一种钢包回转台升降缸及控制方法与流程

本发明涉及一种连铸机钢包回转台升降缸及控制方法，属于钢包回转台设备及控制方法技术领域。

背景技术：

钢包回转台是炼钢厂连铸机上重要设备，钢包回转台具有支撑、回转、升降钢包的功能。连铸机钢包回转台升降装置的作用有两个：一个是使接钢水包一侧的回转臂抬起接收来自天车的钢包，从而减小对钢包回转台结构和天车部件的振动与冲击；另一个是使浇铸一侧的钢包在中间包上方下降，实现保护浇铸。连铸机钢包回转台升降装置包括钢包升降臂和钢包升降缸，随着炼钢设备大型化的发展，连铸机钢包回转台单臂负载承重由原来200吨、350吨发展到现在的520吨，钢包回转台的一个升降臂也由一个升降缸支撑发展到由两个升降缸支撑，到现在由四个升降缸支撑。钢包回转台单臂多支撑缸同时作业，使钢包回转台升降缸液压控制部分十分复杂，出现故障不容易排除，且容易出升降油缸的工作行程不在同一水平上的现象，导致钢水包倾斜，由于钢水包里面装满了液态钢水，则可能倾翻钢水，后果不堪设想。为了适应钢包回转台单臂负载重量的增加，同时又减少钢包回转台单臂支撑的升降缸的数量，研制一种能够承受大负载的钢包回转台升降缸及其控制方法迫在眉睫。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种钢包回转台升降缸及控制方法，这种钢包回转台升降缸能够承受大负载，以提高连铸机钢包回转台的承载能力，消除采用多个升降缸支撑单臂带来了运行不同步的故障隐患。

解决上述技术问题的技术方案是：

一种钢包回转台升降缸，它包括油缸筒、中心套筒、上活塞、上活塞杆、下活塞、下活塞杆、油缸筒端盖、环形隔板，油缸筒的上端有油缸筒端盖封闭，中心套筒的下端固定连接在油缸筒的下底面中心，中心套筒的上端与油缸筒端盖相连接，油缸筒端盖中心有孔与中心套筒的内孔相连接，油缸筒的中部有环形隔板，环形隔板与油缸筒的轴向垂直，环形隔板的外周与油缸筒内壁相连接，环形隔板的内圈与中心套筒的外壁相连接，环形隔板将油缸筒分隔为上活塞室和下活塞室，上活塞室和下活塞室内分别有上活塞和下活塞，上活塞和下活塞分别有中心孔，中心孔与中心套筒的外壁为滑动配合，上活塞杆和下活塞杆分别为圆筒形，上活塞杆的下端连接在上活塞的上端面，上活塞杆圆筒壁上端穿过油缸筒端盖上的环形孔伸出油缸筒端盖，上活塞杆的圆筒上端有顶盖封闭，上活塞杆顶盖与油缸筒端盖之间形成与中心套筒连接的空腔，下活塞杆的圆筒上端连接在上活塞的下端面，下活塞杆圆筒壁穿过油缸筒环形隔板上的环形孔与下活塞的上端面相连接，在油缸筒外壁上、中心套筒的筒壁上、上活塞杆和下活塞杆的圆筒壁上分别有油口，油缸筒外壁上的油口与外部输油管路相连接，中心套筒的筒壁上油口两端分别与活塞腔室、中心套筒的内孔相连通。

上述钢包回转台升降缸，所述上活塞和下活塞分别将上活塞室和下活塞室分隔为上活塞室上腔、上活塞室下腔和下活塞室上腔、下活塞室下腔，油缸筒外壁上的油口包括上活塞室上腔油口、上活塞室下腔油口、下活塞室上腔油口、下活塞室下腔油口，它们分别与上活塞室上腔、上活塞室下腔、下活塞室上腔、下活塞室下腔相连通，上活塞室上腔油口和下活塞室上腔油口与外部输油管的下降输油管相连接，上活塞室上下腔油口和下活塞室下腔油口与外部输油管的升起输油管相连接。

上述钢包回转台升降缸，所述中心套筒的筒壁上的油口包括套筒上部油口和套筒下部油口，套筒上部油口一端与上活塞室下腔相连通，另一端与中心套筒的内孔相连通，套筒下部油口一端与下活塞室下腔相连通，另一端与中心套筒的内孔相连通。

