安鋼冷軋1 550 mm連退步進(jìn)梁升降液壓系統(tǒng)故障分析與改進(jìn)

馬 寧 陳 宏 王普超

（安陽(yáng)鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司）

安鋼冷軋1 550 mm連退步進(jìn)梁升降液壓系統(tǒng)故障分析與改進(jìn)

馬 寧 陳 宏 王普超

（安陽(yáng)鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司）

通過(guò)對(duì)安鋼冷軋連退線步進(jìn)梁升降液壓系統(tǒng)原理的分析，通過(guò)改變液壓回路中二通插裝閥控制蓋板的形式，把回油節(jié)流調(diào)速回路改造成進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路，從根本上解決了步進(jìn)梁上升速度不可調(diào)以及系統(tǒng)壓力下降的故障。

步進(jìn)梁升降 二通插裝閥 節(jié)流調(diào)速回路

0 引言

步進(jìn)梁是冷軋線最常用的工藝設(shè)備之一，一般被布置在整條生產(chǎn)線的入口段或出口段，完成鋼卷的輸入或輸出任務(wù)。根據(jù)工藝要求，步進(jìn)梁與其周圍設(shè)備協(xié)同工作，可實(shí)現(xiàn)鋼卷的直徑和寬度測(cè)量、對(duì)中、拆捆帶、稱重、打捆等等。其結(jié)構(gòu)和工作原理決定了它可以與車間的吊運(yùn)設(shè)備很好地配置，以實(shí)現(xiàn)快節(jié)奏、自動(dòng)化生產(chǎn)。

步進(jìn)梁根據(jù)驅(qū)動(dòng)形式可分為電動(dòng)或液壓式，就升降形式而言，又可分為直接升降式，擺桿升降式，偏心輪桿升降式等類型。不論何種形式，其基本結(jié)構(gòu)都是相似的，都是由固定鞍座、動(dòng)梁、提升裝置，橫移裝置四部分組成［1］。固定鞍座是焊接在運(yùn)輸方向上的馬鞍形的結(jié)構(gòu)支座，每個(gè)固定鞍座相距一定距離進(jìn)行布置，動(dòng)梁是通過(guò)上升、橫移和下降、回退四個(gè)動(dòng)作，在每一個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)把步進(jìn)梁上所有鋼卷從一個(gè)固定鞍座移向下一個(gè)固定鞍座。

1 安鋼冷軋連退步進(jìn)梁控制方式和特點(diǎn)

連退步進(jìn)梁為液壓驅(qū)動(dòng)，因滑閥結(jié)構(gòu)限制，其流通能力小，且制造精度要求高，應(yīng)用于大流量系統(tǒng)時(shí)，閥芯尺寸大，從而造成換向時(shí)間長(zhǎng)，換向沖擊大等后果。針對(duì)高壓大流量工況，安鋼冷軋連退步進(jìn)梁液壓回路采用了二通插裝閥的控制方式。

一個(gè)二通插裝閥通常是由插入元件、先導(dǎo)元件、控制蓋板和插裝塊體4個(gè)部分組成的。插入元件是二通插裝閥的主級(jí)或稱功率元件，插裝在閥體或集成塊中，通過(guò)它的開(kāi)啟、關(guān)閉動(dòng)作和開(kāi)啟量大小來(lái)控制液流的通斷或壓力的高低、流量的大小，以實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的方向、壓力和速度的控制。二通插裝閥的特點(diǎn)：流通能力大，壓力損失小，適用于大流量液壓系統(tǒng)；主閥芯行程短，動(dòng)作靈敏，響應(yīng)快，沖擊小；抗油污能力強(qiáng)，對(duì)油液過(guò)濾精度無(wú)特殊要求；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，故障少，壽命長(zhǎng)；插件具有一閥多能的特性，便于組成各種液壓回路；工作穩(wěn)定可靠；插件具有通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化程度很高的零件，可以組成集成化系統(tǒng)［2］。

