陳偉

(鞍鋼股份皺魚圈鋼鐵分公司煉鋼部營口 115007)

【摘要】對翻鋼機(jī)存在的問題進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化，以確保設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行，延長使用壽命。

【關(guān)鍵詞】翻鋼機(jī)；液壓系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；改進(jìn)

1前言

實(shí)際生產(chǎn)中，鑄坯離線存儲(chǔ)期間，隨著板坯溫度的下降，內(nèi)應(yīng)力逐漸釋放,坯長方向會(huì)發(fā)生上弓形缺陷，影響熱軋上料。另外，隨著品種鋼的開發(fā)，需加大對新鋼種鑄坯內(nèi)、外弧表面質(zhì)量的檢查力度。因此,需對部分鑄坯及工況不穩(wěn)定的鑄坯進(jìn)行翻轉(zhuǎn),以便對鑄坯各個(gè)表面進(jìn)行檢查及清理。

鑒于翻鋼機(jī)的重要性及液壓系統(tǒng)在翻鋼機(jī)運(yùn)行中起重要作用，對液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一些問題進(jìn)行研究討論,并對設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn),避免設(shè)計(jì)中同類問題重復(fù)發(fā)生，以保證液壓系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

2翻鋼機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)

2.1主要工藝設(shè)計(jì)

翻鋼機(jī)具有雙向翻坯功能，能將板坯180°翻轉(zhuǎn)，以便于對鑄坯的上、下兩面的檢查和清理。工藝流程如圖1。

2.2主要設(shè)備設(shè)計(jì)

由于液壓翻鋼機(jī)的翻轉(zhuǎn)臂能夾持板坯，使板坯保持相對穩(wěn)定；同時(shí)一個(gè)翻轉(zhuǎn)臂和一個(gè)受料臂為一個(gè)整體式底座，極大地增強(qiáng)了設(shè)備的抗沖擊能力。液壓翻鋼機(jī)主要由固定臺(tái)架、底座、翻轉(zhuǎn)臂、軸承座、轉(zhuǎn)軸、液壓缸、液壓站及電氣控制系統(tǒng)等組成。固定臺(tái)架分為2個(gè)，翻鋼側(cè)及受料側(cè)各1 個(gè)，用以放置或接受板坯。整體底座2個(gè),用以安裝2個(gè)翻轉(zhuǎn)臂、2個(gè)受料臂及4個(gè)液壓缸。

設(shè)備主要參數(shù)：

翻鋼機(jī)耐熱溫度:-30-500℃ ；

翻坯周期：80s；

液壓缸運(yùn)行速度:50mm/s;

最大翻坯能力：45t。

3液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求

翻坯過程中上下夾持器全程夾緊，根據(jù)工藝及設(shè)備要求，配套液壓系統(tǒng)有2個(gè)翻轉(zhuǎn)活塞液壓缸，2個(gè)受料活塞液壓缸。液壓缸規(guī)格?220mm/?160mmxl400mm;：E作介質(zhì)為 ISO-VG46抗磨液壓油；壓力為20 MPa;工作油溫為40±5℃；高壓泵1用1備;循環(huán)泵螺桿泵（1用無備）;冷卻器為1個(gè)板式冷卻器;電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1500r/min。

4液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)改進(jìn)

4.1 液壓系統(tǒng)泵組的設(shè)計(jì)改進(jìn)

其他同型號(hào)翻鋼機(jī)液壓系統(tǒng)壓力一樣為20MPa,系統(tǒng)流量為205L/min,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1500r/min,電動(dòng)機(jī)功率為90kW。 

根據(jù)系統(tǒng)油缸運(yùn)行速度50mm/s,兩個(gè)缸同時(shí)運(yùn)行，可計(jì)算液壓缸所需流量：

Q = mAV = 228 L/ min

式中:m——同時(shí)動(dòng)作的液壓缸數(shù)量；

A—液壓缸有效作用面積；

V—活塞與缸體的相對速度/（m/s）。

系統(tǒng)所需最大流量：

Q_p≧KΣQ= 273.61L/ min

式中:K一系統(tǒng)泄漏系數(shù),K=1.2。

選用PV180RIK1或A4VS0180型恒壓變量泵。

與液壓泵匹配電動(dòng)機(jī)功率：

P = P_pQ_p/η_p = 101kW

式中:P_p——液壓泵最大工作壓力；

Q_p——液壓泵的流量；

η_p ——液壓泵的總效率,η_p取0.9。

選用主電動(dòng)機(jī)功率110kW。 

其他同型號(hào)翻鋼機(jī)設(shè)計(jì)流量小，不能滿足系統(tǒng)最大流量的需求,設(shè)計(jì)改進(jìn)后能滿足系統(tǒng)最大流量需求。

4.2 油箱內(nèi)油溫控制的設(shè)計(jì)改進(jìn)