上述钢包回转台升降缸，所述上活塞杆和下活塞杆的下部分别有上活塞杆油口、下活塞杆油口，上活塞杆油口和下活塞杆油口分别将上活塞室上腔和下活塞室上腔中由圆筒形上活塞杆和下活塞杆分隔的两部分进行油路连通。

上述钢包回转台升降缸，所述油缸筒端盖上的环形孔与上活塞杆圆筒壁接触面上有油缸筒端盖静密封，油缸筒环形隔板上的环形孔与下活塞杆圆筒壁接触面上有油缸筒环形隔板静密封，上活塞和下活塞与油缸筒的内壁和中心套筒的外壁的接触面上分别有上活塞动密封和下活塞动密封。

上述钢包回转台升降缸，它还有升降缸控制装置，升降缸控制装置包括整流块、缸体阀组、二位四通换向阀、三位四通电液换向阀、自锁液控单向阀，三位四通电液换向阀的两个端口分别通过管路与外接油路相连接，另外两个端口分别通过管路与自锁液压单向阀的两个端口相连接，自锁液压单向阀的输出端口通过管路与整流块相连接，整流块的输出端通过管路与缸体阀组相连接，外接油路还通过二位四通换向阀与缸体阀组相连接，缸体阀组的两个输出端口分别与油缸筒外壁上的升起输油管的油口和下降输油管的油口相连接。

上述钢包回转台升降缸，所述整流块由四个单向阀和一个调速阀组成，四个单向阀首尾相接组成菱形结构，菱形结构的两个相对的节点分别为整流块的输入端和输出端，菱形结构的另外两个相对的节点之间连接调速阀。

上述钢包回转台升降缸，所述缸体阀组由液控单向阀和溢流阀组成，液控单向阀的两个输入端口分别与整流块的输出端和二位四通换向阀的输出端相连接，液控单向阀的输出端口分成两路，一路与油缸筒外壁上的升起输油管的油口相连接。另一路通过溢流阀与油缸筒外壁上的下降输油管的油口相连接。

一种上述钢包回转台升降缸的控制方法，它采用以下步骤进行：

待机状态：

a.断开二位四通换向阀的电源，二位四通换向阀的电磁铁1DT失电；

b.断开三位四通电液换向阀的电源，三位四通电液换向阀的电磁铁2DT、3DT也失电，钢包回转台升降缸的上活塞杆和下活塞杆处于低位，钢包回转台的升降单臂也处于低位；

钢包上升：

c.接通三位四通电液换向阀的电源，按下钢包上升按钮，三位四通电液换向阀的电磁铁3DT得电，高压油经三位四通电液换向阀、整流块、缸体阀组进入钢包回转台升降缸的油缸筒外壁上的升起输油管的油口，在高压油的作用下，上活塞和下活塞向上移动，钢包回转台单臂及钢包上升；

d. 钢包上升到位后，按下钢包停止按钮，三位四通电液换向阀的电磁铁3DT失电，三位四通电液换向阀处于中位，自锁液控单向阀和液控单向阀处于自锁状态，钢(加一个“包”)回转台单臂及钢包处于高位停止状态；

钢包下降：

e.按下钢包下降按钮，二位四通换向阀电磁铁1DT得电，三位四通电液换向阀的电磁铁2DT得电、3DT失电，液控单向阀在二位四通换向阀高压油的作用下打开，同时自锁液控单向阀在三位四通电液换向阀高压油作用下打开，钢包回转台升降缸中的上活塞、下活塞在钢包回转台单臂及钢包自重作用下,钢包回转台升降缸中的油液通过油缸筒外壁上的升起输油管的油口流出到外部输油管路，同时外部高压油液经过油缸筒外壁上的下降输油管的油口进入钢包回转台升降缸中，上活塞、下活塞整体向下移动，钢包回转台单臂及钢包下降；

f. 钢包回转台单臂及钢包下降到位后，断开二位四通换向阀、三位四通电液换向阀的电源，二位四通换向阀的电磁铁1DT失电，三位四通电液换向阀的电磁铁2DT、3DT也失电，连铸机钢包回转台升降装置又回到待机状态。

