一种连铸钢包长水口机械手液压系统及其使用方法与流程

本发明属于冶金设备技术领域，具体涉及一种连铸钢包长水口机械手液压系统及其使用方法。

背景技术：

连铸钢包长水口机械手是用于固定大包长水口使钢水能正常引入中间包的重要设备。该机械手是依靠液压系统作驱动完成动作，机械手可将长水口顺利对中钢包滑动水口，对中后机械手不再动作，但浇铸位的大包臂还得继续下降，将长水口底端压入中间罐钢水中，保证钢水质量，故机械手升降缸必须达到与钢包随动的效果。

现有机械手液压系统在使用过程中反复出现故障，造成大包浇铸失败。现实工况中，大包加上钢水的重量近130吨，完全作用于长水口升降油缸之上，原有液压系统在长期使用过程中，三通减压阀存在着较大的负荷，特别是长水口油缸在受负载的影响被迫下降时，无杆腔完全靠三通减压阀进行溢流回油。蓄能器容积选型过小，压力吸收的作用不大，加上现场工作环境及油质的影响，三通减压阀失效的几率增大，导致长水口油缸工作中无杆腔不保压，长水口在自重的情况下脱落，产生重大的安全事故。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的连铸钢包长水口机械手液压系统及其使用方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种连铸钢包长水口机械手液压系统及其使用方法，以至少解决目前液压系统的三通减压阀失效几率大、故障率高的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种连铸钢包长水口机械手液压系统，优选，所述长水口机械手液压系统包括：

高压油口，所述高压油口用于向所述液压系统提供高压油；

升降油缸，所述升降油缸包括有杆腔和无杆腔，用于实施所述液压系统的动作指令；

手动换向阀，所述手动换向阀的进油口与所述高压油口导通，所述手动换向阀的第一供油口通过有杆腔管路与所述升降油缸的有杆腔导通；所述升降油缸的无杆腔通过无杆腔管路与所述高压油口导通；

蓄能器，所述蓄能器分别与所述无杆腔和回油口导通；

所述升降油缸、有杆腔管路、无杆腔管路、蓄能器、回油口和高压油口形成长水口机械手液压回路。

如上所述的一种连铸钢包长水口机械手液压系统，优选，所述有杆腔管路上还设有液控单向阀、第一单向节流阀、第二单向节流阀和第三球阀；所述液控单向阀位于所述手动换向阀与所述升降油缸之间；所述第三球阀位于所述升降油缸的前端；所述第一单向节流阀位于所述液控单向阀的后端，所述第二单向节流阀位于所述第一单向节流阀和所述第三球阀之间。

如上所述的一种连铸钢包长水口机械手液压系统，优选，所述无杆腔管路上还设有第四球阀和第一球阀，所述第四球阀与所述第三球阀平行设置，所述第四球阀靠近所述升降油缸；所述第一球阀远离所述升降油缸且所述第一球阀位于所述第四球阀与所述无杆腔的端部之间。

如上所述的一种连铸钢包长水口机械手液压系统，优选，所述长水口机械手液压系统还包括测压管路和蓄能管路，所述测压管路的第一端与所述回油口导通，所述测压管路的第二端连接有压力表；所述测压管路的第一端和所述压力表之间设有第二球阀，所述第二球阀与所述第一球阀平行设置；所述蓄能管路的一端连接在所述无杆腔管路上，且蓄能管路和无杆腔管路的连接处位于第一球阀和第四球阀之间，所述蓄能管路的另一端连接有蓄能器；

优选地，所述蓄能管路与所述测压管路在所述第二球阀与所述压力表之间导通。

如上所述的一种连铸钢包长水口机械手液压系统，优选，所述手动换向阀的第一供油口与所述液控单向阀的主油口连通，所述手动换向阀的第二供油口与所述液控单向阀的泄油口连通。

如上所述的一种连铸钢包长水口机械手液压系统，优选，所述有杆腔管路上还设有第一测压头，所述第一测压头位于所述第三球阀与所述第二单向节流阀之间；所述无杆腔管路上还设有第二测压头，所述第二测压头位于所述第四球阀与所述第一球阀之间；

