圆坯拉矫机液压系统改造.pdf

方 ／ 圆坯拉矫机液压系统改造 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ． i s s n ． 1 0 0 6 1 I O X ． 2 0 1 4 ． 0 3 ． 0 1 0 方 ／ 圆坯拉矫机液压系统改造 李文涛 天津天铁 冶金 集团热轧板有限公 司， 河北涉县 0 5 6 4 0 4 【 摘要】 介绍了天铁热轧 3号方 ／ 圆坯连铸机的拉矫机液压升降系统改造过程。 针对送引锭杆打滑、 拉坯时铸坯下 滑、 铸坯不圆度超差等故障， 分析出产生原因。对拉矫机压下液压系统进行了改造， 提高了热坯压力控制的精度， 消 除了故障点， 为安全生产提供了可靠保障。 【 关键词】 拉矫机 ； 液压系统； 热坯压力； 控制管路； 改造 M o d i fi c a t i o n o f Hy d r a u l i c S y s t e m o f S q u a r e ／ Ro u n d Bi l l e t W i t h d r a wa l a n d S t r a i g ht e ni ng Un i t ， J I We n - t a o H o t R o l l i n g P l a t e C o m p a n y L i m i t e d ， T i a n j i n T i a n t i e Me t a l l u r g i c a l G r o u p ， S h e C o u n t y ， H e b e i P r o v i n c e 0 5 6 4 0 4 ， C h i n a Ab s t r a c t Th e p a p e r e x p o un d s t h e mo d i f i c a t i o n p r o c e s s o f h y d r a u l i c l i f t i n g s y s t e m o f wi t h d r a wa l a n d s t r a i g h t e n i n g u n i t o f T i a n t i e Ho t Ro l l i n g s q u a r e ／ r o u n d b i l l e t c a s t e r 3． An a l y s i s wa s ma d e o n f a u l t s o f d u mmy b a r s l i d i n g ，b i l l e t s l i p pa g e d u r i n g wi t h d r a wa l a n d e x c e e d i n g o u t o f r o u n d n e s s t o l e r a nc e ．Mo d i f i c a t i o n wa s c a i e d o u t o n t h e d e p r e s s i n g h y d r a u l i c s y s t e m o f wi t h d r a wa l a n d s t r a i g h t e n i n g u n i t ，t h e p r e c i s i o n o f h o t b i l l e t p r e s s u r e c o n t r o l wa s i mp r o v e d ， t h e f a u l t s r e mo v e d a n d t h e r e l i a b l e g u a r a n t e e f o r s a f e p r o d u c t i o n p r o v i d e d． Ke y wo r d s wi t h d r a wa l a n d s t r a i g h t e n i n g u n i t ； h y d r a u l i c s y s t e m；h o t b i l l e t p r e s s u r e ； c o n t r o l p i p i n g ； mo d i fi a t i o n 1 引言 天铁热轧板有限公 司现有一台弧形半径 R1 3 m的一机八流方／ 圆坯连铸机 ，年产合格连铸坯约 1 3 5万 t 。拉矫机位于扇形段 I I I 后面 ，每流设有 5 个拉矫机 ， 共计 4 0个拉矫机 ， 由一个调压 阀台对所 有拉矫机冷坯压力和热坯压力进行调节 ， 每个拉矫 机上 由一套液压阀组控制压力切换和液压缸压下 ， 用于夹持 引锭杆 由电机减速机驱动将引锭杆送人 结晶器 和引出铸坯 ， 并将铸坯矫直后 ， 送入辊道上 进行切割。 在其运行过程中时常出现冷坯压力和热 坯压力控制不稳定现象 ， 造成送引锭杆打滑 ， 起步 引锭杆下滑易造成漏钢事故 、圆坯不 圆度超差 、 裂 纹等铸坯质量问题 ， 严重影响了连铸机正常运行生 产， 给公司造成极大的经济损失。通过对该故障现 象分析研究后， 决定对拉矫机液压系统进行改造。 收稿 日期 2 0 1 4 0 1 1 2 修 回日期 2 0 1 4 0 2 0 2 作者简 介 李文 涛 1 9 7 8 一 ， 男 ， 工 程师 ， 主要 从事生 产 、 技术 、 设备 管理工作 。 船 协， 搿 - 0 弼 ， t 批 G ； 2 P s 2 拉矫机液压系统存在问题分析 拉矫机液压系统 由液压泵 、 蓄能器组 、 调压阀 台 见 图 1 、 油缸压下控制 阀组 见 图 2 、 差动缸及 辅助元件组成。