本发明的有益效果是：

本发明钢包回转台升降缸通过合理利用油缸内部空间，采用双活塞缸和活塞杆顶升结构，在相同的油缸筒直径尺寸下，增加了液压缸工作腔的数量，两个活塞的面积与活塞杆筒体顶部面积组合在一起，使钢包回转台升降缸在单个方向输出力增大，特别适用于钢包回转台单臂上升负载较大，下降靠自重的工况。

本发明是钢包回转台升降缸结构的首创，提高了连铸机的工作效率，节约了设备成本，消除了因钢包回转台升降缸采用多缸形式运行不同步造成溢钢隐患。

附图说明

图1是本发明的钢包回转台升降缸结构示意图；

图2是本发明的钢包回转台升降缸控制装置示意图。

图中标记如下：油缸筒1、中心套筒2、上活塞3、上活塞杆4、下活塞5、下活塞杆6、油缸筒端盖7、环形隔板8、上活塞室上腔9、上活塞室下腔10、下活塞室上腔11、下活塞室下腔12、上活塞室上腔油口13、上活塞室下腔油口14、下活塞室上腔油口15、下活塞室下腔油口16、套筒上部进口17、套筒下部油口18、上活塞杆油口19、下活塞杆油口20、油缸筒端盖静密封21、环形隔板静密封22、上活塞动密封23、下活塞动密封24、钢包回转台升降缸25、整流块26、缸体阀组27、二位四通换向阀28、三位四通电液换向阀29、自锁液控单向阀30、单向阀31、调速阀32、液控单向阀33、溢流阀34、下降输油管35、升起输油管36。

具体实施方式

本发明的钢包回转台升降缸21由油缸筒1、中心套筒2、上活塞3、上活塞杆4、下活塞5、下活塞杆6、油缸筒端盖7、环形隔板8组成。

图1显示，油缸筒1的上端有油缸筒端盖7封闭，中心套筒2的下端固定连接在油缸筒1的下底面中心，中心套筒2的上端与油缸筒端盖7相连接，油缸筒端盖7中心有孔与中心套筒2的内孔相连接。

图1显示，油缸筒1的中部有环形隔板8，环形隔板8与油缸筒1的轴向垂直，环形隔板8的外周与油缸筒1内壁相连接，环形隔板8的内圈与中心套筒2的外壁相连接，环形隔板8将油缸筒分隔为上活塞室和下活塞室。

图1显示，上活塞室和下活塞室内分别有上活塞3和下活塞5，上活塞3和下活塞5分别有中心孔，中心孔与中心套筒2的外壁为滑动配合，上活塞3和下活塞5可以分别沿着油缸筒1内壁和中心套筒2的外壁上下滑动。

图1显示，上活塞杆4和下活塞杆6分别为圆筒形，上活塞杆4的下端连接在上活塞3的上端面，上活塞杆4圆筒壁上端穿过油缸筒端盖7上的环形孔伸出油缸筒端盖7，上活塞杆4的圆筒上端有顶盖封闭，上活塞杆4的上部在油缸筒端盖7的上方形成一个封闭的空腔，空腔下端与中心套筒2的内孔相连通。该空腔在钢包回转台升降缸25运行时与中心套筒2共同起到顶起上活塞杆4的作用。下活塞杆6的圆筒上端连接在上活塞3的下端面，下活塞杆6圆筒壁穿过油缸筒1环形隔板8上的环形孔与下活塞5的上端面相连接。上活塞3和下活塞5通过下活塞杆6连接为一体，同步运动。

图1显示，上活塞3和下活塞5分别将上活塞室和下活塞室分隔为上活塞室上腔9、上活塞室下腔10、下活塞室上腔11、下活塞室下腔12。油缸筒1外壁上的油口包括上活塞室上腔油口13、上活塞室下腔油口14、下活塞室上腔油口15、下活塞室下腔油口16，它们分别与上活塞室上腔9、上活塞室下腔10、下活塞室上腔11、下活塞室下腔12相连通。上活塞室上腔油口13和下活塞室上腔油口15与外部输油管的下降输油管35相连接，上活塞室下腔油口14和下活塞室下腔油口16外部输油管的升起输油管36相连接。

