軋機的液壓壓下裝置

摘 要：壓下裝置是軋機的核心裝置，其性能的優良與否決定了帶材的質量。文章闡述了液壓壓下裝置在冷軋機中所起到的重要作用，介紹了該裝置在軋機上的安裝方式、結構及安裝結構的主要優缺點、并講述了壓下裝置的控制原理及其在實際項目中的推廣應用。

關鍵詞：壓下油缸；位置傳感器；檢測裝置；位置閉環

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.15.002

1 前言

近年來，隨著經濟的發展，我國黑色及有金屬薄帶材產品、產量迅速增長，而軋機也向高速、大型、連軋、自動化方向發展。目前，所有的冷軋機的壓下裝置都采用液壓壓下這種方式。

液壓壓下是軋機現代化的突出重要標志之一，它較易適應軋制及操作條件的變化，根據軋制類型和軋制道次程序，如壓下軋制或平整軋制，并能給予最佳補償，并利用軋機剛性可調的特點，對冷軋機采用遞降式剛度分配方式，以得到高質量的產品，從而保證帶材厚度及平整度，使帶材質量最佳，不論是在最硬和最軟的條件下都是如此。同時液壓壓下具備自動及快速卸荷功能，以防止軋輥及軋輥軸承的過載和損壞，延長軋輥壽命等特點。

液壓壓下方式雖然有各種各樣的方案，但就其壓下油缸安放位置來說，分為壓下和壓上兩種結構形式。

2 液壓壓下油缸安放在軋機機架上部

將液壓壓下油缸安放在軋機機架上部（上支承輥軸承座上面），這種安裝方式在一定程度上可以使其免受來自軋機工藝潤滑系統的乳化液、軋制油等造成對液壓壓下油缸污染，但是由于液壓壓下油缸處在軋機機架上部，軋制時，當需要壓下油缸活塞往上運動時，因無外力使其活塞動作，所以在液壓壓下系統中還需設置壓下油缸活塞平衡回路及必要的電氣聯鎖控制，因此增加了液壓壓下系統設備制造成本。

油缸安裝于軋機機架上部時安裝、維修不便，由于液壓壓下油缸處在軋機機架上部，還需增加固定液壓壓下油缸的懸掛機構。液壓壓下油缸維修時，必須先卸掉液壓壓下油缸的懸掛機構后，才能將液壓壓下油缸落下，并放在上支承輥軸承座上面拉出，全部工作需要在軋機機架上進行，從而導致更換困難。

因液壓壓下油缸安裝在軋機機架上部，考慮安裝、維修等因素，壓下油缸閥裝置與液壓壓下油缸多數分開設置，兩者之間是靠管道連接，這樣就導致管道油液質量轉化到壓下油缸活塞上當量質量增加，直接影響到系統的動態指標是否滿足要求，容易導致軋機剛度降低，系統響應頻率降低等不良后果，為了減小這些不良影響，壓下油缸閥裝置的安放位置及其連接管道受到嚴格制約。

液壓壓下油缸安裝在軋機機架上部，軋機的基準在下部，當軋輥磨損后，為保證軋線位置不變，為此還需在機架下面裝有調整軋線用的絲杠、螺母、減速箱、電機等一套復雜的機械軋線調整機構，而且軋線調整機構還需考慮承受整個輥系的重量，因此機械設備造價成本高，同時還需對這套軋線調整機構及相關的傳感器等做防污染處理，防止乳化液、軋制油以及氧化鐵皮的滲蝕，以保護機架下面軋線調整機構，保證其可靠的工作。

3 液壓壓下油缸安放在軋機機架下部

將液壓壓下油缸安放在軋機機架下部，而軋線調整裝置則安裝在軋機機架上部，采用這種安裝方式時，將壓下伺服閥、壓力傳感器、電磁溢流閥集中安裝在閥塊上形成壓下閥裝置，將壓下閥裝置鑲嵌安裝于液壓壓下油缸側面，從而組成壓下油缸裝置。這種組合方式減少了管道連接，從而使得管道油液質量轉化到壓下油缸活塞上當量質量大大減少，提高了壓下油缸的固有頻率，從而提高了整個壓下系統響應頻率，進而滿足并提高了軋機的動態指標要求，更有利于軋出質量好的帶材。由于壓下油缸裝置安放在軋機機架下部，雖然對壓下油缸裝置來說存在污染問題，但通過在壓下油缸裝置上做些輔助的防污染措施，將伺服閥及壓力傳感器使用保護罩保護起來，對電氣接頭進行防水處理，就完全可以免受來自軋機工藝潤滑系統的乳化液、軋制油等物造成對壓下油缸污染及滲蝕。這種防污染措施相比軋線調整機構的防污染要簡單，而且可靠性高。而且當壓下油缸下置時，位移傳感器采用內置的方式，位移傳感器可以得到有效的保護，從而減少了位移傳感器損壞的風險。

