连铸中包车液压升降系统故障分析及系统改造.pdf

2 山口治置 S HANXI ME I lAL L URGY T o t a l 1 3 9 No ． 5， 2 0 1 2 文章编号 1 6 7 2 1 1 5 2 2 0 1 2 0 5 - -0 0 4 6 - 0 3 连铸中包车液压升降系统故障分析及系统改造 占仲 恒 湖南华菱涟源钢铁集团有限公司， 湖南娄底4 1 7 0 0 9 摘要 以板坯连铸机中包车液压升降系统为实例， 介绍了其故障特征及形成原因， 并确定了系统改造方案。 通 过对改造前后的使用情况进行跟踪与对比， 证明了此项改造的成功与价值。 关键词 连铸中包车液压升降系统改造 中图分类号 T G 2 4 9 ． 1 文献标识码 B 收稿 日期 2 0 1 2 - 0 5 - 0 2 湖南华菱涟源钢铁集团有限公司的板坯连铸车 间原中间包液压系统在投产后出现不正常状况 ， 主 要表现在升降不同步、 锁定不可靠、 自动下落等， 严 重影响了连铸机的正常生产。 为解决这一问题， 根据 表现出来的症状， 并结合液压原理图， 对系统进行分 析， 发现了问题所在， 并对该系统进行了改造， 问题 最终得以解决。 1 故障分析 1 ． 1 工作原理 液压原理图如图 1 所示 ，中包通过 4 个竖直安 装的液压缸来执行升降动作。通过电磁换向阀和液 压同步马达来控制同步升降，每个油缸上都带有一 个安全阀块， 由一个溢流阀和一个液控单向阀 外 控内泄式 组成 ， 主要作用是防止无杆腔压力过载、 停止动作时锁紧油缸。电磁换向阀与同步马达之间 的平衡阀， 起一个节流和锁紧的作用。从图 1 来看， 设计思路很清晰， 液压马达控制同步， 油缸自带安全 阀块及回路上平衡阀双重锁紧， 应该能实现中间包 在生产过程中同步升降、稳定可靠的锁定在行程范 围内的任何位置这一要求。 1 ．2 实际生产中表现出的问题 在调试及投产初期，该系统并未表现出明显异 常。随着生产节奏的加快 ， 问题慢慢呈现出来 ， 同步 性越来越差。 锁定在某一位置后， 中包经常会向一侧 倾斜，到最后只能靠在中包4 个底座处垫上相同厚 度的垫块来实现中包的水平， 勉强维持生产。 1 ．3 处理过程及原因分析 1 关于不同步。 液压同步马达由于自身结构及 作者简介 占仲恒 1 9 8 3 - ， 男 ， 现在湖南华菱涟源钢 铁集团有限公司从事液压传动及控制工作 ， 助理工程师。T e l 0 7 3 8 8 6 8 8 0 2 6 ， E ma i l d f b b - 2 0 0 8 1 6 3 ． c ．．o m 图 1 液压原理图 制造的局限性， 存在约 3 ％的精度偏差， 根据这一特 点可以分析同步误差越来越大的原因。由于在生产 过程过，中包基本是在行程的最大和最小位置之间 动作， 这样会使同步误差不断累加， 4 个油缸的行程 偏差不断增加 ， 表现出来 的就是严重不同步的现象。 经与工艺操作人员沟通，每次开浇前将中包落到最 低位， 进行一次手动调零 ， 然后再进行升降动作。经 验证， 同步问题有较好改善。 2 关于无法锁紧。从图 1 来看， 若升降油缸上 所带安全阀块正常工作 ，油缸无内泄 ，当系统锁定 时，中包应该不会下落。由于怀疑是安全阀块的问 题，于是将 4 个油缸阀块上的液控单向阀和溢流阀 由原来国产的产品 立新 改成了进 口的产品 力 士乐 ， 规格相同， 并将溢流阀溢流压力按设计要求 设定成 2 3 0 b a r 系统工作压力为 2 1 0 b a r 。 试用后， 自动下落问题并未明显改善。 进一步测试， 中包升到 一 定位置后，将同步马达至各油缸无杆腔管路上的 球阀关闭， 发现中包能保持在原位较长时间， 由此可 2 0 1 2 ] z 第 5 期 占仲恒 连铸中包车液压升降系统故障分析及系统改造 以证明安全阀块工作是正常的。 仔细分析原理图， 发 现一个问题电磁换向阀与每个油缸无杆腔之间的 管路上设有液压锁，当中包从上升动作切换到停止 动作时 ， 2个液压锁几乎同时关闭 ， 平衡 阀上的单 向 阀由于直接接在系统回油管， 背压很小 ≤1 b a r ， 该阀可以完全可靠的关阀。 但对于油缸上的液压锁， 由于在关闭时， 其下游管路 即油缸阀块与平衡阀 之间管路 压力无法及时释放 ， 导致该液压锁背压 过大， 且当锁定时， 控制液控单向阀开启的油路上始 终存在大约 1 b a r 的压力 ， 因此 ， 该液控单向阀无法 完全关闭， 4 个提升油缸的无杆腔相当于通过同步 马达连接到一起。4 个油缸在受力不平衡时 ， 无杆腔 会产生不同的静态压力，齿轮式同步马达本身又存 在内泄， 故在压差的作用下 ， 液压油会在油缸问相互 流动， 直到受力平衡， 表面出的现象就是中包一侧自 动下落， 另一侧轻微上升， 呈倾斜状⋯。 