H型钢冷床区机械与液压系统改进.pdf

2 山西冶金 S HA NXI ME n L L URG Y r 0 t a l 1 2 3 N o ． 1 ． 2 0 1 O 文章编号 1 6 7 2 1 1 5 2 2 0 1 0 0 1 - 0 0 5 5 - 0 3 H 型钢冷床区机械与液压系统改进 宋端 阳 长治钢铁 集团 有限公司， 山西长治0 4 6 0 3 1 摘要 介绍了对H型钢冷床区机械、 液压系统在联动调试过程中存在的问题进行的技术改进和措施。 关键词 冷床机械液压 中图分类号 TG 3 3 3 ． 2 文献标识码 B 收稿日期 2 0 0 9 - 0 9 1 6 H型钢以其合理的截面形式、 优良的力学性能 ，以及连接方便、 省工省料等优点， 已在工程上被广 泛采用。长钢年产 6 0万 t H型钢 步进式冷床由德国 S M S公司设 计， 其具有结构紧凑、 散热系数高 等优点，同时还可以有效地防止 “ 黑印” 的产生。由于步进式冷床 对同步性、 平稳性要求极高， 从 H 型钢设备调试开始到满足冷床工 艺要求就一直是个技术难题，工程技术人员在不改 变其原有主体设计的基础上认真分析、 大胆创新， 不 断完善和改进冷床液压系统， 满足生产工艺的要求， 为 H型钢正常生产提供了坚实的保证。 1 冷床区设备参数及结构特点 H型钢步进式冷床全长 8 6 ． 4 m，由 9个相同的 单元组成， 每个单元由步进机械、 固定机械、 移出装 置、 冷却装置 4部分组成 见图 1 。 步进式冷床结构特点 支撑型钢用篦条由固定 篦条和活动篦条组成 ，篦条和支承部件焊接或用螺 栓连接而成 ；步进梁步进动作的实现采用液压式 水平和垂直移动分别由液压缸单独驱动，二者顺 序动作 ； 采用雾化 喷水 强制冷却方式， 型钢下 冷床温度 8 0℃； 冷床出 口设氮气吹扫装置 ， 用于去 除喷雾冷却过程 中产生的水和部分氧化铁皮 ；当精 整出现故障时，可根据型钢规格在冷床上缓冲2 4 根钢； 移出装置的升降也采用液压式， 移出装置小车 用于接冷床上的型钢并将其放置于输出辊道某一固 定位置， 方便型钢被顺利地咬人矫直机。 作者简介 宋端阳 1 9 8 2 -一 ， 男 ， 在长钢 H型钢厂主要从 事机械、液压方面的设计、维护工作 ，助理工程师。T e l 1 3 1 1 1 1 5 1 8 2 6， E - ma i l a n d y q i a n q i a n s i n a ． t o m 图 1 步进冷床剖面示意图 2 冷床在调试 中存在的问题及其解决措施 步进冷床接受来自热锯的倍尺型钢 9 0 0 oC ， 为保证型钢的控冷效果， 降低矫直难度， 保证型钢的 力学性能，生产工艺对冷床 9 个单元步进机械步进 运动的同步陛要求很高。在设备的联动调试以及随 后的生产过程中，我们发现了如下问题不能满足生 产工艺的要求 ，随后我们针对这些问题对冷床区的 机械、 液压系统进行了改造。 2 ． 1 冷床在调试中存在的问题 冷床区设备联动调试过程中发现的主要问题有 步进机械在上升到最高位时， 9组步进梁各单元之间 活动篦条高度不一致； 步进机械上升、 下降时系统振 动过大；步进机械平移过程中， 9组步进梁运行不同 步 ； 出 口移 出装置升降过程中振动过大， 升到高位后 不保压； 冷床运行过程中蓄能器能力不足， 造成在连 续陛动作时压力降过大， 9 个单元无法达到同步。 2 ．2 具体解决措施 2 ． 2 ． 1 对 9 组步进梁在上升到高位时活动篦条高度 不一致的解决措施 由于活动篦条在步进梁支承部件上已被焊接固 定 ， 如果拆下活动篦条重新安装不但很费时， 而且将 来其使用性能也很难保证。另外每组步进机械的机 山西冶金 E ma i l v e i i n s x 1 2 6．c o rn 第 3 3 卷 械连接是采用框架连杆机构，如果将步进梁整体垫 高将使整个机械系统可靠性下降， 运行不平稳。 最后 我们决定通过调整 9 组步进机械摆臂支撑挡块的垫 片厚度 即调整液压缸机械限位的位置 ， 来使各单 元步进梁活动篦条高度趋于一致。将现场利用水准 仪对各单元活动篦条标高的测量结果与液压缸驱动 的4 连杆机构的运动行程进行换算，我们计算出各 单元支撑挡板需加垫片的厚度。随后我们测量 了各 单元步进机械升降液压缸在高位时的伸出量，从而 指定了一个相对基准，确定了各单元液压缸机械限 位挡块所需增减垫片的厚度，保证了冷床步进机械 的使用性能和可靠性， 满足了生产工艺要求。 2 ．2 ．2 对步进机械在上升、下降时振动过大的解决 措施 在冷床单体试车过程中，未发现机械系统各部 件联结强度不够、 联接螺栓和固定螺栓松拖的现象。 根据我们现场观察， 发现步进机械在上升、 下降时振 动过大主要是由于液压控制系统中的电液换向阀换 向速度过快造成的。