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油圧シリンダーの改善提案

背景

製鋼工場にて使用されるスライディングノズル (SN) は、取鍋やタンディッシュから排出される溶鋼の流量制御を行うもので、操業中には、かなりの高温にさらされています。そのSNを駆動する油圧シリンダの耐熱性は、この流量制御作業を安定して行うために特に重要なファクターであります。 最近では、二次精錬工程により取鍋用耐火物の熱伝導性のアップおよび受鋼後の滞留時間増大などによって、ますます耐熱油圧シリンダの必要性が高まっております。
  油圧シリンダーの改善提案イメージ図

現状の問題点

  • 問題点①
    熱によるパッキンの劣化
  • 問題点②
    作動油の漏れ
  • 問題点③
    シリンダ作動不良
  • 問題点④
    鋳込み
    停止
  • 問題点⑤
    頻繁なパッキンの交換
  • 問題点⑥
    多大な所要時間
  • 問題点⑦
    メンテナンスコストの
    増大
  •  
一般的に使用されているパッキン材質は、主にバイトン、HNBR などのゴムであり、これらの材料は高温用例に使用するゴムとしては最適とされていますが、SNシリンダのように200℃を越える温度が日常的にかかる場合、劣化することは避けられません。シビアな条件においては、短いもので2~3週間毎にパッキン交換が必要なケースが報告されています。
通常シリンダメンテナンスは、所内駐在業者や製作メーカーに委託するケースが多く、メンテナンスの頻度に応じたコストの発生、また、設備のダウンタイムの増大が生じていると思われます。
改善策
オムニシールの特性
Saint-Gobain (サンゴバン)社のオムニシールは、耐熱・摺動・耐押し出し性に優れたテフロンと高温スプリング特性の良い17-7PH の組み合わせで、従来のパッキンでは困難であったシール性と長寿命を実現しています。
日本国内での実用例も着実に増え、多くのエンドユーザー、シリンダメーカーにてご採用頂いております。
より耐熱性に優れた材質 :常用温度 300℃が可能。
摺動性に優れた材質 :既知の材料の中で最も摩擦係数が小さい (0.09)。
耐押し出し性に優れた材質 :ゴムパッキンのバックアップリングにも使用されます。
流体による劣化の無い材質 :殆どの流体に対して不活性(水グリ・リン酸エステルにも対応します)
SNシリンダに使用するシールの形状
ロッドパッキン部
omniseal_detail01_img03.jpg
オムニシール103Aシリーズ
ロッドカバー/スクレーバ部
omniseal_detail01_img02.jpg
オムニシール400Aシリーズ
ラボテスト
オムニシールの性能確認のため、実際の鋳込み時間を想定したラボテストを行ったところ、非常に良好な結果を得ることができました。(油圧シリンダを高温炉内で熱した後、作動させ、作動油の漏れをチェックした。 炉内温度 250℃ および 300℃ にて加熱。)
テスト条件:無負荷摺動テスト :10回往復(全ストローク)
9.8 MPa (100 kg/cm2)耐圧 :10回耐圧(1分間/回)
20.6 MPa (210 kg/cm2)耐圧 :10回耐圧(1分間/回)
結果: いずれの作動時でも油漏れは確認できませんでした。
テスト後のシールを確認したところ、異常な摩耗・損傷はなく、継続使用可能と判断できました。
ユーザー 鍋の容量
(ton)
受鋼~鋳込み
終了までの
時間(分)
SN周囲の温度 油圧シリンダ
連速熱間使用回数
従来 現状
A社 140 約150分 約250℃ 2ヶ月 12ヶ月以上

特記事項 一時油冷化も考えられたが、現在は満足されている。

B社 140 約200分 約200℃ 30~50チャージ 500チャージ以上

特記事項 以前はパッキン交換に追われていたが、定修時の交換のみで充分対応されている。

C社 160 最大300分 約210℃ 50チャージ以上

特記事項 従来、精錬時はシリンダを鍋から取り外していたが、その必要がなくなった。

D社 80 約200分 約200℃ 3ヶ月 6ヶ月以上

特記事項 LF導入により新設された同所では、稼働後6ヶ月経った現在でもノーメンテナンスである。

E社 250 約35~85分 約200℃ 200チャージ 1,000チャージ以上

特記事項 リンク駆動方式の油圧シリンダで、SN方式より熱の影響は比較的少ないが、メンテナンスサイクル延長の目的で使用されている。評価テストを終了し、1,000チャージ以上の使用が可能であると確認されている。

 

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