综上所述， 导致中包无法锁紧及 自动下落的主 要原因有两点 一是升降油缸所带安全阀块上的液 控单向阀没能起到锁紧的作用；二是液压同步马达 本身有内泄， 存在同步误差， 且误差会累加。 2 确定改造方案 由于同步马达内泄无法避免， 且在频繁工况下， 寿命也不长， 另考虑价格及采购周期等实际问题 ， 改 造方案决定摒弃使用同步马达，改用由比例阀及位 移传感器构成的闭环控制系统， 原理图见图 2 。 图 2 比例阀及位移传感器构成 的闭环控制原理图 每个油缸配了一个外置式的位置传感器，油缸 安全阀块在原来的基础上再有杆腔管路增加一个液 控单向阀及一个溢流阀。液控单向阀由原来的外控 内泄式改为外控外泄式， 泄油管直接连接油箱， 完全 避免单向阀背压过大的问题。 每个油缸由一个 D N 1 0 的比例换向阀及一个 D N 6的二位 四通电磁换向阀 控制 比例换向阀用于控制油缸的升降， 具有速度连 续可调，通过对油缸位置的反馈能自动实现中间包 车的位置闭环控制；油缸的位置锁定由两位四通电 磁换向阀控制油缸装置上的液控单向阀，进行位置 锁定，同时油缸装置上的溢流阀能对油缸起安全保 护作用； 比例阀的供油管路上还设置了液控单向阀， 该液控单向阀的应用能有效防止比例阀的失控导致 中间包车发生安全事故。 理论上， 该控制方式同步精 度高， 稳定可靠， 能实现位置动态调节， 即使在油缸 有轻微内泄的情况下， 仍能保证系统的正常工作。 3 施工及使用情况跟踪 本次改造工作量很大 ， 需更换机上相应阀台及 油缸阀块装置并重新进行配管，电气需要布线并调 试程序， 生产任务又十分紧张， 留给本次改造的时间 只有一周。 为了稳妥起见， 本次改造决定先改 2台中 间包车中的 1 台， 以降低风险。施工前， 做了大量的 准备工作，首选将改造所需的设备材料如阀台、 管 件、 管材等准备到现场机旁 ， 电气人员提前布置线缆 并准备好控制程序； 其次与施工单位进行现场确认， 讨论有关施工、 冲洗及调试的相关方案； 最后是关于 停电挂牌等安全注意事项。 由于前期准备充分， 正式 改造施工进行得 比较顺利 ， 用了 4 d时间 含加班 完成了机上阀台及由缸阀块装置的更换及配管， 并 进行了冲洗， 后 3 d 主要是配合电气人员进行功能调 试， 图3 为改造后的中间包车升降控制阀台的图片。 图 3 中间包车升降控制阀台 尽管投入使用的初期出现了一些不稳定的情 况， 如位置传感器反馈的位置与现场不符， 油缸提升 高度不能自动调节，升降速度过快，管路振动较大 等， 但经过对程序及管路布置的优化， 这些问题都一 一 解决。 经过几周时间的现场使用情况跟踪， 发现改 造后的系统完全能满足工艺使用要求 升降同步， 锁 紧稳定， 浇铸时可 自 动调节渣线。 4 8 山西冶岔 E - m a i l y e j i n s x 1 2 6 ．t o n i 第 3 5卷 4结语 本次改造， 虽然设备成本有了一定增加， 但改造 后的中间包液压升降系统，解决了原系统存在升降 不同步 ， 锁紧不可靠等问题 ， 减少了漏钢事故， 提高 了中包水口的使用寿命， 降低了生产成本 ， 同时， 设 备维护量相对过去也大大减少，备品备件消耗也相 应的降底。 从长远角度看， 本次改造所花费的成本与 其产生的效益是成正比的。 参考文献 [ 1 ] 陈奎生． 液压与气压传动 [ M] ． 武汉 理工大学出版社， 2 0 0 1 ． 编辑 苗运平 F a i l u r e An a l y s i s a n d S y s t e m M o d i fic a t i o n o f t h e Hy d r a u l i c Li f t i n g a n d Lo we r i n g S y s t e m o f th e CC ZHAN Zho n g he ng H u n a n H u ali n L i a n y u a n I r o nS t e e l G r o u p C o ． ， L t d ． ， L o u d i 4 1 7 0 0 9 ， C h i n a Ab s t r a c t T h e p a p e r i n t r o d u c e s t h e c h a r a c t e ris t i c o f f a i l u r e ， a n d i t s c a u s a ti o n ， u s i n g the t u n d i s h h y d r a u l i c l i f ti n g a n d l o we rin g s y s t e m o f c o n ti n u e c a s ti n g ma c h i n e a s a c a s e ．