淺析陽春新鋼鐵龍門剪設(shè)備的問題與改進(jìn)措施

周盛敏

（陽春新鋼鐵有限公司軋鋼廠，廣東 陽春 529600）

0 引言

陽春新鋼鐵有限責(zé)任公司是一家年輕、充滿活力的創(chuàng)新型企業(yè)，公司秉承著“低成本，高品質(zhì)”的發(fā)展戰(zhàn)略，堅(jiān)持“用戶滿意是我們永恒追求”的宗旨，不斷優(yōu)化產(chǎn)品和服務(wù)，持續(xù)為客戶創(chuàng)造價(jià)值。通過不斷實(shí)踐，該公司建立了切實(shí)可行、簡約高效的管理系統(tǒng)。在黨中央大力推進(jìn)“從制造大國向制造強(qiáng)國升級”的宏偉目標(biāo)下， 陽春新鋼鐵有限責(zé)任公司銳意創(chuàng)新、持續(xù)突破，產(chǎn)量節(jié)節(jié)攀高、生產(chǎn)效率不斷提高、效益持續(xù)向好[1]。然而因初期現(xiàn)場設(shè)備投入及安裝維護(hù)等原因，面對高效的生產(chǎn)節(jié)奏暴露出的設(shè)備問題愈發(fā)明顯，深入地分析設(shè)備存在的問題，并進(jìn)行有效的改進(jìn)顯得尤為迫切。

1 龍門剪設(shè)備原理

1.1 龍門剪液壓系統(tǒng)工作原理

軋鋼廠一棒龍門剪設(shè)備引進(jìn)初期為滿足現(xiàn)場生產(chǎn)方面的需求，設(shè)計(jì)工作頻率是每分鐘完成5～6次剪切；出于成本控制的考慮，設(shè)備廠家采用了副油缸的設(shè)計(jì)（見附圖1），通過副油缸帶動(dòng)剪切主油缸。利用了副油缸小缸徑的特點(diǎn)，同樣運(yùn)動(dòng)速度流量需求小的特性，實(shí)現(xiàn)在非負(fù)荷工況下整套設(shè)備的快速動(dòng)作，從而提高了整套設(shè)備的運(yùn)行頻率。其工作原理是：系統(tǒng)由兩臺(tái)雙聯(lián)液壓泵提高液壓動(dòng)力，在不同工況下兩臺(tái)泵滿足大流量和高壓力的不同需求[2]。剪切工作狀態(tài)由安裝在剪切機(jī)構(gòu)上的磁接近傳感器給出信號(hào)，在龍門剪剪切機(jī)構(gòu)回程上升時(shí)，電控系統(tǒng)控制電磁溢流閥YV1受電，此時(shí)壓力相對較低的大流量泵給系統(tǒng)提供液壓能，而高壓溢流閥YV2處于卸荷狀態(tài)，通過4個(gè)電控插裝式液壓閥給副油缸有桿腔提供壓力油，同時(shí)無桿腔接通回油管使副油缸的液壓油回到油箱。主剪切油缸則是由與副油缸相連的連桿帶動(dòng)上升，上升時(shí)YV3電磁閥受電控制充液閥打開讓主油缸無桿腔的液壓油壓回高位補(bǔ)油箱。剪切機(jī)構(gòu)下降的液壓控制分為兩個(gè)階段，第一個(gè)階段為空行程下降也就是剪刃未接觸待剪切鋼材時(shí)，這時(shí)液壓系統(tǒng)的控制與上升時(shí)相似，不同的是液流方向由副油缸的無桿腔進(jìn)、有桿腔回油，此時(shí)高位油箱的液壓油通過充液閥進(jìn)入主油缸無桿腔。第二階段為剪切工況，當(dāng)剪切機(jī)構(gòu)下降到特定位置、傳感器給出信號(hào)，高壓溢流閥YV2受電給液壓系統(tǒng)提供高壓，此時(shí)充液閥關(guān)閉，高壓油通過順序閥DZ30-3進(jìn)入主油缸無桿腔，在主剪切油缸無桿腔建立高壓使剪切機(jī)構(gòu)完成剪切動(dòng)作。

