安鋼冷軋1 550 mm連退步進梁升降液壓系統故障分析與改進

馬 寧 陳 宏 王普超

（安陽鋼鐵集團有限責任公司）

安鋼冷軋1 550 mm連退步進梁升降液壓系統故障分析與改進

馬 寧 陳 宏 王普超

（安陽鋼鐵集團有限責任公司）

通過對安鋼冷軋連退線步進梁升降液壓系統原理的分析，通過改變液壓回路中二通插裝閥控制蓋板的形式，把回油節流調速回路改造成進油節流調速回路，從根本上解決了步進梁上升速度不可調以及系統壓力下降的故障。

步進梁升降 二通插裝閥 節流調速回路

0 引言

步進梁是冷軋線最常用的工藝設備之一，一般被布置在整條生產線的入口段或出口段，完成鋼卷的輸入或輸出任務。根據工藝要求，步進梁與其周圍設備協同工作，可實現鋼卷的直徑和寬度測量、對中、拆捆帶、稱重、打捆等等。其結構和工作原理決定了它可以與車間的吊運設備很好地配置，以實現快節奏、自動化生產。

步進梁根據驅動形式可分為電動或液壓式，就升降形式而言，又可分為直接升降式，擺桿升降式，偏心輪桿升降式等類型。不論何種形式，其基本結構都是相似的，都是由固定鞍座、動梁、提升裝置，橫移裝置四部分組成［1］。固定鞍座是焊接在運輸方向上的馬鞍形的結構支座，每個固定鞍座相距一定距離進行布置，動梁是通過上升、橫移和下降、回退四個動作，在每一個運行周期內把步進梁上所有鋼卷從一個固定鞍座移向下一個固定鞍座。

1 安鋼冷軋連退步進梁控制方式和特點

連退步進梁為液壓驅動，因滑閥結構限制，其流通能力小，且制造精度要求高，應用于大流量系統時，閥芯尺寸大，從而造成換向時間長，換向沖擊大等后果。針對高壓大流量工況，安鋼冷軋連退步進梁液壓回路采用了二通插裝閥的控制方式。

一個二通插裝閥通常是由插入元件、先導元件、控制蓋板和插裝塊體4個部分組成的。插入元件是二通插裝閥的主級或稱功率元件，插裝在閥體或集成塊中，通過它的開啟、關閉動作和開啟量大小來控制液流的通斷或壓力的高低、流量的大小，以實現對液壓執行機構的方向、壓力和速度的控制。二通插裝閥的特點：流通能力大，壓力損失小，適用于大流量液壓系統；主閥芯行程短，動作靈敏，響應快，沖擊?。豢褂臀勰芰?，對油液過濾精度無特殊要求；結構簡單，維修方便，故障少，壽命長；插件具有一閥多能的特性，便于組成各種液壓回路；工作穩定可靠；插件具有通用化、標準化、系列化程度很高的零件，可以組成集成化系統［2］。

2 存在問題及原因分析

在調試步進梁動作的過程中，經常出現兩種故障：1）步進梁在空載上升過程中調整速度后，步進梁上升時動作忽快忽慢，達不到平穩上升的狀態，如果發生在托舉鋼卷時將會造成設備或人身安全事故，這顯然有悖于工藝設計要求；2）上升時回路壓力下降，設備無法穩定運行。

2.1 入口步進梁液壓升降系統原理與故障分析

2.1.1 入口步進梁升降系統控制原理

步進梁升降液壓系統上升、下降時的工作原理為：步進梁上升時，2位四通換向閥a得電壓力油通過25.3、25.4兩個單項節流閥進入到17.1、20.2兩個插裝閥控制蓋板18.1、22.1的控制油口X，使這兩個插裝閥油路關閉，同時壓力油通過15.1球閥進入20.1插裝閥的B口，進入油缸的無桿腔，油液通過17.2插裝閥的A口回油箱；步進梁下降時2位四通換向閥b得電壓力油通過25.1、25.2兩個單項節流閥進入到17.2、20.1兩個插裝閥控制蓋板19.1、20.1的控制油口X，使這兩個插裝閥油路關閉，同時壓力油通過15.1球閥進入17.1插裝閥的B口，進入油缸的有桿腔，油液通過20.2插裝閥的A口回油箱。入口步進梁升降系統控制原理如圖1所示。