优选地，所述第一测压头与所述第二测压头平行设置。

如上所述的一种连铸钢包长水口机械手液压系统，优选，所述第一单向节流阀由第一单向阀和第一节流阀并联连接而成，所述第二单向节流阀由第二单向阀和第二节流阀并联连接而成；所述第一单向阀的流通方向为所述升降油缸的有杆腔至所述高压油口方向；所述第二单向阀的流通方向为所述高压油口至所述升降油缸的有杆腔方向。

本发明还提供了一种连铸钢包长水口机械手液压系统的使用方法，优选，所述使用方法包括如下步骤：

步骤一，升降油缸的上升动作：

升降油缸做上升动作时，保持第四球阀为开启状态，蓄能器与升降油缸的无杆腔连通，为升降油缸上升供压，同时将手动换向阀推到b位，高压油口提供的高压油作为液控单向阀的控制油，将液控单向阀打开，将升降油缸的上腔与回油口连通，形成回路，完成上升动作；

步骤二，升降油缸的下降动作：

升降油缸做下降动作时，关闭第一球阀、第二球阀，将手动换向阀推向a位，高压油口与升降油缸的有杆腔连通，蓄能器与升降油缸的无杆腔连通；通过升降油缸上下腔的压差，将下腔的油液逼回蓄能器，完成下降动作；

步骤三，升降油缸的随动动作：

升降油缸随动时，靠外界压力作用在升降油缸的活塞杆上，升降油缸上腔自动吸起回油口油管的油液，下腔油液逼回蓄能器，完成随动动作。

如上所述的连铸钢包长水口机械手液压系统的使用方法，优选，在所述步骤一之前还应对蓄能器充压，充压时关闭第四球阀和第二球阀，打开第一球阀，将手动换向阀推至中位，高压油口向蓄能器充压，充压过程时刻注意压力表的刻度变化，蓄能器压力达到10～13mpa时，停止充压，满足动作需求。

如上所述的连铸钢包长水口机械手液压系统的使用方法，优选，所述升降油缸做上升动作时靠第一单向节流阀节流，所述升降油缸做下降动作时靠第二单向节流阀节流。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下优异效果：

本发明将原三通减压阀直接去掉并加大蓄能器的容积，使得升降油缸的无杆腔进油与回油完全由蓄能器提供，并增加两个常闭的高压球阀给蓄能器充压和泄压；本发明提供的液压系统故障率低，安全性能高，减少了更换三通减压阀的频次，节省成本。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：

图1为本发明实施例的连铸钢包长水口机械手液压系统示意图；

图2为现有技术的连铸钢包长水口机械手液压系统示意图。

图中：1、升降油缸；2、高压油口；3、回油口；4、手动换向阀；5、液控单向阀；6、第一单向节流阀；7、第二单向节流阀；8、第一测压头；9、第三球阀；10、第一球阀；11、第二测压头；12、第四球阀；13、压力表；14、蓄能器；15、第二球阀；16、蓄能管路；17、测压管路；18、无杆腔管路；19、有杆腔管路；20、三通减压阀；41、进油口；42、第一供油口；43、第二供油口；44、第三供油口；51、泄油口。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图2所示，为现有技术原液压系统的工作原理图，此时升降油缸1的活塞柱上升过程为：

将系统压力设为180mpa，三通减压阀20调整压力为10mpa，满足升降油缸1上升动作要求。做上升动作时手动换向阀4推到b位，高压油口2提供的高压油一方面通过三通减压阀20减压后进入升降油缸1的无杆腔，另一方面作为液控单向阀5的控制油，将液控单向阀5打开，升降油缸1的有杆腔与回油口3相通，形成回路。

此时升降油缸1的下降过程为：

当手动换向阀4推到a位，高压油口2提供的高压油通过换向阀经入升降油缸1的有杆腔，由于三通减压阀20调整压力为10mpa，升降油缸1的无杆腔通过三通减压阀20回油，升降油缸1做下降动作。

此时升降油缸1的随动过程为：

当长水口对中完毕后，换手动换向阀4回中位，升降油缸1的无杆腔与高压油口2相通使长水口紧贴住大包出钢口，同时大包臂开始做下降动作，由于压差的作用，长水口升降油缸1在重大外力作用下被迫下降，有杆腔的进油由单向阀从回油口3自吸提供，升降油缸1的无杆腔端通过三通减压阀20口与回油口3相通，形成回路。