圖1 原龍門剪液壓原理

2 龍門剪設(shè)備存在的問題

2.1 液壓系統(tǒng)存在的問題

為實(shí)現(xiàn)上述控制要求，由此液壓系統(tǒng)采用了充液閥、順序閥等以及眾多傳感器，使得液壓系統(tǒng)和電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)變得更為繁雜，也增加了設(shè)備的制造成本，同樣為了降低設(shè)備制造成本系統(tǒng)沒有設(shè)計(jì)冷卻、過濾裝置，加上所用零部件精密度不夠，導(dǎo)致液壓系統(tǒng)過熱、管路漏油、充液閥、順序閥等故障頻發(fā)。

2.2 電控系統(tǒng)不穩(wěn)定，電機(jī)頻繁跳閘的問題

龍門剪之前采用的是55k W的雙軸伸電機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)速960轉(zhuǎn)/分，同時(shí)帶動(dòng)1臺(tái)排量是250ML和1臺(tái)125ML的柱塞泵。經(jīng)現(xiàn)場多次反應(yīng)電機(jī)跳閘頻繁的問題，且該電機(jī)運(yùn)行狀況較差燒損過更換幾次。分析電機(jī)跳閘和燒損的原因主要是過流，于是將原來的泵20Mpa的工作壓力依次調(diào)整為15Mpa、10Mpa最終調(diào)整到6～8Mpa才能確保電機(jī)不跳閘[3]。而應(yīng)現(xiàn)場廢鋼剪切規(guī)格、剪切量和剪切頻率的生產(chǎn)需求，倒推液壓系統(tǒng)的工作壓力應(yīng)當(dāng)為20Mpa、最高工作壓力可達(dá)25Mpa。

功率核實(shí)：流量qv=(Vg＊n＊ηv）/1000[L/min]

驅(qū)動(dòng)功率p=T＊n/9549=2π＊T＊N/60000=qv＊△p/(600＊ηv)[Kw]

Vg=泵每轉(zhuǎn)的幾何排量[cm3]

△p=壓差[bar]

n=轉(zhuǎn)速[rpm]

ηv=容積效率

那么當(dāng)前龍門剪所用的250ML排量的主泵在20Mpa的壓力工作時(shí)需要的驅(qū)動(dòng)功率是：[（250＊960＊0.95）/1000]＊20/60=76KW

則加上125ML排量的高壓泵，兩臺(tái)泵一起工作時(shí)所需驅(qū)動(dòng)功率是114KW；

同樣可算出在15Mpa的壓力工作時(shí)需要的驅(qū)動(dòng)功率約為75KW。由此可見當(dāng)前55 KW的電機(jī)根本不能滿足現(xiàn)場運(yùn)行需求，是電機(jī)頻繁跳閘的主要原因。

其次，原液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)使得電氣系統(tǒng)相應(yīng)變得復(fù)雜，而出于成本原因所用電氣原件質(zhì)量一般，加上現(xiàn)場工作溫度高、環(huán)境差，電控系統(tǒng)故障也常有發(fā)生[4]。

2.3 剪切機(jī)構(gòu)滑座間隙大的問題

隨著生產(chǎn)節(jié)奏的加快、剪切量的增加，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)剪切時(shí)上下剪刃間隙偏大，特別在鋼較多或堆起時(shí)剪切會(huì)出現(xiàn)較嚴(yán)重彎頭甚至剪不斷的現(xiàn)象，并且上刀座有放讓的情況。

3 龍門剪設(shè)備問題的改進(jìn)措施

3.1 改進(jìn)實(shí)施難點(diǎn)

（1）設(shè)備工作負(fù)荷大，作業(yè)頻率高留給改進(jìn)的時(shí)間不充裕。（2）設(shè)備原供應(yīng)商提供的資料有限、設(shè)備零部件多為非標(biāo)，給改造增加難度。（3）電控系統(tǒng)及線路需要同步改造。

3.2 液壓系統(tǒng)的改進(jìn)