通過對步進梁升降液壓系統原理分析，得出系統回路能滿足步進梁上升下降設計要求的結論。

圖1 步進梁升降系統原理

2.1.2 步進梁上升速度忽快忽慢的故障分析

步進梁上升時，插裝閥17.2的控制蓋板19.1帶有行程限位器，上升時插裝閥17.2作為系統回油通過控制蓋板19.1的行程限位器進行節流調速，當采用回油節流調速時，插裝閥17.1控制腔壓力為系統壓力13 MPa，插裝閥環形面積與高壓相通也為13 MPa，因為上升時無桿腔與高壓相通為13 MPa，而有桿腔的面積比無桿腔面積小，所以有桿腔的壓力要大于13 MPa，這時插裝閥17.1被打開，回油經過插裝閥17.1進入高壓管路，接著進入油缸無桿腔，形成差動連接，使油缸快速伸出，造成上升速度不可調。

步進梁下降時，插裝閥17.1、20.2打開，插裝閥17.2、20.1關閉，油缸縮回。同理分析，下降時有桿腔與高壓相通為13 MPa，而有桿腔的面積比無桿腔面積小，所以有無桿腔的壓力要小于13 MPa，這時插裝閥關閉正常，因此，下降可以進行速度調節。

2.2 回路壓力下降原因分析

步進梁上升動作時，2位四通換向閥a得電，油液瞬間通過插裝閥20.1，管路內流動的液體因很快的換向和閥口的突然改變，在管路內形成一個很高的壓力峰值，形成液壓沖擊。液壓沖擊影響液壓系統的工作穩定性和可靠性，干擾液壓系統的正常工作，造成系統壓力下降。

3 改造方案

3.1 入口步進梁升降速度不可控改造

根據Rexroth二通插裝閥方向閥的結構特點，將插裝閥20.1的控制蓋板LFA40D－7X／FX改為LFA40H－7X／FX型帶行程控制器的控制蓋板，將回油調速改為進油調速回路，從而避免了回油調速形成的差動回路，實現上升速度可調可控。改造后的二通插裝閥如圖2所示。

圖2 改進后的二通插裝閥

3.2 回路壓力下降改造

回路壓力下降可以通過調節圖中畫紅圈處的節流閥和適當降低步進梁上升速度解決。調節節流閥25.1可以減慢插裝閥20.1的開啟速度，加入延時功能，從而可緩解瞬間流量過大。此外，在啟用4臺高壓泵（出口液壓站5臺）后，如還會出現高壓管路壓力下降問題，可適當降低步進梁上升時的速度（調節更換控制蓋板后的插裝閥20.1的行程限位器），即可解決上升時回路壓力下降的故障。

4 改造效果

通過上述改進措施的實施，步進梁液壓缸上升時平穩可靠，通過速度調整達到了上升約50 mm／s的設計要求，為上卷和卸卷工序提供了可靠的設備基礎，提高了整條機組的運行效率和生產能力。

5 結束語

在安鋼冷軋1 550 mm連退機組調試過程中，針對步進梁液壓升降系統出現的問題進行控制原理分析，找出癥結所在并進行改進完善，為步進梁上卷卸卷提供了設備保障，對于提升整條機組的運行效率、提升產品質量奠定了堅實基礎。

［1］ 武漢鋼鐵設計研究院.板帶車間機械設備設計［M］.北京：冶金工業出版社，1983：52－53.

［2］ 唐英千.液壓集成元件－－二通插裝閥［J］.鍛壓機械，1991（1）：26－27.

FAULT ANALYSIS AND IMPROVEMENT OF 1 550 mm PROGRESSIVE DOWN BEAM HYDRAULIC SYSTEM IN ANGANG COLD ROLLING MILL

Ma Ning ChenHong Wang Puchao
（Anyang Iron and Steel Group Co.， Ltd.）

The principle of walking beam lifting hydraulic system on continuous annealing line in Cold Rolling Compa?ny of Anyang Steel is analyzed， by changing the hydraulic circuit of two－way cartridge valve control panel， in the form of the oil return throttling speed control circuit into inlet throttling speed control circuit，fundamentally solves the walking beam rise speed regulation and system pressure drop of failure.

step beam lift two way cartridge valve throttle control circuit

2017—6—28