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液壓機在冶金領域的應用

液壓機在冶金領域的應用

副標題

隨著國家建設的發展,冶金工業在國民經濟中的有越來越重要的作用。與傳統的技術相比,液壓技術具有傳動量較大、自重輕的優點,可應用于重型、大型、特大型設備,因此在冶金領域有著其他設備無法取代的作用,廣泛應用于金屬的冶煉及后續的精加工中。本文中,簡介了液壓技術的基本原理和液壓系統的組成部分,同時結合冶金工業的特點,以液壓技術在高爐、電弧爐、金屬加工及設備安裝為例,介紹液壓技術在冶金中的應用。
  關鍵詞 液壓技術;油壓機;冶金;四柱液壓機;單柱液壓機
  液壓技術是一門在長期的生產實踐和科學實驗中總結和創造出來的技術。近半個世紀以來,由于其傳動力量大,利于傳遞和配置,液壓技術已經廣泛應用于工農業的各行各業中,用來提高勞動生產率、降低勞動強度、實現生產過程的自動化[1]。
  近代冶金工業自動化技術的發展與液壓技術是密切相關的。在煉鐵、煉鋼、連鑄機、軋制機(冷熱連軋機、可逆式軋機)、鋼材的頭尾剪切、帶鋼生產過程中的各類輔助設備中以及鋼管生產中的擴管機、鋼管減輕機等,都存在著大量的液壓技術。比起傳統的機械傳動,液壓設備不僅裝配容易,而且造價低,可在很大程度上節約成本,有利于提高冶金企業的經濟效益,是一種最為經濟的選擇。因此,液壓技術在冶金企業中得到了廣泛的發展和應用。
  1 液壓技術原理和組成系統
  1.1 液壓技術的原理
  液壓技術的理論基礎是帕斯卡定律(Pascal law):加載在密閉液體上的壓強,能夠大小不變地由液體向各個方向傳遞。也就是說,當密閉容器內的液體的外加壓強P發生變化的時候,只要液體仍然保持原來的狀態,液體里面的任何一點的壓強會發生同樣大小的變化,因此,帕斯卡定律也稱為等靜壓原理。
  如圖1所示,當加載在面積較小的小活塞上一個力,依據帕斯卡定律,必然會在面積較大的活塞上產生相等的壓強,從而在較大面積的活塞上或產生較大的力,因此可用液壓機來進行提取重物、鍛壓鋼材等。
  1.2 液壓系統的組成
  一個完整的液壓系統有以下五個部分組成,即動力元件、執行元件、控制元件、輔助元件和液壓油[2-3]。
  1)動力元件的作用是將原動機的機械能轉換成液體的壓力能,指液壓系統中的油泵,它向整個液壓系統提供動力,從而驅動執行元件的運動。依據其結構的不同,液壓泵可分為齒輪泵、葉片泵、柱塞泵和螺桿泵等;2)執行元件的作用是將液體的壓力能轉換為工作裝置的直線往復式運動,即擺動或者旋轉式的機械能,如液壓缸和液壓馬達;3)控制元件的主要作用是對執行機構的運動速度、運動方向進行控制調節液體的壓力、流量和方向,以保證工作機構完成預定的工作運動,如溢流閥、單向閥、電磁換向閥等;4)輔助元件主要起輔助作用,包括油箱、濾油器、管接頭、密封圈、壓力表、油位油溫計、油管密封裝置等分別起貯油、過濾、疏松、防漏保亞等作用,保證系統的正常運行和便于檢測控制,是液壓系統中必不可少的部分;5)工作介質是存在于上述四種元件中其傳遞動力和能量作用的液體,是液壓系統中最本質的一部分,包括各種礦物油、乳化液、水基介質和合成型液壓油等幾大類。
  液壓技術之所能夠得到廣泛的應用,主要是因為它可實現平穩地傳動,自重輕體積小,承載能力大,容易實現無極調速,可實現復雜的動作,機械結構很容易簡化,從而有利于實現機構的自動化。
  以千斤頂為例,說明液壓系統的工作原理,如圖2所示[2-3]。
  1.手柄;2.手動泵;3.排油單向閥;4.吸油單向閥;5.油箱;6.截止閥;7.液壓缸
