中板軋機工作輥平衡液壓系統故障分析與改造

汪友龍

(福建三鋼集團有限責任公司，福建三明 365000)

中板軋機工作輥平衡液壓系統故障分析與改造

汪友龍

(福建三鋼集團有限責任公司，福建三明 365000)

針對中板軋機工作輥平衡液壓系統出現的各類故障，有針對性地分析了故障原因，并提出了改進措施，有效解決了系統震動大、漏油頻繁及油缸壽命偏短的問題，極大地降低了生產成本和故障時間，創造了巨大的經濟效益。

液壓系統;故障分析;改造措施;成本效益

中板3 000 mm軋機工作輥平衡系統主要功能是讓工作輥緊貼支撐輥，以消除支承輥與油膜軸承的間隙，避免在咬鋼、拋鋼時產生沖擊震動和輥縫誤差。液壓站工作壓力為18 MPa，配4個55 L皮囊式蓄能器，有桿腔與無桿腔由兩個獨立的閥臺控制，工作方式分軋鋼與換輥狀態，單臺軋機裝配8個φ160/φ120 ×150上平衡油缸及8個 φ160/φ120×55下平衡油缸，系統控制原理圖如圖1所示。軋鋼狀態下震動特別大，尤其在軋輥咬鋼拋鋼瞬間，系統沖擊異常劇烈，導致平衡缸本體及部件壽命大大縮短，系統管路頻繁發生漏油噴油事故。

2 系統主要故障類型及原因分析

(1)系統管路漏油:①油缸高壓膠管破裂;②接頭O型圈老化或斷裂滲漏油;③無縫管路的管壁、焊接彎頭、三通漏油。主要原因為系統震動劇烈，咬鋼拋鋼瞬間壓力峰值過高，管夾松動及碳鋼管壁厚不足，長期受水氣腐蝕導致漏油。

(2)油缸本體故障:①油缸活塞或活塞桿密封失效導致內漏無法動作;②彎輥缸頭部方法蘭鎖緊螺栓斷裂導致脫開噴油及壁厚不足受震動產生裂紋;③油缸滑板螺栓頻繁斷裂或松動卡住工作輥抽拉;④油缸活塞桿及缸筒嚴重受拉傷;⑤油缸導向套磨損嚴重;⑥油缸工作輥軸承座上耐磨墊變形，彎輥缸活塞桿承壓頭碎裂，活塞桿變形等。分析認為主要原因為油液在活塞桿縮回過程中帶入鋼渣破壞密封、缸體軸向和徑向竄動大帶來劇烈震動沖擊、自位桿硬度不足、螺栓強度不夠等因素造成。

(3)平衡缸的牌坊安裝窗口尺寸變大，配合公差超出設計標準:①單個平衡缸徑向、軸向及重力方向的8個受力配合面;②對稱面兩個平衡缸襯板之間尺寸。主要原因為自位桿球頭與下輥系球面墊的疊加磨損造成平衡缸行程不夠帶來的震動磨損、支撐輥滑板間隙帶來的震動磨損、工作輥滑板尺寸間隙磨損及其他各種因素帶來的磨損。

3 彎棍液壓系統改造措施

針對工作輥平衡缸的惡劣工況，通過大量現象觀察及原因分析，從2011年始結合生產制定長周期的一系列改造方案，主要從液壓控制系統、油缸本體、安裝及配合尺寸控制三大方面著手，詳細改造措施如下:

(1)針對液壓控制系統主要改造

①對液壓管路管夾進行補焊、增加，將塑料管夾更換為鋁合金管夾，確保管路的有效固定，減小震動;對管壁厚進行超聲波檢測，將薄壁彎頭和三通改為厚壁;原有碳鋼的高壓管改成1Cr18Ni9Ti材質不銹鋼管，減小水腐蝕造成的漏油。

②對蓄能器的充氮壓力進行檢測、補充氮氣，更換破損的皮囊，重新調整壓力繼電器上下限報警值，保證蓄能器能充分吸收沖擊震動能量。

③使用耐壓等級較高的高壓膠管管身替換原有膠管。

(2)工作輥平衡缸本體改造

①改變活塞密封型式，將Y型密封圈更換成適應現場工況的Y3型密封圈，增強密封的耐摩擦性。

②增加活塞桿密封道次，考慮密封圈溝槽尺寸，將1道密封增加到2道密封，在原有1道Y型圈基礎上增加1道格萊圈密封。

③改變方法蘭與導向套的配合型式，將原來的獨立結構改造為焊銅結構，減小導向套的竄動。

④改造油缸內部結構，增加下彎輥缸行程，由原來的55 mm加長到75 mm，消除下輥系一系列磨損疊加后造成的行程不夠問題。

⑤耐磨墊的硬度必須小于承壓頭的硬度，耐磨墊硬度為HRC35～40，承壓頭硬度為HRC45～50，對自位桿作滲碳處理，增加其硬度，減小桿頭球面磨損。

⑥平衡缸鎖緊螺栓強度等級由8.8級提高到10.9級，減少螺栓受剪切力而被切斷的概率。

(3)控制安裝及配合尺寸改造

①對牌坊上的平衡缸安裝窗口進行測量，24個磨損的配合面重新精整修復。

②下平衡缸32個M36螺栓孔重新堆焊修復。

③定期測量平衡缸襯板間隙，磨損量過大時及時加裝規格為0.25～2 mm的不銹鋼薄墊板或更換襯板，減少工作輥的間隙和竄動量。

4 處理效果評價及結論

通過對工作輥平衡缸系統的綜合改造，并做好日常點巡檢工作，改造全部完成后平衡缸故障率比原來降低約84.2%，漏油量減少88.9%，震動大幅度緩解，設備運行更加穩定;同時，油品及水處理過濾罐濾料消耗大大減少，鋼板成材率及合格率也得到很大提升，為單位創造了巨大效益。

圖2為2010—2012年度工作輥平衡缸非計劃工時對照表，圖3為2010—2012年度工作輥平衡缸漏油消耗量對照表。

圖2 2010—2012年度工作輥平衡缸漏油消耗量

圖2 2010—2012年度工作輥平衡缸非計劃工時

【1】王勇，張宇.中板軋機上工作輥平衡缸設計改進［J］.一重技術，2007(3):3－5.

【2】雷天覺.液壓工程手冊［M］.北京:機械工業出版社，1990.

【3】孫文質.液壓控制系統［M］.北京:國防工業出版社，1985.

【4】宋凱.臨鋼3 000 mm四輥中板軋機工作輥平衡鋼改進［J］.山西冶金，2009(4):62－64.

TH137;TP182

B

1001－3881(2014)8－161－2

10.3969/j.issn.1001－3881.2014.08.052

工作輥平衡液壓系統是中厚板軋機重要的組成部分，對板型控制起到至關重要作用。由于軋機頻繁往復咬鋼、拋鋼，不斷調整的軋輥開口度等惡劣工況導致工作輥平衡缸故障率居高不下，成為制約軋機正常生產的瓶頸。通過改進平衡缸結構及完善控制系統功能，從而達到提高其使用壽命、降低非計劃工時和降低維檢人員勞動強度的目的。

1 系統原理及工況簡介

圖1 工作輥平衡缸控制原理圖

2013－03－18 作者簡介:汪友龍 (1983—)，男，碩士，工程師，從事設備液壓方面的管理與維護工作。E－mail:wangyoulong0595@ 163.com。