3、選定為項目的承擔單位。12 本技術(shù)的特征、原理和適用范圍本技術(shù)屬機械工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及機構(gòu)學(xué)、金屬切削工藝、熱處理、潤滑技術(shù)、液壓故障診斷等多學(xué)科。本研究項目的關(guān)鍵技術(shù)是提高機械零件的抗磨損能力、降低運動件的應(yīng)力，從而延長元件的壽命，提高元件的可靠性，進而保證連鑄生產(chǎn)的順利進行。本項目的研究成果可直接應(yīng)用于柱塞側(cè)向力較大的液壓缸以提高可靠性為目的的技術(shù)改進。13 開發(fā)研究的路線發(fā)現(xiàn)液壓缸使用壽命短問題-問題分析-尋找解決方案-確定方案-產(chǎn)品改進設(shè)計-工藝設(shè)計-加工制造-質(zhì)量檢驗-性能測試-安裝使用-運行考察-技術(shù)總結(jié)。14 已完成情況本項目已于2001年9月完成制造并立即投入使用，現(xiàn)已運行10

4、個月，事實證明，到目前為止，根據(jù)用戶反映的意見，液壓缸的所有性能均符合要求。2 主要技術(shù)性能指標液壓缸的主要結(jié)構(gòu)性能指標如下：尺寸： 650/600 mm行程： 700 mm壓力： 25 MPa最低啟動壓力 0.8 MPa外泄漏： 無活塞擺角： + 7 0使用壽命： 2 年3 問題的分析與解決31 問題的分析經(jīng)反復(fù)勘察、調(diào)研、校核，對液壓缸磨損過速的問題得出了以下結(jié)論：液壓缸活塞桿嚴重劃傷的主要原因是它的支持面的面積過小，壓強過大，活塞桿屈服強度不夠，以至在徑向力的作用下，密封件變形，活塞桿直接壓在缸筒的金屬件，引起嚴重的摩擦與磨損。壓桿球頭的磨損主要是潤滑脂流道不暢引起潤滑不良所造成的。32

5、 解決問題的對策根據(jù)珠鋼的實際情況，本課題須著重解決以下技術(shù)問題：柱塞桿與導(dǎo)向套支持面摩擦及活塞桿表面嚴重劃傷，油缸壽命短的問題。柱塞桿內(nèi)置球桿與球座之間嚴重燒傷磨損的問題。由此，確定了以下主要的解決對策：增大缸頭導(dǎo)向支持面，使徑向壓力下降40%。缸頭與密封件支持臺肩內(nèi)圓孔（600）倒角，以防柱塞傾斜時銳邊劃傷運動的柱塞的表面。在缸頭外端再增加一道軟支撐環(huán)，以初始徑向力并降低原密封件及其支持件的壓力。缸頭導(dǎo)向部分開潤滑槽提供良好的潤滑，減小相互間的摩擦。改進球座的潤滑流道，增大潤滑面積。效用優(yōu)質(zhì)鋼材及良好的熱處理方式，改善摩擦副，增強抗摩擦磨損的能力。改進后的液壓缸如圖2所示，有關(guān)零件如表2所

6、示。表2 改進后的液壓缸零件明細表加工件 標準件1法蘭螺栓M162球座I螺栓M83壓蓋防塵圈4球桿支承環(huán)5壓板V形組合密封6柱塞桿螺栓M42X37螺母O形圈8缸頭O形圈9吊耳螺栓M42X310缸筒體11銅支撐環(huán)12活塞13球頭II 14球頭蓋通過采取以上措施，大幅度改善液壓缸的受力狀況，使液壓缸的設(shè)計壽命由不足6月提高到2年。33 加工制造工藝由于是引進的設(shè)備，液壓缸原技術(shù)數(shù)據(jù)不充分，須對損壞的液壓缸進行測試，再根據(jù)技術(shù)要求重新確定有關(guān)參數(shù)。液壓缸有關(guān)加工工藝參數(shù)如表3所示。表3 主要零部件工藝數(shù)據(jù)零件名稱材料加工工藝精度缸筒45#粗車調(diào)質(zhì)、內(nèi)孔粗鏜、精鏜、滾壓、粗糙度0.20.48級柱塞40

7、Cr粗車調(diào)質(zhì)、精車后鍍鉻、拋光、粗糙度0.20.47級球桿GCr15粗車調(diào)質(zhì)、球頭數(shù)控機床精車、正火淬硬再磨光、粗糙度1.60.87級球座ZQSn10-1數(shù)控機床加工、粗糙度1.60.88級導(dǎo)向套QT50-2粗車內(nèi)孔、精車、再磨光、粗糙度1.60.88級3.3 實際使用效果的對比由韶關(guān)力士樂液壓缸廠制造的珠鋼連鑄機大型擺動液壓缸于2001年9月開始在線使用，至今為止效果良好，未出現(xiàn)國外備件所出現(xiàn)的各類故障，受到了珠鋼領(lǐng)導(dǎo)與一線人員的一致好評。4 經(jīng)濟效益與社會效益本項目應(yīng)用于廣州珠江鋼鐵有限責任公司，經(jīng)濟與社會效益顯著。4.1 經(jīng)濟效益經(jīng)濟效益是明顯的。4.11 備件費用節(jié)省額韶關(guān)液壓缸55萬

8、/臺、使用期2年，德國液壓缸157萬/臺、使用期6月。2年備件費用節(jié)省額=2x157x6-2x55=1146萬元4.12 停機損失費用減少額停機修理與更換液壓缸的費用及誤產(chǎn)費用每次6萬元，減少4次更換，減少費用為6x24=24萬元。4.13 其他費用的減少減少液壓油泄漏與污染所造成的損失10萬元。減少國外采購與備件積壓所造成的損失10萬元。4.14 2年的總效益2年總共的經(jīng)濟效益是： 1146+24+10+10=1190萬元經(jīng)濟效益的證明材料見“用戶使用情況報告”。4.2 社會效益社會效益是明顯的，也是深遠的：有助于珠鋼引進設(shè)備備件供應(yīng)的國產(chǎn)化與本地化，促進了珠鋼降本減耗、達產(chǎn)達效，使CSP技術(shù)更能發(fā)揮效益。是引進設(shè)備消化吸收、改進提高的范例，為國內(nèi)冶金企業(yè)同類液壓缸的國產(chǎn)化創(chuàng)造了條件。推動了國內(nèi)液壓缸設(shè)計制造技術(shù)的進步與創(chuàng)新，尤其在液壓元件可靠性優(yōu)化改進方面所取得的成功意義重大。提高了韶關(guān)液壓缸廠的知名度和競爭力，有利于韶關(guān)地區(qū)機械工業(yè)的進一步發(fā)展。 是民營企業(yè)涉足先進技術(shù)領(lǐng)域并取得顯著技術(shù)經(jīng)濟效益的典型，對廣大類似企業(yè)具有示范作用。5 結(jié)論本項目是大型復(fù)雜液壓裝置國產(chǎn)化和技術(shù)創(chuàng)新的成功典范。目前國內(nèi)有包鋼、邯鋼CSP生產(chǎn)線采用與珠鋼完全相同的液壓缸，湖南漣鋼正引進連鑄連軋生產(chǎn)線，本項目開發(fā)的產(chǎn)品可應(yīng)用于這些鋼廠，在連鑄機、起重運輸機械、工程機械