2 存在問(wèn)題及原因分析

在調(diào)試步進(jìn)梁動(dòng)作的過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)兩種故障：1）步進(jìn)梁在空載上升過(guò)程中調(diào)整速度后，步進(jìn)梁上升時(shí)動(dòng)作忽快忽慢，達(dá)不到平穩(wěn)上升的狀態(tài)，如果發(fā)生在托舉鋼卷時(shí)將會(huì)造成設(shè)備或人身安全事故，這顯然有悖于工藝設(shè)計(jì)要求；2）上升時(shí)回路壓力下降，設(shè)備無(wú)法穩(wěn)定運(yùn)行。

2.1 入口步進(jìn)梁液壓升降系統(tǒng)原理與故障分析

2.1.1 入口步進(jìn)梁升降系統(tǒng)控制原理

步進(jìn)梁升降液壓系統(tǒng)上升、下降時(shí)的工作原理為：步進(jìn)梁上升時(shí)，2位四通換向閥a得電壓力油通過(guò)25.3、25.4兩個(gè)單項(xiàng)節(jié)流閥進(jìn)入到17.1、20.2兩個(gè)插裝閥控制蓋板18.1、22.1的控制油口X，使這兩個(gè)插裝閥油路關(guān)閉，同時(shí)壓力油通過(guò)15.1球閥進(jìn)入20.1插裝閥的B口，進(jìn)入油缸的無(wú)桿腔，油液通過(guò)17.2插裝閥的A口回油箱；步進(jìn)梁下降時(shí)2位四通換向閥b得電壓力油通過(guò)25.1、25.2兩個(gè)單項(xiàng)節(jié)流閥進(jìn)入到17.2、20.1兩個(gè)插裝閥控制蓋板19.1、20.1的控制油口X，使這兩個(gè)插裝閥油路關(guān)閉，同時(shí)壓力油通過(guò)15.1球閥進(jìn)入17.1插裝閥的B口，進(jìn)入油缸的有桿腔，油液通過(guò)20.2插裝閥的A口回油箱。入口步進(jìn)梁升降系統(tǒng)控制原理如圖1所示。

通過(guò)對(duì)步進(jìn)梁升降液壓系統(tǒng)原理分析，得出系統(tǒng)回路能滿足步進(jìn)梁上升下降設(shè)計(jì)要求的結(jié)論。

圖1 步進(jìn)梁升降系統(tǒng)原理

2.1.2 步進(jìn)梁上升速度忽快忽慢的故障分析

步進(jìn)梁上升時(shí)，插裝閥17.2的控制蓋板19.1帶有行程限位器，上升時(shí)插裝閥17.2作為系統(tǒng)回油通過(guò)控制蓋板19.1的行程限位器進(jìn)行節(jié)流調(diào)速，當(dāng)采用回油節(jié)流調(diào)速時(shí)，插裝閥17.1控制腔壓力為系統(tǒng)壓力13 MPa，插裝閥環(huán)形面積與高壓相通也為13 MPa，因?yàn)樯仙龝r(shí)無(wú)桿腔與高壓相通為13 MPa，而有桿腔的面積比無(wú)桿腔面積小，所以有桿腔的壓力要大于13 MPa，這時(shí)插裝閥17.1被打開(kāi)，回油經(jīng)過(guò)插裝閥17.1進(jìn)入高壓管路，接著進(jìn)入油缸無(wú)桿腔，形成差動(dòng)連接，使油缸快速伸出，造成上升速度不可調(diào)。

步進(jìn)梁下降時(shí)，插裝閥17.1、20.2打開(kāi)，插裝閥17.2、20.1關(guān)閉，油缸縮回。同理分析，下降時(shí)有桿腔與高壓相通為13 MPa，而有桿腔的面積比無(wú)桿腔面積小，所以有無(wú)桿腔的壓力要小于13 MPa，這時(shí)插裝閥關(guān)閉正常，因此，下降可以進(jìn)行速度調(diào)節(jié)。