  隨著手柄1的向上運動,與手柄相連的活塞也向上運動,促使手動泵2的容積增大,壓力降低形成局部真空,于是單向排油閥3關閉,單向吸油閥4打開,油箱5中的油便在大氣壓力的作用下經管道進入到泵中,此時吸油過程結束。當手柄1帶動活塞向下運動的時候,手動泵2的容積減小,受到擠壓的油將關閉單向閥4,開啟單向閥3,此時油經管道進入到液壓缸中,克服外在載荷使使有重物的活塞向上運動,極為排油過程。當手動柄1帶動活塞不斷上下運動,拖有重物的活塞就會不斷上升。當外部負載被升至所需要的高度時,停止手柄1的運動,此時單向閥3關閉,液壓缸7里面的液體被封死,其活塞也就停止不動,處于自鎖狀態。這一過程中,截止閥6始終處于關閉狀態。當需要重物下降的時候開啟截止閥6,液壓缸7內的油液使經管道流回油箱3,活塞就會下降到初始位置。
  2 液壓技術在冶金中的應用
  目前的冶金企業主要以鋼鐵企業為主。鋼鐵制品的生產首先是鋼鐵的冶煉,在高爐中將鐵礦石和焦炭提煉成生鐵,然后再利用煉鋼爐煉制出各種成分、不同牌號的鋼產品,使之具有不同的物理化學性能,最后利用各種加工手段,如軋制、鍛壓、擠壓等,生產出適應市場要求的各類板材、棒材等。在冶金工業的生產過程中,涉及到大量的大型、重型機械設備,這些設備必須在高溫的環境中進行工作,因此其自動化程度和控制精度要求較高。而液壓技術對于改善其自動化程度和控制精度有很好的作用,因此,在冶金企業中具有獨特而廣泛的應用。
  2.1 高爐爐頂的加料裝置[4-6]
  高爐是冶金企業提煉生鐵的一種重要的設備,高爐不僅可以將鐵礦石和焦炭加熱熔煉形成鐵水,同時能夠為后續的精煉過程提供能源。生鐵冶煉過程中,需要定期從爐頂加入礦石和焦炭等原料,為了使礦石充分反應,提高產量,高爐頂部存在的大量的可燃性的氣體不能夠與大氣相通,從而保證高溫高壓有利于燃燒的條件。
  在液壓技術被采用前,煉鐵的爐頂裝料設備都是傳統的鐘式爐頂,包含大小料中兩個部件,這種爐頂在加料時不能夠保證燃燒均勻性,從而降低爐內壓力,降低產量。這是鐘式爐頂的缺點之一。第二,鐘式爐頂一般通過平衡桿式機械傳動來進行爐頂大小鐘的啟閉傳動。這種傳動不僅設備笨重,而且占地面積很大,同時料鐘拉桿的聯結時產生很大的水平方向的作用力,使得爐頂甚至整個爐體結構承受了來自水平和垂直兩個方向的較大的載荷。而液壓技術可以很好的解決這兩個問題。首先液壓控制的料流調節閥無鐘爐頂可以保證一個穩定的料流量,從而確保爐內的高溫高壓,提高產量。其次,爐頂的大小鐘的啟閉采用液壓技術之后,油缸的結構更為緊湊,能夠與料鐘拉桿更好地聯結,對爐頂的水平載荷得到了消除,只剩下垂直方向的載荷,從而可以有效減少爐頂所需的鋼材量。同時液壓技術有利于料鐘啟閉速度的控制,通過在料鐘閉合之前的減速可減輕對料斗的沖擊力。   此外,液壓技術也有利于降低爐頂的高度,降低傳動機的功率,從而可以很好的節省成本。
  在采用液壓技術的高爐爐頂加料裝置中,通過液壓油缸活塞的升降來控制上下密封閥的開啟和關閉。加料的時候,傳送帶先將原料送至分配器,然后,開啟上密封閥,使分配器將料送至料罐,如此進行反復的交替,將原料不斷地加入到料罐中,當原料達到一定的重量后,力傳感器發出信號,收到信號后,下密閉閥和料流調節閥先后開啟,將原料倒入液槽中進行布料。在有需要的情況下,對物料進行一定規律的分布。