现有技术中原液压系统在初使用阶段使用良好，但是经过一段时间的使用后，经常出现在浇铸过程中，长水口升降油缸1无杆腔失压，导致长水口与大包出钢口脱开，形成敞开浇铸，严重影响钢水质量，被迫停浇。

经过分析，三通减压阀20减压时随着通过减压阀的流量的增大，三通减压阀20主阀开口越大(溢流路的溢流量可以基本忽略)，压降会变小，所以三通减压阀20的输出压力会有所变小(相对于设定值)；当负载升高时，三通减压阀20开口变小，压降变大，当负载端0流量输出，此时经过三通减压阀20的微小流量会全部从溢流路路溢流掉，这是三通减压阀20发热的主要原因之一，减压输出为真正的设定值。当负载端出现外部干扰，突然增大时，该三通减压阀20主阀芯会进一步移动，由高压油口2至三通溢流阀变成三通溢流阀至回油口3，此时出现溢流回油，其流量可以远大于先导减压控制的溢流路溢流量，随着流量的增大，溢流压力会有所提高。

而在现实工况中，大包加上钢水的重量近130吨，完全作用于长水口升降油缸1之上，现有技术的原有液压系统在长期使用过程中，三通减压阀20存在着较大的负荷，特别是长水口油缸在受负载的影响被迫下降时，无杆腔完全靠三通减压阀20进行溢流回油。蓄能器14容积选型过小，压力吸收的作用不大，加上现场工作环境及油质的影响，三通减压阀20失效的几率增大，导致长水口油缸工作中无杆腔不保压，长水口在自重的情况下脱落。

为了克服现有技术的液压系统存在的技术缺陷如图1所示，本发明的具体实施例提供了一种连铸钢包长水口机械手液压系统，长水口机械手液压系统包括：高压油口2，高压油口2用于向液压系统提供高压油；升降油缸1，升降油缸1包括有杆腔和无杆腔，用于实施液压系统的动作指令；手动换向阀4，手动换向阀4的进油口41与高压油口2导通，手动换向阀4的第一供油口42通过有杆腔管路19与升降油缸1的有杆腔导通；升降油缸1的无杆腔通过无杆腔管路18与高压油口2导通；蓄能器14，蓄能器14分别与无杆腔和回油口3导通；升降油缸1、有杆腔管路19、无杆腔管路18、蓄能器14、回油口3和高压油口2形成长水口机械手液压回路。

根据本发明的具体实施例，有杆腔管路19上还设有液控单向阀5、第一单向节流阀6、第二单向节流阀7和第三球阀9；液控单向阀5位于手动换向阀4与升降油缸1之间；第三球阀9位于升降油缸1的前端；第一单向节流阀6位于液控单向阀5后端，第二单向节流阀7位于第一单向节流阀6和第三球阀9之间。无杆腔管路18上还设有第四球阀12和第一球阀10，第四球阀12与第三球阀9平行设置，第四球阀12靠近升降油缸1；第一球阀10远离升降油缸1且第一球阀10位于第四球阀12与无杆腔的端部之间。

根据本发明的具体实施例，长水口机械手液压系统还包括测压管路17和蓄能管路16，测压管路17的第一端与回油口3导通，测压管路17的第二端连接有压力表13；测压管路17的第一端和压力表13之间设有第二球阀15，第二球阀15与第一球阀10平行设置，蓄能管路16的一端连接在无杆腔管路18上，，且蓄能管路16和无杆腔管路18的连接处位于第一球阀10和第四球阀12之间，蓄能管路16的另一端连接有蓄能器14；蓄能管路16与测压管路17在第二球阀15与压力表13之间导通。手动换向阀4的第一供油口42与液控单向阀5的主油口连通，手动换向阀4的第二供油口43与液控单向阀5的泄油口51连通。第三供油口44与回油口3连通。

根据本发明的具体实施例，有杆腔管路19上还设有第一测压头8，第一测压头8位于第三球阀9与第二单向节流阀7之间；无杆腔管路18上还设有第二测压头11，第二测压头11位于第四球阀12与第一球阀10之间；优选地，第一测压头8与第二测压头11平行设置。第一单向节流阀6由第一单向阀和第一节流阀并联连接而成，第二单向节流阀7由第二单向阀和第二节流阀并联连接而成；第一单向阀的流通方向为升降油缸1的有杆腔至高压油口2方向；第二单向阀的流通方向为高压油口2至升降油缸1的有杆腔方向。