图1显示，在中心套筒2的筒壁上分别有油口，中心套筒2的筒壁上的油口包括套筒上部油口17和套筒下部油口18，套筒上部油口17一端与上活塞室下腔10相连通，另一端与中心套筒2的内孔相连通，套筒下部油口18一端与下活塞室下腔12相连通，另一端与中心套筒2的内孔相连通。

图1显示，在上活塞杆4和下活塞杆6的下部分别有上活塞杆油口19、下活塞杆油口20，它们的作用是将上活塞室上腔9和下活塞室上腔11中由圆筒形上活塞杆4和下活塞杆6分隔的两部分进行油路连通。

图1显示，油缸筒端盖7上的环形孔与上活塞杆4圆筒壁接触面上有油缸筒端盖静密封21，油缸筒环形隔板8上的环形孔与下活塞杆6圆筒壁接触面上有油缸筒环形隔板静密封22，上活塞3和下活塞5与油缸筒1的内壁和中心套筒2的外壁的接触面上分别有上活塞动密封23和下活塞动密封24。

图2显示，升降缸控制装置包括整流块26、缸体阀组27、二位四通换向阀28、三位四通电液换向阀29、自锁液控单向阀30。三位四通电液换向阀29是控制钢包回转台升降缸25升降的主要元件，三位四通电液换向阀29的两个端口分别通过管路与外接油路相连接，另外两个端口分别通过管路与自锁液压单向阀30的两个端口相连接，自锁液压单向阀30的输出端口通过管路整流块26相连接，整流块26的输出端通过管路与缸体阀组27相连接。外接油路还通过二位四通换向阀28与缸体阀组27相连接，缸体阀组27的两个输出端口分别与油缸筒1外壁上的升起输油管36的油口和下降输油管35的油口相连接。自锁液控单向阀30是为实现钢包回转台升降缸25运行到任意位置自锁。

图2显示，整流块26由四个单向阀31和一个调速阀32组成，四个单向阀31首尾相接组成菱形结构，菱形结构的两个相对的节点分别为整流块26的输入端和输出端，菱形结构的另外两个相对的节点之间连接调速阀32。整流块26的作用是对钢包回转台升降缸25上升和下降速度进行调节。

图2显示，缸体阀组27由液控单向阀33和溢流阀34组成，液控单向阀33的两个输入端口分别与整流块26的输出端和二位四通换向阀28的输出端相连接，液控单向阀33的输出端口分成两路，一路与油缸筒1外壁上的升起输油管36的油口相连接。另一路通过溢流阀34与油缸筒1外壁上的下降输油管35的油口相连接。缸体阀组25中的液控单向阀33是防止钢包回转台升降缸25运行过程中液压管路突然爆裂发生钢包迅速下降钢水溢出事故，液控单向阀33的控制油路与二位四通换向阀28相连接，缸体阀组27中的溢流阀34是为了防止在钢包在座包时产生较大的冲击对单臂造成损坏，溢流阀34起到过滤压力波的作用。

本发明的钢包回转台升降缸的控制方法采用以下步骤进行：

待机状态：

a.断开二位四通换向阀28的电源，二位四通换向阀28的电磁铁1DT失电；

b.断开三位四通电液换向阀29的电源，三位四通电液换向阀29的电磁铁2DT、3DT也失电，钢包回转台升降缸25的上活塞杆4和下活塞杆6处于低位，钢包回转台的升降单臂也处于低位；

钢包上升：

c.接通三位四通电液换向阀29的电源，按下钢包上升按钮，三位四通电液换向阀29的电磁铁3DT得电，高压油经三位四通电液换向阀29、整流块26、缸体阀组27进入钢包回转台升降缸25的油缸筒1外壁上的升起输油管36的油口，在高压油的作用下，上活塞3和下活塞5向上移动，钢包回转台单臂及钢包上升；

d. 钢包上升到位后，按下钢包停止按钮，三位四通电液换向阀29的电磁铁3DT失电，三位四通电液换向阀29处于中位，自锁液控单向阀30和液控单向阀33处于自锁状态，钢回转台单臂及钢包处于高位停止状态；