C o mp a r i n g wi t h the o l d s y s t e m， the mo d i fi c a ti o n s y s t e m i s s u c c e s s f u l an d v a l u a b l e ． Ke y wo r d s C C， t u n d i s h c a r ，h y dra u l i c l i f ti n g and l o we r i n g s y s t e m， mo d i fi c a ti o n 上接 第 1 4页 Effe c t o f S l a g o n No n - me t a l l i c I n c l u s i o n s i n S t a i n l e s s S t e e l LI Ba o mi n g， W ANG Gu i p i n g S h a n x i T a i g a n g S t a i n l e s s S t e e l C o ． ， L t d ， T a i y u a n 0 3 0 0 0 3 ， C h i n a Ab s t r a c t T r a c e r e x p e ri me n t s w e r e c a r r i e d o u t t o i n v e s t i g a t e the e ff e c t of e a c h s l a g ， wh i c h c o n t a c t w i th mo l t e n s t e e l i n 3 0 4 s t a i n l e s s s t e e l ma k i n g p r o c e s s ， n o n - me t a l l i c i n c l u s i o n s ．T h e r e s e arc h d i s c o v e r e d tha t o n e o f the p r i ma r y o r i g i n s a r e t h e AOD s 1 a g s u s p e n d ed i n the mo l t e n s t e e l d u ri n g t a p p i n g ． L a d l e s l ag ， t u n d i s h s l ag a n d mo l d s l ag wi l l n o t c l e arl y p o l l u t e mo l t e n s t e e 1 ． Ke y wo r d s s t a i n l e s s s t e e l ， n o n - me t all i c i n c l u s i o n s ， t r a c e r ， s l a g 上接第 1 8页 I mp r o v e me n t i n Q u a l i t y o n C o l d - r o l l e d S t a i n l e s s S t e e l B A P l a t e MU J i n g q u a n S h a n x i T a i g a n g S t a i n l e s s S t e e l C o ． ， L t d ． ， T a i y u a n 0 3 0 0 0 3 ， C h i n a Ab s t r a c t Th e q u ali t y d e f a u l t o f s t a i n l e s s s t eel B A p l a t e h a s b e e n ana l y z e d ， wh i c h p r o d u c e d a f t e r the r e c o n s t r u c t i o n of the b ri g h t a n n e ali n g l i n e a t T I S C O C o l d Ro l l i n g Mi l 1 ． Di ff e r e n t c a u s e s o f the d e f a u l t h a v e b e e n f o u n d o u t b y c o mp a r i n g a s e t o f t e s t r e s u l ts． Th e wa y s of q u ali t y i mp r o v e me n t h a v e b e e n p r o p o s e d a c c o r d i n g l y ， e n h a n c i n g t h e p r o d u c t s s u r f a c e q u ali t y ， s a ti s f y i n g the d e ma n d s of u s e r s Ke y wo r ds BA p l a t e ，q u ali t y ，r o l l i n g