冶金行業(yè)液壓缸的故障與維修

李紹云

（1.北京中冶邁克液壓有限責(zé)任公司，北京100076；2.《液壓氣動(dòng)與密封》雜志社，北京100050）

0 引言

隨著我國改革開放的發(fā)展，冶金行業(yè)取得了舉世矚目的成就，2016年全球粗鋼產(chǎn)量為16.30億t。其中，我國產(chǎn)量為8.084億t，粗鋼產(chǎn)量占全球產(chǎn)量的49.6%，而在2000年，全球粗鋼產(chǎn)量為8.50億t，我國占比為15.1%；再回溯更久遠(yuǎn)的1967年，全球粗鋼產(chǎn)量為4.93億t，中國占比僅為2.1%。不可否認(rèn)粗鋼生產(chǎn)過剩對環(huán)境治理的影響，但也應(yīng)該承認(rèn)鋼鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的促進(jìn)作用。

液壓系統(tǒng)是冶金設(shè)備的重要組成部分，相比電控、氣控，液壓控制有著其自身的優(yōu)勢。因?yàn)橛糜鸵鹤鳛楣ぷ鹘橘|(zhì)，能把由于功率的損耗而產(chǎn)生的熱量帶走，易于實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，具有自身潤滑等優(yōu)點(diǎn)，也有容易漏油、不易維修等缺點(diǎn)。熱軋、冷軋、高爐、鋼包精煉爐等冶金設(shè)備上都使用了液壓技術(shù)。我國液壓技術(shù)的發(fā)展既有歷史的原因，也有自身的機(jī)遇。1977年當(dāng)時(shí)德國的曼內(nèi)斯曼力士樂公司進(jìn)入我國就是武鋼1.7 m軋機(jī)項(xiàng)目，這就是為什么國內(nèi)冶金行業(yè)主流液壓產(chǎn)品幾乎都是力士樂系列的主要原因。改革開放以后，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，冶金行業(yè)發(fā)展迅猛，國內(nèi)幾個(gè)大的液壓公司在國家政策的支持下，引進(jìn)了德國曼內(nèi)斯曼力士樂（現(xiàn)已改為博世力士樂）的液壓技術(shù)，使得國內(nèi)液壓技術(shù)快速發(fā)展。其中，液壓缸作為液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件，也經(jīng)歷了一個(gè)快速發(fā)展的過程。

液壓缸因?yàn)槭褂迷砗徒Y(jié)構(gòu)比較簡單，制造相對容易，很多初學(xué)者的印象可能是“沒什么技術(shù)含量”，但一個(gè)產(chǎn)品重不重要不能這么簡單理解，筆者有著深刻的體會(huì)。現(xiàn)以某鋼鐵公司中板廠軋機(jī)平衡液壓缸為例作如下介紹。

1 案例介紹

不同軋機(jī)形式，對平衡裝置的要求也不同，某鋼鐵公司中板廠板坯平衡裝置采用液壓平衡裝置，該裝置需適應(yīng)上軋輥速度快、行程長、移動(dòng)頻繁的特點(diǎn)，并要求工作可靠性高，方便換輥和維修。液壓平衡裝置采用液壓缸推力來平衡上輥重量，液壓平衡裝置結(jié)構(gòu)緊湊，使用方便、操作簡單，可以改變液壓缸壓力，有利于換輥操作，但是投資較大、容易漏油、不易于維修。該公司軋機(jī)平衡液壓缸就是在工作過程中產(chǎn)生漏油，因?yàn)樯a(chǎn)工期緊張，考慮到停工的影響，液壓缸在漏油不嚴(yán)重的情況下一直沒有停工。生產(chǎn)現(xiàn)場的環(huán)境很惡劣，潮濕、充滿油污、噪聲很大，液壓缸還在繼續(xù)工作，液壓油的損失顯得微不足道。液壓缸維修需要向上級申報(bào)停工，時(shí)間緊任務(wù)重，在這樣的條件下，液壓缸維修工作十分困難。

2 故障分析

冶金用液壓缸大多數(shù)工作在空氣濕度大、粉塵多、溫度高等復(fù)雜環(huán)境下，雜質(zhì)容易通過活塞桿和導(dǎo)向套之間的間隙進(jìn)入液壓缸，時(shí)間長了容易造成活塞桿和密封件損壞，導(dǎo)致漏油等現(xiàn)象發(fā)生。因?yàn)楣r不同，液壓缸故障的原因也有所不同，主要有密封件損壞、液壓缸零件磨損等。液壓缸故障時(shí)，需要拆解液壓缸各個(gè)零部件，用肉眼檢查，來分析具體漏油原因，并做好詳細(xì)記錄。必要時(shí)對各個(gè)零件進(jìn)行測繪，用數(shù)據(jù)來具體分析漏油原因。

