HGC缸卸荷的成因分析及應急措施

鄭志斌，吳秀鵬，管寶偉

（首鋼京唐鋼鐵聯合責任有限公司熱軋作業部，河北 唐山 063000）

熱軋1580生產線，由中國一重公司設計，具有國內先進裝備水平。粗軋區域有兩臺軋機為R1二輥軋機和R2四輥軋機,每臺軋機上裝配的HGC缸都是液壓輥縫控制系統的主要設備，由高壓液壓系統為其提供動力，通過磁尺和壓頭或壓力傳感器，檢測輥縫及軋制力的大小，并用于軋制過程中對輥縫大小及其調平狀態進行調整，保證軋制正常運行。在軋制過程中，當出現HGC缸卸荷時，工作輥縫不受控制，可能會導致板坯撞擊工作輥或軋輥壓鋼等事故，影響后續生產。本文系統的分析了HGC缸卸荷的成因及應急處理措施，為快速準確的鎖定成因，將事故最小化、處理時間最短化，提供了依據。

1 粗軋高壓液壓系統簡介

1.1 粗軋高壓液壓系統的組成及功能

液壓系統首先是將機械能轉化為液壓能，再由液壓能轉變為機械能的控制裝置，可實現機械設備直線往復運動。

1580產線粗軋高壓液壓系統大體由七臺高壓動力泵、兩臺循環泵、一座儲油箱、若干執行液壓缸和控制元件組成。

高壓動力泵共七臺，正常生產情況下啟動六臺，余一臺作為備用泵。它的作用是將液壓油增壓到290bar，用于執行液壓缸的動作，同時向整個液壓系統提供動力。

循環泵共兩臺，正常情況下啟動一臺，備用一臺。其作用是保證整個液壓系統的液壓油穩定循環。

儲油箱是用來儲存液壓油，供給整個系統，其設有液位報警裝置，液位過低會導致停泵。

執行液壓缸包括E1立輥平衡缸、E1AWC缸、E2立輥平衡缸、E2AWC缸、R1HGC缸、R2HGC缸。粗軋其他液壓裝置均為低壓液壓系統控制。

控制元件在液壓系統中起到控制系統的壓力、調節液壓油流量和方向的作用。液壓閥可分為壓力控制閥、方向控制閥和方向控制閥流量控制閥。在此基礎上還具體分為多種功能不同如益流閥、減壓閥、節流閥、單向閥、換向閥、定值控制閥和比例控制閥等。

1.2 HGC缸的作用

粗軋R1R2HGC缸位于上支撐輥上端，操作側和傳動側軸承座上各有一個，其主要作用是調節軋機水平輥縫，以達到控制軋制板坯板型的目的；也可小范圍的控制軋輥的輥縫大小(圖1)。當兩側HGC缸同時伸出或縮回時，則可實現輥縫開度的調節；當兩側HGC缸反向動作時，則達到了水平輥縫的一側增大而另一側減小的目的，實現了對輥縫水平度的調整(圖1)。

圖1 HGC缸調整軋輥示意圖

HGC缸的優點是：①響應速度快，調整精度高；②具有過載保護功能；③換向靈活；④可實現自動控制；⑤磨損小，使用壽命長。缺點是：①維修保養困難；②對液壓油清潔度要求高；③壓力高易發生泄漏；④控制元件多，故障不易確定。

HGC缸因其具有以上的優缺點，在生產中能及時有效的控制軋輥輥縫，調節帶鋼板型，操作簡便，功能性強。但也要加強日常的保養維護，尤其對各種控制元件定期點檢，還有液壓管路的泄漏問題進行檢查。

1.3 HGC缸的控制模式和異常處置

HGC液壓輥縫控制有三種控制模式，它們是位置控制模式、鎖定模式和快開模式。位置調節和補償功能工作在位置控制模式下，如果檢測到任何異常狀況，控制模式轉變到安全的合適的模式。①位置控制模式：在這種模式下，位置調節和補償功能將投入。單向閥被打開和通過伺服閥控制輥縫位置。適當的大軋制力可能會觸發恒張力調節。②鎖定模式：如果檢測觸發鎖定的異常條件，控制模式將轉化到鎖定模式，液壓缸將通過關閉單向閥鎖定和復位伺服閥參考到零。③快開模式：如果檢測到觸發快開的異常條件，控制模式將轉化到快開模式，根據故障的不同，快開模式有兩種模式。①通過伺服閥模式快開：僅用伺服閥對輥縫壓下缸瀉流，使液壓缸在位置控制模式下到收縮位。②通過瀉壓閥快開：通過電磁瀉壓閥使輥縫壓下缸快速瀉流，這種情況僅用于伺服閥出現問題時候。