随后我们研究了步进机械升降 系统液压原理图 ，决定在 电液换 向阀的电磁阀与液 动换 向阀之间加一个先导级液控单向节流阀，来延 长液压系统换向时间 改进前、 后步进机械升降系统 液压原理图见图2 。同时根据液压缸的运行情况将 限位开关 金属传感器 调整到最佳位置， 减小液压 缸到位后造成的液压系统冲击和机械系统振动。 2 1 改进前 2 2改进后 图2 改进前、 后步进机械升降系统液压原理图 在改造调试过程中，我们又发现步进机械在升 降过程中液压缸存在溜缸现象。经过现场对液压系 统的排查，我们确定溜缸的原因是液压缸存在过大 的内泄露 ， 随后我们拆开液压缸进行了检查 ， 发现液 压缸内的很多密封圈已出现破损 ，有的甚至已被撕 裂。 我们推断液压缸质量存在问题。 在向厂部汇报征 得同意后，我们将原液压缸更换成耐压性及其他各 项性能更优 良的液压缸。 2 ． 2 ． 3 对 9 组步进梁在平移过程中运行不同步的解 决措施 冷床步进机械平移液压系统采用比例控制， 在 以 1 个单元为基准、 其他 8 个单元随动控制中， 步进 梁平移不同步。根据现场观察、 测量， 未发现机械系 统存在较大摩擦、 卡死现象， 液压缸也未存在别劲等 现象。 对液压阀组进行检查， 也未发现问题。 在对步 进机械出现此问题可能存在的各种原因进行逐一排 除后，我们将步进梁平移不同步的原因定在了液压 缸上。 在对液压缸的拆卸过程中我们发现， 液压缸内 唇形密封圈配合过紧， 造成液压缸运行过程中摩擦 阻力很大， 另外密封圈的质量也存在问题， 有的磨损 已经很严重。 我们将此问题向厂部做了汇报， 定了一 批质量和尺寸都满足要求的密封圈并及时进行了安 装 ， 保证 了调试工作的顺利进行。 2 ． 2 ． 4 对出 口移出装置在升降过程 中振动过大、 升 到高位后不保压的解决措施 针对出口移出装置在升降过程中振动过大的情 况，我们采用了降低步进机械升降振动的处理办法。 在电液换向阀的电磁阀与液动换向阀之间加一个先 导级液控单向节流阀， 来延长液压系统换向时间。根 据液压缸的运行情况将限位开关 金属传感器 调整 到最佳位置， 并设置机械限位， 减小液压缸到位后造 成的液压系统冲击和机械系统振动。同时， 由于出口 移出装置的升降由2 个液压缸驱动， 设计中为保证同 步I生、 液压传动系统采用同一阀组控制 2 个液压缸的 动作， 且采用机械连接 2 个液压缸驱动杆同轴， 驱动 杆在轴上靠涨紧套锁紧 。为避免运行过程中一端涨 紧套松动而造成只有一缸吃劲，我们细致调节了调速 阀， 以 保证液压缸内压力的同步。另外， 针对出口移出 装置升到高位后不保压的情况， 经过现场观察， 我们发 现将液压缸的两腔油管对换即可解决此问题 改进前、 后出口 移出装置升降系统液压原理图见下页图3 。 2 ．2 ．5 对冷床运行过程中蓄能器能力不足，造成在 连续性动作时压力降大 ， 9 个单元无法达到同步的 解决措施 由于冷床步进机械升降与步进机械平移 、出口 移出装置分处冷床南北两侧。最初施工图纸 中主管 路被设计成 u型管路， 在冷床连续性运行过程中压 力降很大， 最大时工作压力低于系统压力4 0 k g 。而 液压站内高压泵由于距离远无法及时补油，蓄能器 2 0 1 0 年第 1 期 宋端阳 H型钢冷床区机械与液压系统改进 5 7 I 下降 I 上升 } 上升 I下降 p T P X。 Y T 3 - 1 改进前 3 - 2 改进后 图3 改进前、 后出口移出装置升降系统液压原理图 也存在能力不足等问题，造成生产运行过程中冷床 同步性差， 无法满足生产工艺的要求。 我们通过现场 分析， 以及进行相关的科学计算， 决定采用对主管路 形式进行改造而不增加蓄能器的方案，即在原有主 管路尺寸不变的情况下，将 u型主管路改为 O型， 增加管路的储油量。改造后冷床同步性得到了极大 的提高， 满足了生产工艺的要求。 3 结语 通过工程技术人员的认真分析、 相互配合， 按节 点保质量圆满完成了冷床区设备的调试工作。 为随后 的全线热负荷试车以及下一年度的达产达效打下了 坚实的基础。 对步进冷床机械、 液压系统的改进， 两年 以来整体运行平稳， 满足了生产工艺、 使用性能等各 项要求。 同时使冷床区故障、 问题明朗化， 降低了操作 人员和维护人员的劳动强度， 提高了劳动生产率。 