3 維修工作

3.1 維修前準(zhǔn)備

（1）先將粉塵和油污清理干凈，保持維修環(huán)境相對干凈整潔，維修師傅需要保證手部相對干凈和整潔，維修工具和拆卸下來的零部件也要保持相對干凈、整潔，避免維修過程中的二次污染。

（2）用煤油或者汽油等清洗液將液壓缸外部進(jìn)行全面清洗時(shí)，必須做好相應(yīng)的防范措施，避免在易燃易爆的場所進(jìn)行，以免發(fā)生火災(zāi)等事故。

3.2 維修過程

做完準(zhǔn)備工作后就可以對液壓缸進(jìn)行維修了。首先要拆卸液壓缸，拆卸前需對缸體結(jié)構(gòu)有一個(gè)全面的了解，熟悉缸體都有哪些構(gòu)件。一般液壓缸都是由端蓋、缸頭、活塞桿、缸筒、缸底等組成，缸頭、缸尾、活塞上都有密封件。拆卸步驟：先拆卸端蓋緊固螺栓，然后依次將缸頭、活塞桿、活塞、缸筒、缸尾拆卸下來。拆卸時(shí)要輕拿輕放，避免劃傷零部件的配合面尤其是精度要求較高的缸筒內(nèi)表面和活塞桿外表面，拆卸下來之后需要對零部件進(jìn)行清洗，然后用干凈的綢布或的確良布進(jìn)行擦拭，確保零部件表面清潔。在液壓缸各個(gè)零部件中，缸筒最不易清洗，尤其是缸徑較小的缸筒，需要反復(fù)清洗幾次，并使用不容易刮傷缸筒表面的工具裹上綢布或的確良布擦拭缸筒內(nèi)壁。擦拭干凈之后，檢查零部件配合表面是否有明顯損傷，判斷哪個(gè)零部件需要維修或者更換。

（1）密封件。液壓缸有漏油，首先考慮因素不否為密封件損壞，如果只是密封件損壞，更換新的密封件就可以確保液壓缸繼續(xù)工作。液壓缸密封件主要分布在活塞、缸蓋、缸底。需要注意是，密封件拆卸要保持相對清潔，防止污染密封件，對于損壞的密封件要及時(shí)更換。另外，密封件都是有保質(zhì)期的，新的密封件應(yīng)該是柔軟、有彈性的，判斷方法是用手捏一下，如果缺乏彈性、不柔軟，或者折一下就出現(xiàn)裂痕，就不能采用了。還有，密封件廠家因?yàn)橐?guī)模不同，產(chǎn)品質(zhì)量也參差不齊，國產(chǎn)密封件和歐美一線品牌也存在著一定的差距，選擇密封件時(shí)不僅要選對密封結(jié)構(gòu)，而且還要選對相應(yīng)的密封件產(chǎn)品。

（2）活塞桿。液壓缸活塞桿一般為40Cr或45#鋼經(jīng)調(diào)制處理并表面鍍鉻，檢查活塞桿是否有凹坑、局部點(diǎn)蝕或者鍍鉻層脫落等問題：如果是輕微的局部點(diǎn)蝕，不會(huì)影響密封效果；如果有凹坑或者鍍鉻層脫落，就可能會(huì)引起漏油，鍍鉻層脫落嚴(yán)重的話需要重新進(jìn)行鍍鉻并進(jìn)行拋光；如果有凹坑、無法繼續(xù)使用，則需要更換活塞桿。

（3）活塞、導(dǎo)向套。活塞表面有輕微摩擦傷痕，屬于正常現(xiàn)象，不影響液壓缸正常工作，但是如果傷痕深度達(dá)到0.2～0.3 mm時(shí)就應(yīng)進(jìn)行修復(fù)或者更換新的液壓缸。導(dǎo)向套與活塞類似，如果傷痕深度達(dá)到0.2～0.3 mm，同樣需要修復(fù)或者更換。

（4）缸筒。液壓缸缸筒常用材料為45#無縫鋼管，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理而成，如果有輕微擦傷的話，不影響正常工作，但如果出現(xiàn)裂痕等損傷，因?yàn)閷Ω淄簿纫筝^高，礙于加工手段較為復(fù)雜，所以不做修理，而是直接更換。