根据本发明的具体实施例，一种连铸钢包长水口机械手液压系统的使用方法，使用方法包括如下步骤：

步骤一，升降油缸的上升动作：

升降油缸1做上升动作时，保持第四球阀12为开启状态，蓄能器14与升降油缸1的无杆腔连通，为升降油缸1上升供压，同时将手动换向阀4推到b位，高压油口2提供的高压油作为液控单向阀5的控制油，将液控单向阀5打开，将升降油缸1的上腔与回油口3连通，形成回路，完成上升动作；

步骤二，升降油缸的下降动作：

升降油缸做下降动作时，关闭第一球阀10、第二球阀15，将手动换向阀4推向a位，高压油口2与升降油缸1的有杆腔连通，蓄能器14与升降油缸1的无杆腔连通；通过升降油缸1上下腔的压差，将下腔的油液逼回蓄能器14，完成下降动作；

步骤三，升降油缸的随动动作：

升降油缸随动时，靠外界压力作用在升降油缸1的活塞杆上，升降油缸1上腔自动吸起回油口3油管的油液，下腔油液逼回蓄能器14，完成随动动作。

在步骤一之前还应对蓄能器14充压，充压时关闭第四球阀12和第二球阀15，打开第一球阀10，将手动换向阀4推至中位，高压油口2向蓄能器14充压，充压过程时刻注意压力表13的刻度变化，蓄能器14压力达到10～13mpa时，停止充压，满足动作需求。升降油缸做上升动作时靠第一单向节流阀6节流，升降油缸做下降动作时靠第二单向节流阀7节流。

根据本发明的具体实施例，由于三通减压阀20对油液的精度要求要高，而且相对于换向阀价格较为昂贵，因此本实施例将原三通减压阀20直接去掉，加大蓄能器14的容积，让无杆腔的进油与回油完全由蓄能器14提供，升降油缸1上升时靠蓄能器14供压，下降时靠系统压力与蓄能器14压力的压差将回油压回蓄能器14，随动时负载外力将回油压回蓄能器14。并加装两个常闭高压球阀，起到给蓄能器14充压和卸压的作用，通过有杆腔与无杆腔的面积比计算，预充10～13mpa,满足动作要求。需要注意的是充压时要关注压力表13的指示，勿要充至与系统压力相等，由于有杆腔面积小于无杆腔面积无法做下降动作。同时，根据现场实际工况，如果条件具备，可以再蓄能器14加装安全溢流阀，提高蓄能器14的安全性和保证液压回路工作的稳定性。

根据本发明的具体实施例，本发明针对现有系统的缺陷，三通减压阀20存在着较大的负荷，特别是长水口升降油缸1在受负载的影响被迫下降时，无杆腔完全靠三通减压阀20进行溢流回油，加上现场工作环境及油质的影响，三通减压阀20失效的几率增大，导致长水口升降油缸1工作中无杆腔不保压，长水口在自重的情况下脱落等故障。由于三通减压阀20对油液的精度要求要高，而且相对于换向阀价格较为昂贵，因此本发明将原三通减压阀20直接去掉，加大蓄能器14的容积，让升降油缸1无杆腔的进油与回油完全由蓄能器14提供。上升时靠蓄能器14供压，下降时靠系统压力与蓄能器14压力的压差将回油压回蓄能器14，随动时负载外力将回油压回蓄能器14。并加装两个常闭高压球阀，起到给蓄能器14充压和卸压的作用；

综上，本发明将原三通减压阀20直接去掉并加大蓄能器14的容积，使得升降油缸1的无杆腔进油与回油完全由蓄能器14提供，并增加两个常闭的高压球阀给蓄能器14充压和泄压；本发明提供的液压系统故障率低，安全性能高，减少了更换三通减压阀20的频次，节省成本。改进后的系统更简单明了，制作成本更低，维护更方便。而且该控制回路使蓄能器14的作用得到更进一层的发挥，是一次大胆的创新应用。本发明经过现场实施后，液压系统出现的故障次数大为减少，也提高了生产效率，降低了成本。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。