油缸安裝于軋機機架下部時安裝、維修方便，由于液壓壓下油缸處在軋機機架下部，其靠自身的重力落在軋機機架底座上，當其密封等損壞需要更換時，只需要借助手動葫蘆等將其吊起即可移除，一些小問題甚至不用移除，在機架內部即可處理，大大減小了維修強度。

壓下油缸下置時當軋輥磨損，需要調整軋線時，可啟動軋線調整機構，以調節上支承輥軸承座的位置，下部則由壓下油缸活塞行程來實現帶材軋制。

4 液壓壓下裝置安放在軋機機架下部的主要特點及其效果

這種安裝形式獲得如下顯著效果：

（1）由于將壓下油缸裝置安裝在軋機機架下部，有軋輥重量作用在壓下油缸上，因此不需要活塞自重平衡裝置。（2）壓下油缸的結構形式簡化，同時也簡化了液壓壓下系統，液壓系統沒有必要再設置壓下油缸活塞平衡回路，節約了成本，減少了出問題的幾率。（3）壓下油缸閥裝置與液壓壓下油缸直接連在一起，減少了管道連接，提高了系統響應頻率，滿足并提高了系統的動態指標要求。（4）維修方便，拆卸壓下油缸時，不需要專門的拆卸油缸裝置，同時也避免因零件的跌落造成損壞等事故的發生。（5）更換工作輥和支承輥時，直接將支承輥落在其換輥軌道上，而不需要用專用裝置去支承壓下油缸。（6）壓下油缸裝置在軋制線之下，可免受壓力傳感器、位置傳感器、電液伺服閥、電磁溢流等受到來自機械上的損傷。（7）軋線調整機構裝在軋機機架上部，所用的調整機構不必承受整個輥系重量，驅動容量小，機械結構大為簡化，設備制造成本大大降低。（8）由于軋線調整機構裝在軋機機架上部，不存在軋機工藝潤滑系統的乳化液、軋制油對軋線調整機構污染及滲蝕，無需對這套軋線調整機構做防污染處理，減少了軋線調整機構的日常維護，提高了工作可靠性。

5 壓下油缸的控制原理

壓下油缸的控制系統是軋機的核心控制系統，其液壓系統原理如附圖1所示。動力站的高壓油接至油口PS1，為整個壓下系統提供動力，高壓油經過高壓過濾器2-1的過濾由液控單向閥4-1控制是否供向伺服閥8-1和8-2，液控單向閥的開啟和關閉由電磁換向閥3-1控制，高壓過濾器5-1和5-2用于穩定伺服閥8-1和8-2的供油壓力，回油過濾器7-1和7-2用于穩定伺服閥8-1和8-2的回油壓力，伺服閥供油和回油的壓力穩定有利于伺服閥的控制，伺服閥8-1和8-2用于控制壓下油缸的壓力和位移，當需要實現壓力控制時伺服閥8-1與壓力傳感器9-1閉環控制操作側壓下油缸的壓力，伺服閥8-2與壓力傳感器9-2閉環控制傳動側壓下油缸的壓力。當需要實現位移控制時伺服閥8-1與位移傳感器11-1閉環控制操作側壓下油缸的位移，伺服閥9-1與位移傳感器11-2閉環控制傳動側壓下油缸的位移。電磁溢流閥10-1和10-2用于軋制力的溢流保護，其標定為最大軋制力從而限制了作用在輥子上的力，從而保護了機械設備。減壓閥12-1用于壓下油缸的桿腔壓力控制，當出現事故輥縫需要快速打開時，此減壓閥壓力起作用，使得輥縫快速打開，疊加式減壓閥13-1用于壓下油缸閉環控制時背壓使用，其余疊加式溢流閥14-1配合，用于實現壓力控制及位移控制時壓下油缸桿腔的壓力，此壓力使得壓下油缸的桿腔產生一定的背壓，有利于壓下油缸的穩定。

1 球閥；2高壓過濾器；3電磁換向閥；4液控單向閥；5高壓蓄能器；6高壓過濾器；7回油蓄能器；8伺服閥；9壓力傳感器；10電磁溢流閥；11位移傳感器；12減壓閥；13疊加式減壓閥；14疊加式溢流閥；15測壓接頭；16測壓軟管；17壓力表。

6 工程實踐

近些年，中國重型機械研究院承接了大量的四輥、六輥及連軋機設計及成套項目，項目采用了壓下油缸下置的安裝方式及如附圖1的控制原理，工程實踐證明此控制原理及安裝方式比較合理，壓下系統響應頻率快，可以取得很好的壓下控制效果，使用在軋機上可以軋出優質的帶材，從而為用戶取得了很好的社會效益及巨大的經濟效益。

參考文獻：

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作者簡介：李鵬（1985-），男，陜西西安人，本科，工程師，研究方向：機械設計、液壓技術。