裝鋼機升降液壓系統的改進

徐 平 ，黃 越

（1.鞍鋼教育培訓中心；2.鞍鋼熱軋帶鋼廠，遼寧 鞍山 114032）

熱坯軋制帶鋼生產線上的加熱爐具有熱坯緩沖功能，主要由長行程裝鋼機的液壓傳動系統實現。

在連鑄連軋生產線正常生產情況下，爐子進料端會空出一段緩沖長度，長行程裝鋼機液壓活塞桿直接將熱坯送至爐內裝鋼位置。當軋制節奏小于連鑄生產節奏或短時停軋時，爐子進料端空出的位置可容納連鑄繼續送來的板坯，這樣可以避免熱坯下線。當軋機正常生產時，爐內已布滿鋼坯，爐子暫時不具備緩沖功能。當連鑄由于更換引錠桿等情況不能供料坯而軋機尚在正常生產時，爐子繼續供料，使爐子又重新具備緩沖功能。

一、裝鋼機液壓系統工作原理

長行程裝鋼機液壓系統動力元件為3臺恒壓變量泵，執行元件為6臺并聯的液壓缸，控制元件為1臺32mm通徑的電液比例換向閥，液壓系統工作壓力為120MPa(見圖 1、2)。

圖1 裝鋼機升降系統液壓改進前原理簡圖

裝鋼機主體部件是6根裝料桿，可推正鋼坯、上升、前進、下降、后退。前進、后退動作是由兩側電動機經減速機驅動裝料桿進退，升降動作是靠液壓缸伸縮帶動調整拉桿及托輪來抬放裝料桿。進退、升降均有同步軸保證其同步動作。其升降原理如下。

圖2 裝鋼機工作原理圖

電磁鐵b得電，壓力油經平衡閥進入液壓缸的有桿腔，無桿腔油液回油箱，液壓缸桿回縮帶動裝鋼桿快速上升。當裝鋼桿快要接觸到鋼坯時，電磁鐵b電流減小，比例閥開口度減小，液壓缸驅動裝鋼桿速度變慢，實現“輕拿”功能。當裝鋼桿托起鋼坯后，電磁鐵b電流增大，液壓缸快速動作，直到裝鋼桿高度帶到上極限位置，電磁鐵失電裝鋼桿修正(高于輥面100mm)。然后裝鋼機桿前進，當到達裝鋼位置后，電磁鐵a得電，壓力油進入液壓缸的無桿腔，同時平衡閥閥芯位移，使有桿腔的回油經過平衡閥的節流口回油箱，節流有背壓作用。當裝鋼桿下降到鋼坯快要接觸到步進梁時，電磁鐵a電流減小，比例閥開口度減小，平衡閥節流口也相應減小，液壓缸驅動裝鋼桿速度變慢，實現“輕放”功能。當裝鋼桿放下鋼坯后，電磁鐵a電流增大，平衡閥節流口增大，液壓缸驅動裝鋼桿快速下降直到達到下極限為止，然后裝鋼桿后退完成一個動作循環。

二、故障現象

裝鋼機使用4年后，頻繁出現裝鋼桿自動下降、無法抬起等故障。經檢查發現油缸有桿腔管路焊口泄漏。檢修工作量大。

三、故障分析

裝鋼機裝鋼桿單重25.2t，鋼坯最大重量為21t，6個裝鋼桿加上鋼坯的總重量最大達到172t，當裝鋼機達到最大行程時，在重力加速度的作用下，下降瞬間可產生巨大作用力，由于平衡閥動作響應速度較慢，造成管路瞬間壓力可達250MPa，經過長此以往反復沖擊振動，管路的各處焊口均產生疲勞破壞而造成漏油。

四、故障解決

首先，由于管路焊口破壞主因是液壓沖擊，所以減少液壓沖擊是唯一的解決方法。經多方考慮，最后確定采用增加蓄能器的方法來減少沖擊和振動。

經過計算，選用了2個賀德克公司生產的32L蓄能器為一組的蓄能器組，安裝于靠近執行元件處。并將蓄能器安裝在6個液壓缸的中間。為解決增加蓄能器后有桿腔管路壓力上升問題，更換了中位機能為O型的比例換向閥。

蓄能器預充壓力：

P=(0.6-0.9)×Pm

=0.7×120

=84MPa

式中：Pm——工作壓力，MPa。

改進后原理簡圖如圖3所示。

五、改進效果

圖3 裝鋼機升降系統液壓改進后原理簡圖

在長行程裝鋼機的液壓系統上安裝蓄能器并對PLC程序進行修改后，與改進前壓力變化做了比較，改進前，裝鋼機下降瞬間液壓系統壓力峰值為250MPa，最低為40MPa。改進后，液壓系統在裝鋼機升降時壓力在±1.5MPa之間。

由于比例閥閥口開關速度降低，液壓沖擊也明顯降低，整個液壓系統運行平穩無異常噪聲。經過4年多的使用，裝鋼機液壓系統管路無一次泄漏事故發生，平均每月可減少消耗液壓油1.5t，液壓油大約在1.2萬元/t左右，每年可節省21.6萬元左右。改進后還大大減少了維修成本，降低了勞動強度，降低了事故發生率，提高了全年鋼產量。