编辑 胡玉香 I mp r o v e me n t o n H- b e a m Co o l i n g Be d Ar e a M e c h a n i c a l a n d Hy d r a u l i c S y s t e m S ONG Du a n y a n g C h a n g z h i I r o n a n d S t e e l G r o u p C o ． ， L t d ． ，C h a n g z h i 0 4 6 0 3 1 ， C h i n a Ab s t r a c t T h e t e c h n i c a l i mp r o v e n e n t me a s u r e s t o t h e p r o b l e ms o f t h e H- b e a m c o o l i n g b e d a r e a me c h a n i c al a n d h y d r a u l i c s y s t e m i n l i n k a g e d e b u g g i n g we r e i n t r o d u c e d ． Ke y wo r d s c o o l i n g b e d ，ma c h i n e r y ，h y d r a u l i c s 上接第 2 7页 参考文献 [ 1 ] 梁清香．有限元与n l a r 实现[ M] ． 北京 机械工业出版社 ， 2 0 0 5 [ 2 ] 杜庆华． 边界积分方程方法边界元法力学基础与工程应用 [ M] ． 高等教育出版社， 2 0 0 4 ． [ 3 ] 姜弘道． 弹性力学问题的边界元法 [ M] ． 北京 水利水电出版 社 ， 2 0 0 8 ． 编辑 苗运平 M a r c El a s t i c i t y Pr o b l e m S o l v i n g Co mp a r e d wi t h t h e Bo u n d a r y El e me n t M e t h o d YI N L i a n g y o u GU I Ha i ti a n HU ANG Qi n g x u e Ma t e r i als S c i e n c e a n d E n gi n e e r i n g ， T a i y u a n U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ， T a i y u a n 0 3 0 0 2 4 ， C h i n a Ab s t r a c t B ase d o n fi n i t e e l e me n t me t h o d Marc s o u r c e s o f t ware and t h e b o u n d a r y e l e me n t me t h o d f o r s o l v i n g e l ast i c i t y p r o b l e ms ， e l a s t i c me c h an i c al p r o b l e ms o f t h e fi n i t e e l e me n t a n d b o u n d a r y e l e me n t f o r mu l a t i 0 n we r e d e ri v e d , t h e b o u n d a r y e l e me n t me t h o d for t h e p r e p ara t i o n o f t h e s e c o n d e l e me n t s o u r c e w a s u s e d ． T h e h o l l o w p i s t o n c y l i n d e r d e f o r ma t i o n s u b j e c t e d t o i n t e r n al p r e s s u r e o f W as a n a l y z e d b y t h e r e s u l t s o f t wo me t h o d s a n a l y z i n g , as we l l a s w i t h t h e an aly t i c s o l u t i o n o f t h e r e l a t i v e e r r o r , an d t h e n d r a w s o me t h e n e w c o n c hs i o n o f fi n i t e e l e me n t and b o u n d a r y e l e me n t we r e g a v e n o u L Ke y wo r d s Marc ， fi n i t e e l e me n t me t h o d ， b o u n d a r y e l e me n t me t h o d ， e l ast i c i t y