其他翻鋼機(jī)液壓系統(tǒng)油溫控制設(shè)計(jì)如下：

T₁：當(dāng)油溫≦20℃時(shí)，停泵、加熱器接通并給出燈光信號(hào)和顯示。

T₂：當(dāng)油溫≧30℃時(shí)，加熱器停止工作并給出燈光信號(hào)和顯示。

T₃：當(dāng)油溫＜30℃時(shí)，電磁水閥斷電，切斷冷卻器的冷卻水。

T₄：當(dāng)油溫≧45℃時(shí)，電磁水閥得電，冷卻器通冷卻水。

Ts：當(dāng)油溫≧60℃時(shí),停泵,給出燈光信號(hào)和顯示。

溫度高低導(dǎo)致油液黏度降低或升高，黏度過高則會(huì)由于低壓而導(dǎo)致空氣和蒸汽泡的形成（氣蝕）。黏度過低則會(huì)導(dǎo)致泄漏損失增加，泄漏損失增加會(huì)引起工作液進(jìn)一步升溫，轉(zhuǎn)而使黏度逐步降低,然后工作液喪失潤滑能力。柱塞泵100%運(yùn)行時(shí)間下黏度范圍16~100mm²/s。 

液壓油溫度與黏度之間的關(guān)系見表1：

根據(jù)表1溫度與黏度的關(guān)系，系統(tǒng)的油溫控制設(shè)計(jì)改進(jìn)如下：

T₁：當(dāng)油溫≦25°C時(shí),主工作泵不準(zhǔn)啟動(dòng),循環(huán)泵啟動(dòng)，加熱器接通并給出燈光信號(hào)和顯示。

T₂：當(dāng)油溫≦35℃時(shí)，加熱器停止工作并給岀燈光信號(hào)和顯示。

T₃：當(dāng)油溫≦40℃時(shí)，電磁水閥斷電，切斷冷卻器的冷卻水。

T₄：當(dāng)油溫≧45℃時(shí)，電磁水閥得電，冷卻器通冷卻水。

T₅：當(dāng)油溫≧55℃時(shí)，給出燈光報(bào)警和顯示。

T₆：當(dāng)油溫≧60℃時(shí),停主泵，給出燈光信號(hào)和顯示。

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，注意加熱器要靠近循環(huán)泵吸油口，并且加熱器啟動(dòng)前必須啟動(dòng)循環(huán)泵,防止由于油液不流動(dòng)局部加熱造成油液變質(zhì)。

4.3濾芯精度的設(shè)計(jì)改進(jìn)

翻鋼機(jī)液壓系統(tǒng)回油濾芯精度20μm,泵出口高壓濾芯精度10μm,循環(huán)系統(tǒng)濾芯精度3μm。在液壓系統(tǒng)中70%-80%的故障是因油液污染而引起的。污染使液壓元件磨損、堵塞，導(dǎo)致其性能下降甚至失效,故有效控制液壓系統(tǒng)的污染程度可提高液壓系統(tǒng)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。選擇濾芯精度時(shí)需要考慮工作環(huán)境狀況、對污染物侵入控制程度以及系統(tǒng)參數(shù)(工作液體積和過濾器流量等)。對于中等污染侵入率和正常維護(hù)狀況，過濾器的選擇可參考表2和表3。

每分鐘通過旁路過濾器的油液體積為系統(tǒng)油液體積的10%。

該系統(tǒng)使用力士樂比例閥，系統(tǒng)要求清潔度等級(jí)不低于NAS7級(jí),根據(jù)表2和表3,系統(tǒng)濾芯精度設(shè)計(jì)改進(jìn)如下：

回油濾芯精度10μm,泵出口高壓濾芯精度10μm, 循環(huán)系統(tǒng)濾芯精度3μm。

4.4 液壓系統(tǒng)閥、缸的設(shè)計(jì)改進(jìn)

其他翻鋼機(jī)液壓系統(tǒng)使用換向閥+平衡閥+整流閥+油缸無桿腔同步馬達(dá)+油缸兩油口液控單向閥。此設(shè)計(jì)容易造成油缸有累計(jì)誤差和油缸不同步。

為了保證翻轉(zhuǎn)臂和受料臂每兩個(gè)缸的同步精度和消除累計(jì)誤差，系統(tǒng)設(shè)計(jì)改進(jìn)成使用比例閥+壓力補(bǔ)償器+平衡閥+油缸無桿腔同步馬達(dá)+帶位移傳感器液壓缸+極限位置接近開關(guān)的控制方式。

因無強(qiáng)制機(jī)械同步，兩個(gè)油缸同時(shí)運(yùn)動(dòng)，同步精度要求高，選用柱塞式同步馬達(dá)。比例閥用來調(diào)整油缸不同階段的運(yùn)行速度。油缸每次達(dá)到極限位置，通過接近開關(guān)和位移傳感器消除由于同步馬達(dá)的精度帶來油缸同步誤差。壓差補(bǔ)償器用在P通道作為進(jìn)口節(jié)流壓力補(bǔ)償進(jìn)行負(fù)載補(bǔ)償。平衡閥主要是防止負(fù)載引起液壓缸或液壓馬達(dá)“失控”，不能用平衡閥來控制兩缸的同步，因此平衡閥裝在管路中，缸上需要安裝兩個(gè)SL型液控單向閥。

5結(jié)語

通過對板坯翻鋼機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中一些關(guān)鍵問題進(jìn)行討論，提出了設(shè)計(jì)改進(jìn)意見，有助于優(yōu)化設(shè)計(jì)，減少設(shè)計(jì)缺陷。設(shè)計(jì)改進(jìn)后的設(shè)備順利試車投產(chǎn)，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，降低了設(shè)備運(yùn)行、維護(hù)成本。

參考文獻(xiàn)

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