雙流板坯連鑄機扇形段液壓系統實際應用及優化

李文丁 李 娟

(安陽鋼鐵股份有限公司 第二煉軋廠，河南 安陽 455004)

1 概述

1.1 雙流板坯連鑄機扇形段功能描述

扇形段是立彎式板坯連鑄機的關鍵設備，主要作用是鑄坯導向、拉矯、鑄坯冷卻、鑄坯壓縮等。根據鑄機澆注方向，自上而下可分為為弧形段、矯直段及水平段。每臺鑄機根據工藝特性，布置不同數量的扇形段，我們所使用的連鑄機為一機雙流，每流布置弧形段6臺、矯直段2臺，水平段4臺。扇形段主要由以下部件組成：內、外弧框架，驅動輥，自由輥，噴淋，液壓系統等。

1.2 扇形段液壓回路功能描述

我們所使用的扇形段，液壓系統主要組成如下：每臺扇形段液壓系統由驅動輥壓下回路和扇形段框架抬起回路組成，驅動回路的作用主要是控制驅動輥的抬起及壓下，并根據工藝流程的要求，進行冷、熱坯壓力的轉換（上引錠時用冷坯壓力，澆注時使用冷坯壓力）；夾緊回路的作用主要是保持扇形段有足夠的夾緊力，保證扇形段的輥縫值，并且在出尾、檢修、及事故狀態下抬起扇形段的內弧框架。

2 在日常生產維護過程中扇形段出現的問題

2.1 冷坯壓力設定值太高

在連鑄機運行過程中，驅動回路的冷坯壓力設定為200bar，而引錠桿承受不了這么高的壓力，導致引錠桿變形或壓斷，使引錠桿壽命過低。

2.2 同步性不能滿足使用要求

2.2.1 夾緊回路的同步性：夾緊回路采用的是雙單向節流閥調速，在扇形段抬起過程中，采用的同步原理是進油節流調速，在扇形段夾緊的過程中，采用的是回油節流調速。這兩種調速方式，是與負載有直接關系的，在扇形段抬起、壓下的阻力產生變化時，扇形段的同步性就會喪失。在使用過程中，經常出現扇形段夾緊不同步的現象，造成事故。

2.2.2 驅動缸同步：驅動回路同樣采用的是雙單向節流閥調速，在驅動輥抬起過程中，采用的同步原理是回油節流調速，在驅動輥壓下的過程中，采用的是回油節流調速。若在上引錠或拉鋼過程中，若兩個驅動缸的負載發生變化，就會影響到兩個驅動缸動作的同步性；若驅動缸不同步，就會造成驅動梁在抬起或壓下過程中的卡阻，造成驅動梁無法抬起到位或壓下到位，進而影響生產的穩定運行

2.3 經過實踐驗證，部分元件對工況不適應，并且選型的余量過大

扇形段本體與閥臺連接的過渡軟管選用的是25通徑的軟管，校核計算如下：

2.3.1 根據伯努利方程：（計算v）

則可得d=15.5mm

2.3.2 驗證

在選用DN16的高壓膠管后，對管道的雷諾數進行校核為實際re=2*0.0016/0.000046=69.565＜臨界雷諾數為Re=1600-2000。因此管道內的液體為層流狀態。滿足使用要求。由此可以看出，選用DN16的軟管即可滿足使用要求，而現場所使用的DN25的軟管，維修不便，備件費用高，并且相對于小通徑的軟管，相同的鋼絲纏繞層數耐壓等級偏低，壽命短。

3 問題分析及優化方案

3.1 針對冷坯壓力過高的問題。可部疊加一個板式減壓閥，根據樣本選型為ZDR10 DP2-5X/150 V。根據減壓閥最高壓力限制的特性，即可滿足冷坯壓力調壓的要求，每個段根據功能可設置不同的冷坯壓力，同時對溢流閥設定壓力可適當進行調節，即比減壓閥設定壓力高20bar即可。

3.2 針對同步性問題，可以選用同步精度高的回路來優化原系統，具體方案如下：采用分流閥取代原來的單向節流閥，可大大提高驅動缸的同步精度；采用調速閥取代原來的單向節流閥，可減輕負載對同步性的影響，提高同步精度；原來扇形段上的管路布置改為集成閥塊，可減少扇形段管路長度，并可增加閥塊的防護罩，可減輕惡劣工況對液壓元件的影響。通過這一系列的優化，扇形段同步性問題基本可以解決，同時對于管路及配套液壓元件進行了優化，提高液壓系統的工作穩定度。

3.3 針對一些元件選型不合適及對現場工況不適應的問題，采取以下措施：將扇形段與閥臺管路連接的過渡軟管，減小通徑，并增加鋼絲纏繞層數，提高高壓膠管的耐壓等級，延長壽命。根據《hydac工業樣本》中“2系列常用膠管”，軟管的耐壓等級由原來的280bar提高到350bar。

4 方案實施后的效果

扇形段液壓系統優化后，取得了明顯的效果，主要表現在：

4.1 引錠桿壽命明顯延長，有原來的8個月，延長至1年，并且杜絕了引錠桿壓斷的惡性設備事故，降低了連鑄生產線的事故率。

4.2 扇形段與閥臺管路連接的高壓膠管壽命延長6個月，并且杜絕了管路爆裂的現象。

4.3 通過已經進行過同步優化改造的扇形段使用情況表明，扇形段驅動及夾緊回路的同步性明顯提高，避免了扇形段同步性差造成的驅動缸斷裂、夾緊滑板掉落的現象。

4.4 減輕了元件對工況的不適應，提高了扇形段本體液壓元器件的使用壽命，消除溢流閥崩裂及液壓元件失效的隱患，減少了扇形段的維護工作量。

[1]機械設計手冊編委會《機械設計手冊單行本-管道與管道附件》機械工業出版社2007.3