（5）缸蓋、缸底。一般液壓缸缸蓋、缸底均有密封槽，密封槽不能有損壞，缸蓋和缸底與缸筒接觸面不能有明顯損壞，以保證不漏油。

（6）液壓油。液壓系統(tǒng)必須經(jīng)過合適的過濾器注滿正確的工作介質(zhì)。作為最低限度的要求，介質(zhì)清潔度必須滿足NAS1638-2011標(biāo)準(zhǔn)8級（表1）。仍然存在的混合防銹液與液壓工作介質(zhì)相容，不必除去，但必須對其氧化及酸化度進(jìn)行檢測。

表1 油液污染度控制標(biāo)準(zhǔn)

3.3 裝配

裝配前需要先檢查各零部件接觸面是否有毛刺或雜質(zhì)，如果有則需要清除后再裝配。裝配工具需要提前準(zhǔn)備好。另外還需要準(zhǔn)備一些潤滑油，方便在裝配時(shí)使用。

因?yàn)槠胶庖簤焊资且揽客屏砥胶馍陷佒亓浚鱾€(gè)零件之間的配合不僅關(guān)系到是否漏油，而且關(guān)系到推力的穩(wěn)定性和換輥工作的安全性還有液壓缸的使用壽命。

3.4 液壓缸注油和排氣

液壓缸安裝完以后，由于空氣是可壓縮的，殘留在液壓缸中的空氣可能影響液壓缸的運(yùn)行，液壓缸的工作介質(zhì)必須注滿直至溢出。這項(xiàng)工作必須由有資格或者有經(jīng)驗(yàn)的人員進(jìn)行操作。在液壓缸尚未加壓的時(shí)候，打開活塞桿腔的排氣塞，如果有一個(gè)微型測壓軟管，可以將測壓軟管連接到排氣接頭上進(jìn)行排氣。調(diào)整液壓系統(tǒng)，使得液壓系統(tǒng)保持在5 bar（0.5 MPa）左右，啟動(dòng)液壓系統(tǒng)，調(diào)整液壓閥組，使得液壓缸活塞桿緩慢縮回（壓力作用在活塞桿腔），活塞桿腔就充滿了液壓油。如果腔內(nèi)有空氣，會(huì)通過排氣接頭被排除。經(jīng)過一次以后，驅(qū)除出來的將不是空氣而是泡沫狀的液壓油，沒有空氣后液壓油不再起泡。對液壓缸的活塞桿一端進(jìn)行排氣操作以后，另一端也需要進(jìn)行相應(yīng)的排氣操作。最終，完成液壓缸的排氣操作。

3.5 定期檢查

液壓缸維修好以后，需要進(jìn)行定期檢查。檢查時(shí)需要注意以下7點(diǎn)：①可能在油口出現(xiàn)漏油；②檢查活塞桿的運(yùn)行軌跡和損傷；③防護(hù)涂層的損傷；④定期檢查液壓缸的密封性能（檢查周期不要太長），尤其是活塞桿與缸蓋結(jié)合處有無泄漏；⑤更換密封；⑥定期檢查和緊固重要部位的螺釘、螺帽、接頭和法蘭螺釘；⑦要保持液壓缸外表清潔，特別是活塞桿表面的清潔。

4 結(jié)論

某鋼廠中板廠軋機(jī)平衡液壓缸經(jīng)過拆解，對各個(gè)零件進(jìn)行測繪，發(fā)現(xiàn)活塞桿尺寸和缸蓋尺寸已經(jīng)不能很好地配合，活塞桿表面銹蝕嚴(yán)重，需要重新制造活塞桿：添加鍍鉻層，更換密封件，缸蓋外面增加一層防塵圈。經(jīng)過處理，液壓缸可以繼續(xù)工作。

大型鋼廠采用專業(yè)的故障維修技術(shù)實(shí)施定期檢修，可以減少液壓設(shè)備在工作現(xiàn)場漏油發(fā)生的概率，保證冶金機(jī)械系統(tǒng)在高溫、高濕度等惡劣環(huán)境下的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。對服務(wù)于鋼廠的液壓設(shè)備供應(yīng)商來講，對鋼廠維修工人開展定期的培訓(xùn)，既增加了售后服務(wù)的效率，同時(shí)也增進(jìn)了鋼廠與液壓設(shè)備供應(yīng)商之間的溝通，對于合作雙方來說都是有益的。