钢包下降：

e.按下钢包下降按钮，二位四通换向阀28电磁铁1DT得电，三位四通电液换向阀29的电磁铁2DT得电、3DT失电，液控单向阀33在二位四通换向阀28高压油的作用下打开，同时自锁液控单向阀30在三位四通电液换向阀29高压油作用下打开，钢包回转台升降缸25中的上活塞3、下活塞5在钢包回转台单臂及钢包自重作用下,钢包回转台升降缸25中的油液通过油缸筒1外壁上的升起输油管36的油口流出到外部输油管路，同时外部高压油液经过油缸筒1外壁上的下降输油管35的油口进入钢包回转台升降缸25中，上活塞3、下活塞5整体向下移动，钢包回转台单臂及钢包下降；

f. 钢包回转台单臂及钢包下降到位后，断开二位四通换向阀28、三位四通电液换向阀29的电源，二位四通换向阀28的电磁铁1DT失电，三位四通电液换向阀29的电磁铁2DT、3DT也失电，连铸机钢包回转台升降装置又回到待机状态。

本发明的工作过程如下：

钢包上升：

岗位人员操作钢包上升按钮，三位四通电液换向阀29的电磁铁3DT得电，高压油经三位四通电液换向阀29，顶开自锁液控单向阀30的阀芯进入到整流块26，由调速阀32调整流量后，顶开缸体阀组27的液控单向阀33的阀芯，流经钢包回转台升降缸25的升起输油管36，通过上活塞室下腔油口14和下活塞室下腔油口16，进入钢包回转台升降缸25的上活塞室下腔10、下活塞室下腔12，并通过套筒下部油口18进入中心套筒2的内孔，从中心套筒2内孔通过套筒上部油口17进入上活塞室下腔10的上活塞杆4的内侧部分，同时从中心套筒2内孔到达上活塞杆4顶端与油缸筒端盖7之间的空腔中。最后，高压油作用在上活塞3和下活塞5的整体底面上和上活塞杆4的顶端底面上，起到三重顶升作用。

同时，钢包回转台升降缸25的上活塞室上腔9、下活塞室上腔11的油液经上活塞杆油口19、下活塞杆油口20进入到上活塞杆4和下活塞杆6的外侧的上活塞室上腔9、下活塞室上腔11中，再由上活塞室上腔油口13、下活塞室上腔油口15汇总连接到外部回油管路，流入油箱。

钢包上升到位后，三位四通电液换向阀29的电磁铁3DT失电，三位四通换向阀29处于中位，自锁液控单向阀30和液控单向阀33处于自锁状态，钢回转台单臂及钢包处于高位停止状态。

钢包下降：

岗位人员操作钢包下降按钮，二位四通换向阀28电磁铁1DT得电，三位四通电液换向阀29的电磁铁2DT得电，3DT失电，液控单向阀33在二位四通换向阀28高压油的作用下打开，同时自锁液控单向阀30在三位四通电液换向阀29高压油作用下打开，钢包回转台升降缸25的上活塞室下腔10、下活塞室下腔12和中心套筒2上部上活塞杆顶部空腔中的油液经套筒上部油口17、套筒内孔、套筒下部油口18从上活塞室下腔油口14和下活塞室下腔油口16流出到外面的管路。再通过液控单向阀33、整流块26及三位四通电液换向阀29的“T”口和液压管路流回油箱。上活塞3、下活塞5和上活塞杆4、下活塞杆6整体向下移动，钢包回转台单臂及钢包下降。

同时，钢包回转台升降缸25的上活塞室上腔9和下活塞室上腔11通过上活塞室上腔油口13、下活塞室上腔油口15及液压管路从油箱补油，补油通过上活塞杆油口19、下活塞杆油口20进入上活塞室上腔9和下活塞室上活塞杆4和下活塞杆6分隔的内侧腔室中，达到整个上活塞室上腔9和下活塞室上腔11。

钢包回转台单臂及钢包下降到位后，二位四通换向阀28电磁铁1DT失电，三位四通电液换向阀29的电磁铁2DT、3DT也失电，连铸机钢包回转台升降装置又回到待机状态。