萊鋼620mm熱軋帶鋼立輥軋機整體改造與優化

李杰

【摘 要】隨著熱軋窄帶鋼產品市場競爭的日趨激烈，產品的規格向超寬超薄方向發展。620mm熱軋窄帶鋼寬度的最后控制主要由FE1立輥軋機來實現，原設計FE1立輥軋機只能軋制寬度小于400mm的帶鋼，在軋制超過400mm的帶鋼時，必須另外準備小輥徑軋輥，這樣就增加了備件成本和工人的勞動強度。通過對FE1立輥軋機液壓系統改造及機械系統優化，對設備進行適應性改造，從而拓展產品規格和提高產品質量。

【關鍵詞】立輥軋機 液壓系統 機械系統 規格 質量

1 前言 萊鋼620mm熱軋窄帶是全國第一條全連續式熱軋窄帶鋼生產線，隨著熱軋窄帶鋼產品市場競爭的日趨激烈，產品的規格向超寬超薄規格發展。620mm熱軋窄帶鋼寬度的最后控制主要由FE1立輥軋機來實現，如何提高FE1立輥軋機的設備工作能力，適應生產實際需要，是我們研究的重點。通過對FE1立輥軋機液壓系統改造及機械系統優化，對設備進行適應性改造，從而拓展產品規格和提高產品質量。

2 FE1立輥軋機制約生產的因素

（1）帶鋼帶材寬度的最后控制主要由FE1立輥軋機來實現，其兩輥中心距是由四個伺服側壓液壓缸（220/160*140）控制，原設計FE1立輥軋機兩輥中心距為670-950mm，軋輥直徑尺寸為500-550mm，用最大輥徑軋輥只能軋制寬度規格小于400mm的成品帶鋼，但實際生產中超過400的產品規格很多，在軋制超過400寬度的成品帶鋼時，必須另外準備小輥徑軋輥，這樣就增加了工人勞動強度和備件成本，增多了換輥時間，已不能滿足實際生產的需要。

（2） FE1立輥軋機傳動形式由一電機為原動機，帶動兩個減速箱通過低速軸、水平軸、立軸傘齒帶動立輥轉動，兩減速箱之間通過高速軸傳動，原FE1高速軸為三段，中間由兩個聯軸器連接，易損壞發生故障，且兩軸承座在FE1軋機牌坊內，工作環境惡劣，潤滑困難，軸承損壞率較高，更換困難。

（3） FE1立輥軋機兩立輥為工作輥，由液壓缸來控制，其中一個工作輥為由定值液壓缸控制的定值輥。另一個為由伺服液壓缸控制的伺服輥。伺服液壓缸利用位移測量數據調節活塞桿的行程，從而達到控制兩立輥之間距離。軋鋼時在調整好兩立輥輥縫后，液壓缸長時間不動作，所需流量補充非常少，電液換向閥大部分時間在零位狀態，因為原液壓系統設計時沒有蓄能器，既沒有保壓補充流量的設備，所以泵、電機一直在啟動狀態，油液通過溢流閥又回油箱，做無用功，這樣造成油溫升高，浪費大量的電能，泵一直在啟動狀態對泵的壽命存在一定的影響，系統沒有蓄能器將不能吸收泵的脈動和回路上的液壓沖擊，使伺服缸調節輥縫精度不穩定，直接影響了帶材的寬度質量。

3 FE1立輥軋機整體改造與優化主要內容

（1）重新設計液壓缸，考慮改變行程及最大回程時缸桿伸長度和安裝位置的改變，增加缸的行程由140增加到200，側壓液壓缸均整體外移60mm，這樣立輥箱的中心距就在670-1070范圍內，不管大輥徑還是小輥徑軋輥，均能軋制170-450寬度規格的產品。通過重新設計改造后FE1立輥軋機側壓缸型號為：220/160×200。

（2）FE1高速水平軸由三段改為一段，取消原軸中間的兩個聯軸器，并將軸承座底座外移至軋機牌坊外側，改善了工作環境，并利用集中干油潤滑系統自動打油，軸承損壞率減至最低，降低了成本費用，且方便更換。

（3）重新設計原液壓系統，在原系統的基礎上增加蓄能器，壓力繼電器，使泵在一定壓力范圍內啟停，即在系統設計壓力下限時啟泵，在壓力上限時停泵，在工作壓力范圍內利用蓄能器補充流量壓力損失，這樣既可避免泵、電機一直在啟動狀態做無用功，提高使用壽命散發多余的熱量，也節約了電能，還可利用蓄能器吸收泵的脈動和回路上的液壓沖擊，提高伺服缸輥縫調節精度的穩定性，保證帶材的寬度質量。

1）選擇蓄能器蓄能器起保壓補充油液損失的作用：

V=∑Ai·Li·K-QpT △V，蓄能器有效面積 Li 液壓缸的行程 0.14m 油液損失系數 k=1.2 Qp液壓泵供油壓力 動作時間T=2s V=∑Ai·Li·K-QpT，△V=4×1/4×π×D?×0.14×1.2-1.84×2 =21.82L

據此選擇蓄能器NXQ2—L25/31.5—H， 選擇蓄能器安全閥組為：AJF-H3 25L-F M60×2 選擇壓力繼電器：HED50-1-2X/350Z14

2）驗算系統性能：

驗算系統壓力損失：

△P=△P1+△P2+△P3 （△P1—沿程阻力損失，△P2—局部阻力損失 △P3—閥類元件阻力損失）

①計算沿程阻力壓力損失 △P1：

系統中最長的管子，內徑d=25mm.長L=15m，通過流量1.84L/s，選擇L-HM46#液壓油，工作溫度下的粘度γ=44×10-6㎡/s 密度ρ=900kg/m3 管內流速V=Q/1/4×π×d2=3.7m/s雷諾數：Re=Vd/γ==2102 因2000

△P1=λ×（L/d）×（V2/2） ×ρ=0.11MP

②計算局部壓力損失△P2：

△P2=ζ（V2/2） × △P3×ρζ為局部阻力系數 取ζ=0.3 △P2=0.0018MP

③閥類元件壓力損失：

△P3=△Pn×（q/qn）2 △Pn為額定壓力損失q為實際流量 qn為額定流量，由于△Pn，q，qn相對都較小。所以△P3較△P1+△P2可忽略不計

所以 △P=△P1+△P2+△P3=0.1118MP

3）系統效率計算：

η=Pmo/Ppi=（P—△P）×Q/Pp×Qp=82.4% （Pmo為執行元件輸入功率 Pmo=P—△P Ppi為液壓泵輸入功率）液壓系統傳動效率一般在75%—85%左右，此系統效率82.4%屬于正常。

4 效果評價

帶鋼FE1立輥軋機整體改造與優化運行至今，各項功能與技術參數指標均達到了改造的預期效果，提高了FE1立輥軋機的設備工作能力，解決了生產中的問題，使其滿足節奏加快與規格變化的生產實際，節約了大量的備件成本和電耗，降低了職工勞動強度，提高了生產效率。