  高爐加料裝置的液壓系統是由以下幾個部分組成(以255立方米高爐液壓爐頂為例):油泵、濾油器、單項溢流閥、蓄能器、換向閥、節流閥和分流閥等。其工作原理是:通過高壓齒輪泵和蓄能器來完成油缸的充油,從而起到對上下密封閥的開啟和關閉的控制。首先在電動機的驅動力作用下,油箱中的油通過濾油器進入油泵,成為高壓油,然后,高壓油經過單向閥與從蓄能器中出來的高壓油進行匯合。匯合后的高壓油繼續經過單向閥、高壓油匯流管、電流換向閥、節流閥和分流閥,最終進入到工作缸的底部,從而推動工作活塞的上升,達到開啟密封閥的功效。隨后在油泵的作用下,高壓油一方面通過原來的回路,使得漏斗嚴密關死,另一方面流向儲勢器,壓縮氮氣增加系統的壓力。當壓力增加到定值之后,油會經打開的溢流閥返回到油箱中,同時在電接點壓力表的作用下,油泵停止工作,此時,單向閥不僅可以防止油液的回流,同時又能使密封閥保持關閉的狀態。
  1.送料分配器;2.上密閉閥;3.料罐;4.力傳感器
  2.2 電弧爐煉鋼裝置[5-6]
  電弧爐煉鋼就是通過高溫電弧對金屬材料進行融化和冶煉,其冶煉過程主要分為點弧、融化、氧化和還原這四個過程。
  首先,在點弧過程中,電極接觸到金屬表面時,容易產生極大的短路電流,此后,隨著電極和金屬之間接觸面積的增加,電極和金屬上熱量迅速聚集,產生赤熱,因此,點弧設備需要保證能夠自動點弧、維持電弧的繼續產生同時又不引起冷料和電極的赤熱。第二,熔化過程中的電弧較短導致燃燒的不穩定和電流的不穩定性,過大的會造成能耗的增加。過小的電流會導致熔化時間的延長,因此,需要控制器電流的穩定性,減少電流波動。同時,煉鋼過程中生鐵由固態變成液態的鋼水時,一方面造成電弧被拉長,引起斷弧的現象,另一方面,坍塌的無聊容易覆蓋電極,造成短路,因此,這就需要保證電極液壓伺服系統具有較高的靈敏度,能夠避免上述現象的產生。第三,氧化還原期的主要要求就是保證鋼水沸騰和保證溫度。綜上所述,對電弧爐裝置的要求就是:冶煉初期的較小的作用區域、爆料時較快的速度、靈敏的電液伺服閥和極短的過渡時間等。鑒于其優點,液壓技術可廣泛應用于電弧爐的爐體傾翻、爐體旋轉、爐門的升降、爐蓋的旋轉和升起、電極的升降以及煙道閘門的旋轉中。
  目前電弧爐的爐體傾翻、爐體旋轉、爐門的升降、爐蓋的旋轉和升起、電極的升降以及煙道閘門的旋轉中等所采用的液壓技術多采用回油路節流,從而具有較大的調速范圍,保持較為平穩的運動同時對速度造成的影響小。

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三一重工                     張經理

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合作時間:2010年-2017年

配備產品:多功能液壓機、框架式液壓機、200t油壓機等、后期保養、維修等
訂購數量:3臺

臥龍電氣           王經理

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合作時間2013年-2018年
配備產品:臥式液壓機、萬能液壓機、全自動液壓機等、后期保養、維修等。
訂購數量:4臺

長春一汽           方主任

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合作時間2010年-2018年
配備產品:
四柱三梁液壓機、專用液壓機、兩梁四柱液壓機、四柱油壓機等。訂購數量:6臺

產電                   戴科長

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合作時間2012年-2014年
配備產品:
100t液壓機、單臂液壓機200t液壓機、單柱液壓機、萬能液壓機訂購數量:5臺