HGC缸功能控制中對于各種異常情況的應急處置見下表：

表1 HGC缸異常情況應急處置

2 HGC缸卸荷現象描述

通過查看PDA曲線，發現軋機兩側軋制力偏差較大，或軋制力0點存在較大偏差（圖2），或輥縫偏差大（圖3），確定為HGC缸卸荷。

圖2 軋制力PDA曲線

圖3 輥縫PDA曲線

3 HGC缸卸荷時程序保護

由于生產時，主操畫面并不能詳細顯示HGC缸的伸出的具體數值，操作人員不能及時掌握HGC缸狀態情況，當HGC缸卸荷時，繼續軋制可能會導致板坯撞擊工作輥或軋輥壓鋼等事故，影響后續生產。為了防止軋機卸荷引起較大事故，在一級程序添加了軋機卸荷報警程序，當操作側和傳動側的軋制力偏差大于500T或兩側輥縫偏差大于20mm時，出現“HGC缸重故障報警，HGC缸卸荷”（圖4）。

圖4 HGC缸卸荷保護程序

4 HGC缸卸荷發生原因

4.1 高壓液壓系統停泵

粗軋高壓泵站有7臺工作泵組成，正常使用時啟6備1，工作壓力290bar（圖5）。高壓液壓系統給平輥HGC缸，立輥AWC缸，立輥平衡缸提供動力。當出現管路漏油時，油箱液位低于下限值，易導致停泵。因此當出現液位低，首要查現場是否存在漏油現象，其他泵站本身問題造成的停泵則需要聯系相關專業人員現場確認。高壓泵站停泵會造成平輥HGC缸，立輥AWC缸，立輥平衡缸全部卸荷，同時會出現高壓泵站故障報警。

圖5 高壓液壓泵站

4.2 HGC缸磁尺故障

每一個HGC缸都包含進出口兩個磁尺，用于反饋液壓缸伸出數值，可選擇單用一個或者兩側同時使用，數值取兩側平均值。一架平輥軋機包括操作側和傳動側兩個HGC缸，每一個HGC缸都會在畫面上顯示一個伸出量，一般標定完成后兩側伸出量偏差不會大于2mm，當偏差較大可確定磁尺故障（圖6）。為了保護設備，在程序中添加保護，即當兩側HGC缸伸出值偏差大于15mm時，HGC缸卸荷。所以當某一側磁尺出現故障，反饋的數值混亂，則會觸發保護程序，造成HGC缸卸荷。

圖6 磁尺反饋曲線分析

4.3 軋制力檢測裝置故障

粗軋用于軋制力檢測的裝置包含壓頭和壓力傳感器（簡稱油壓）。兩種檢測裝置可選擇使用，壓頭的檢測精度要高于壓力傳感器，所以生產中一般多用壓頭檢測，而將壓頭作為備用選擇（圖7）。軋制力的檢測也分操作側和傳動側兩個數值，正常生產時兩側軋制力偏差較小。當坯料存在楔形、坯料兩側溫差較大或軋輥不平行等現象時，會造成兩側軋制力偏差較大，這種情況下，容易出現板坯中心線偏移較大，嚴重時會撞壞設備。為了保護設備，且防止壓鋼事故的發生，程序中添加了保護，當壓頭兩側軋制力偏差大于500T，且油壓檢測軋制力正常時，軋完當前道次拋鋼后停車，HGC缸卸荷。

圖7 軋制力檢測設備選擇

5 HGC缸卸荷事故應急處理

5.1 高壓液壓停泵應急措施

因高壓液壓停泵，首先確定是因泵站液位低停泵還是其他原因，查看液壓介質畫面和報警信息確定原因。通常漏油容易造成液位偏低，所以出現液位低時優先查找漏油點，當出現漏油時，需聯系維檢人員進行補漏、加油。當液位正常停泵，需聯系液壓專業工程師協助查找原因，再進行相應的處理。啟泵恢復后即可出鋼。

5.2 HGC缸磁尺故障應急措施

因HGC缸磁尺故障，在一級畫面中的設備選擇畫面中，可清楚的看到兩側HGC缸磁尺進出口的數值，若有數值混亂的現象，則可確定是磁尺故障。如果HGC缸只有進出口單個故障，則選擇只用好的一側磁尺，對軋機重新標定，完成后即可出鋼。如果單個HGC缸進出口的磁尺都故障，則需要聯系自動化人員更換磁尺，重新標定后才能出鋼（圖8）。

圖8 軋制力標定曲線圖

5.3 軋制力檢測裝置故障應急措施

當軋制力檢測裝置故障時，在一級設備選擇畫面中，可看到當前選用的軋制力檢測裝置（壓頭或壓力傳感器），同時包含軋制力數值。正常狀態下，軋機空載軋制力應該在0左右波動，如出現正負較大數值，則說明軋制力檢測出了問題。若當前使用的壓頭檢測，出現故障后，將檢測裝置切換至油壓，將軋機重新標定后即可出鋼。若當前使用油壓，則切換成壓頭后標定出鋼。

6 結語

通過近年來對HGC缸卸荷的事故及處理經過分析，針對不同現象制定出相應的應急措施，為生產班組快速處理事故，縮短事故處理時間提供依據，2018年7月4日，1580粗軋R1拋鋼后停車，同時報警R1HGC缸重故障，HGC缸卸荷。事故發生后，操作人員迅速查找并鎖定是壓頭故障導致，及時切換油壓、并標定出鋼，前后成卷間隔時間僅13分鐘，且沒有產生廢鋼，將事故損失降到了最低。