2.2 回路壓力下降原因分析

步進(jìn)梁上升動(dòng)作時(shí)，2位四通換向閥a得電，油液瞬間通過(guò)插裝閥20.1，管路內(nèi)流動(dòng)的液體因很快的換向和閥口的突然改變，在管路內(nèi)形成一個(gè)很高的壓力峰值，形成液壓沖擊。液壓沖擊影響液壓系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性和可靠性，干擾液壓系統(tǒng)的正常工作，造成系統(tǒng)壓力下降。

3 改造方案

3.1 入口步進(jìn)梁升降速度不可控改造

根據(jù)Rexroth二通插裝閥方向閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將插裝閥20.1的控制蓋板LFA40D－7X／FX改為L(zhǎng)FA40H－7X／FX型帶行程控制器的控制蓋板，將回油調(diào)速改為進(jìn)油調(diào)速回路，從而避免了回油調(diào)速形成的差動(dòng)回路，實(shí)現(xiàn)上升速度可調(diào)可控。改造后的二通插裝閥如圖2所示。

圖2 改進(jìn)后的二通插裝閥

3.2 回路壓力下降改造

回路壓力下降可以通過(guò)調(diào)節(jié)圖中畫(huà)紅圈處的節(jié)流閥和適當(dāng)降低步進(jìn)梁上升速度解決。調(diào)節(jié)節(jié)流閥25.1可以減慢插裝閥20.1的開(kāi)啟速度，加入延時(shí)功能，從而可緩解瞬間流量過(guò)大。此外，在啟用4臺(tái)高壓泵（出口液壓站5臺(tái)）后，如還會(huì)出現(xiàn)高壓管路壓力下降問(wèn)題，可適當(dāng)降低步進(jìn)梁上升時(shí)的速度（調(diào)節(jié)更換控制蓋板后的插裝閥20.1的行程限位器），即可解決上升時(shí)回路壓力下降的故障。

4 改造效果

通過(guò)上述改進(jìn)措施的實(shí)施，步進(jìn)梁液壓缸上升時(shí)平穩(wěn)可靠，通過(guò)速度調(diào)整達(dá)到了上升約50 mm／s的設(shè)計(jì)要求，為上卷和卸卷工序提供了可靠的設(shè)備基礎(chǔ)，提高了整條機(jī)組的運(yùn)行效率和生產(chǎn)能力。

5 結(jié)束語(yǔ)

在安鋼冷軋1 550 mm連退機(jī)組調(diào)試過(guò)程中，針對(duì)步進(jìn)梁液壓升降系統(tǒng)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行控制原理分析，找出癥結(jié)所在并進(jìn)行改進(jìn)完善，為步進(jìn)梁上卷卸卷提供了設(shè)備保障，對(duì)于提升整條機(jī)組的運(yùn)行效率、提升產(chǎn)品質(zhì)量奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

［1］ 武漢鋼鐵設(shè)計(jì)研究院.板帶車間機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1983：52－53.

［2］ 唐英千.液壓集成元件－－二通插裝閥［J］.鍛壓機(jī)械，1991（1）：26－27.

FAULT ANALYSIS AND IMPROVEMENT OF 1 550 mm PROGRESSIVE DOWN BEAM HYDRAULIC SYSTEM IN ANGANG COLD ROLLING MILL

Ma Ning ChenHong Wang Puchao
（Anyang Iron and Steel Group Co.， Ltd.）

The principle of walking beam lifting hydraulic system on continuous annealing line in Cold Rolling Compa?ny of Anyang Steel is analyzed， by changing the hydraulic circuit of two－way cartridge valve control panel， in the form of the oil return throttling speed control circuit into inlet throttling speed control circuit，fundamentally solves the walking beam rise speed regulation and system pressure drop of failure.

step beam lift two way cartridge valve throttle control circuit

2017—6—28