取消雙聯(lián)泵方式的液壓動(dòng)力源，采用單獨(dú)的兩臺(tái)泵250ML排量的泵給系統(tǒng)提供動(dòng)力以改善液壓泵和電機(jī)的工況、提高運(yùn)行穩(wěn)定性。經(jīng)過生產(chǎn)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)流量的核算，兩臺(tái)泵250ML排量的泵在20Mpa的工況下，取消副油缸方式完全可以達(dá)到滿足廢鋼剪切生產(chǎn)和頻次要求。測繪加工一個(gè)主油缸無桿腔端蓋，取消副油缸與主要油缸的連接，采用主油缸全程單獨(dú)工作的方式。簡化了液壓控制系統(tǒng)（見附圖2），取消了充液閥、順序閥等部件，并且將部分故障多發(fā)的閥更換進(jìn)口或國內(nèi)知名品牌液壓閥，替換之前的劣質(zhì)部件。同時(shí)增加了過濾、冷卻系統(tǒng)，使龍門剪液壓系統(tǒng)運(yùn)行更加平穩(wěn)、降低故障率。

圖2 改進(jìn)龍門剪液壓原理圖

3.3 電機(jī)、電控系統(tǒng)的改進(jìn)

增加了一臺(tái)75 KW電機(jī)備件，定采用雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)的方式來避免功率不足的問題，即增加新的電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)1臺(tái)250ML排量的泵，兩臺(tái)液壓泵同時(shí)工作的方式。相應(yīng)增加了兩套電子式電機(jī)保護(hù)器，整定好保護(hù)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對電機(jī)保護(hù)的完善。雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)的方式解決了原功率不足的問題。

利用檢修停產(chǎn)期間做好了電機(jī)擴(kuò)容相關(guān)線路的改進(jìn)工作，并對電機(jī)安裝底座進(jìn)行整改，將設(shè)備安裝平臺(tái)搭寬，加大電機(jī)底座尺寸使兩臺(tái)電機(jī)能夠并列安裝。

電氣系統(tǒng)的優(yōu)化：首先進(jìn)行電磁閥電源的改造，將原閥臺(tái)220V供電電源改為24V直流電驅(qū)動(dòng)，排除漏電安全隱患，確保液壓閥的互換性。并相應(yīng)增加24V穩(wěn)壓電路和相關(guān)中繼轉(zhuǎn)換線路。第二方面進(jìn)行電控系統(tǒng)優(yōu)化：隨著液壓系統(tǒng)的改進(jìn)取消了多余檢測原件、優(yōu)化控制流程。同時(shí)為了滿足生產(chǎn)現(xiàn)場剪切長度10CM的碎斷要求，重新制作了行程開關(guān)底板，方便行程調(diào)整。第三進(jìn)行輥道連鎖控制改造：龍門剪完成一個(gè)剪切動(dòng)作周期后，輥道按變頻器設(shè)定的速度自動(dòng)輸送短尺廢鋼，廢鋼到達(dá)剪切位，輥道自動(dòng)停止運(yùn)行進(jìn)入下一周期剪切，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)無人值守作業(yè)[5]。

3.4 滑座間隙大問題整改

因龍門剪缺乏詳細(xì)圖紙，于是對龍門剪滑座、導(dǎo)板及剪刃等零部件進(jìn)行測繪。按圖采購、更換磨損部件，并調(diào)整至標(biāo)準(zhǔn)間隙。應(yīng)生產(chǎn)方要求在剪刃刀座上安裝控制擋板，實(shí)現(xiàn)廢鋼顆粒剪切。同時(shí)控制剪切支數(shù)，杜絕堆垛，避免設(shè)備過載。

4 結(jié)語

隨著生產(chǎn)力的不斷進(jìn)步，部分老舊的設(shè)備逐漸不能滿足當(dāng)下生產(chǎn)的需求。作為一名設(shè)備維護(hù)和使用人員，不光要熟知設(shè)備的各相關(guān)性能，還要有敏銳的洞察力去發(fā)現(xiàn)設(shè)備的問題，并積極主動(dòng)思考提出改進(jìn)的方案。同時(shí)要有不斷學(xué)習(xí)的精神、不斷豐富各方面知識(shí)，才能適應(yīng)當(dāng)今時(shí)代多元化快速發(fā)展的步伐。