动力源正常由液压泵提供 ， 事故时 由事故蓄能器组提供。 2 ． 1 送引锭杆打滑 在生产准备送引锭时， 油缸控制 阀组 电磁换向 阀 1 电磁铁 b 得电， 将油缸工作压力切换至冷坯压 力 P l ， P 1 设定为 1 6 MP a 见图 1 ， 电磁换向阀 2电 磁铁 a 得电， 拉矫机液压缸实现差动压下夹持住引 锭杆 ， 由电机驱动 ， 将引锭杆输送至结晶器下 口。 通 过生产实践发现 ， 在送引锭杆过程中 ， 若 8个流 4 0 个拉矫机同时动作送引锭杆时 ， 检测液压系统冷坯 压力 P I 压力在 8 1 5 ． 7 M P a 范围内波动，直至 4 O 个拉矫机液压缸全部压下时冷坯压力 P l 恢复至系 统设定值 1 5 ． 7 MP a ， 引锭杆在拉矫机内会出现打滑 现象 ， 导致引锭杆跟踪位置滞后 ， 影响生产节奏 。 2 ． 2 开机 时铸坯下滑 技 术 改 造 一 3 1 天舜， 豢 管 1 5 ； ．7．MP 1a 1 2 2 l 5 DN40 1 4 】 1 i 2 3 4 1 I 3 0 Y V H P D N 6 l 5 卜 1 1 M P aI 1 6 1 DN4 0 1 2 7 1 7 1 DN4 0 1 ．单向阀； 2 ． 止回阀； 3 ． 高压球阀； 4 ． 电磁换向阀； 5 ．插装阀； 6 ． 控制盖板； 7 ． 插装减压阀； 8 ． 单向阀； 9 ． 控制盖板； 1 0 ．插装溢流阀 1 1 ．控制盖板； 1 2 ． 测压接头； 1 3 ． 测压接头； 1 4 ． 电子压力开关； 1 5 ． 比例溢流阀； 1 6 ． 高压球阀； 1 7 ． 控制盖板 图 1 改造前拉矫机调压阀台示意图 开机时单流拉矫机油缸压下控制阀组 的控制 过程 引锭杆 由 1 3号拉矫机液压缸冷坯压力 P 1 压下保持其位置状态 ， 开机起步后 ， 拉矫速度 由 0 ． 2 m ／ m i n逐 步升至 1 ． 1 r r d mi n ； 在拉坯过程中 ， 引锭杆 经过 4号拉矫机后 ， 4号拉矫机压下控制阀组 见 图 2 电磁换 向阀 1电磁铁 a得 电 ， 切换至冷坯压 1 ． 电磁换向阀； 2 ． 电磁换向阀； 3 ． 叠加式单向节流阀 4 ． 排气 阀； 5 ．单 向阀； 6 压 力传感器 ； 7 溢流阀 力 P 1 ， 电磁换向阀 2电磁铁 a得电 ， 液压缸压下 夹 持引锭杆 ， 有电机减速机驱动实现拉坯 ， 同时 1号 拉矫机压下控制阀组 电磁换 向阀 1电磁铁 a 得 电， 切换为冷坯压力 P I ， 电磁换 向阀 2电磁铁 b得电 ， 1 号拉矫机液压缸上升 ， 夹紧辊抬起 ， 逐次类推 ； 热坯 拉至 1 号拉矫机时，电磁换 向阀 1电磁铁 b得 电， 切换至热坯压力 P 1 ， 电磁换向阀 2电磁铁 a 得电 ， 1 号拉矫机液压缸压下。 在开机生产时 ， 8个流 1 号～ 5号拉矫机油缸压 下控制阀组同时进行压力转换 时 ，冷坯压力在 7 ～ 1 5 ． 7 MP a 之间波动 。压力波动较大时， 油缸夹持力 不够 ， 造成引锭杆突然下滑一段 ， 同时热坯随之 下 滑。当下滑距离超过 3 c m时 ， 极易造成漏钢事故 ， 对设备造成严重损坏 ， 影 响正常生产节奏 ， 给公 司 带来巨大经济损失 。 2 ． 3 铸坯不圆度超差和 内部裂纹 热坯压力 由图 l中的比例溢流 阀 1 5在 0 ～ l O v范围内通过 P L C控制调整 ， 根据生产需要 自动输 入不同的电压值来设定 热坯压力 。压力开关 1 4 ．2 带模拟量输出， 输出量折算成压力值后同现场 实际值校正。 图2 改造前拉矫机升降控制示意图 由图 3比例溢流 阀 l 5的压力曲线可知 ，它的 一 3 2 一 技 术 改 造 2 E S m 一 方 ／ 圆坯拉矫机液压系统改造 善 出 口 压力等级 2 0 0 MP a 内外 一 ， r一， r ’ 。 【 J l 0 2 O 3 U 40 5 0 6 U 7 U 8 0 9 0 l 0 0 设定值 ／ ％ 图 3 比例溢流阀 1 5压力 曲线 调整范围下限在 0 ． 8 ～ 1 ． 5 MP a ，调整下限是 由比例 溢流阀本身性能所决定的。 在生产圆坯时所需热坯压力 P ， 需要在 0 ． 8 ～ 1 ． 5 MP a范 围内调整． 在生产 圆坯 时 ， 热坯压力最小 可 稳定控制在 1 ． 2 MP a ，而在 0 ． 8 ～ 1 ． 2 MP a之间调整 时波动大 ， 无法实现稳定控制。 由于热坯压力过大 ， 拉矫机油缸压下时铸坯变形 ，导致不圆度超差 ， 产 生 内部裂纹等铸坯质量缺 陷， 给公司造成巨大经济 损失。 2 ． 4 升降控制阀组安装位置存在安全 隐患 拉 矫机升 降控 制阀组在其本体 油缸上安装 ， 在生产时 由于拉矫机所处环境温度过高 约在 1 5 0 ℃左右 ， 液压元 件极 易老化 ， 发生泄漏 ， 致使 拉矫 机液压升降控制系统极其不稳定，容易发生液压 油泄露及着火事故 ，造成设备严重损坏 ，甚 至报 废 ， 增加 了设备 的维护成本 ， 制约正常生产 的顺利 进行。 3 改造方案 通过以上分析可知 ， 送引锭杆打滑和开机时铸 坯下滑两个问题都是 由于冷坯压力 P 1 不稳定所造 成 ， 问题 可合并解决 ； 铸坯不 圆度超差 和内部裂纹 是 由于热坯压力 P 2 小压力范 围内调整 时波 动大 ， 无法实现稳定控制所造成 ；阀组安装位置需要外 移 。具体改造方案如下 3 ． 1 冷坯 压 力稳 压 改造 经过现场论证分析计算 ， 在拉矫机液压系统重 新设计及配管施工时 ，在 4 0个拉矫机油缸上腔 A 口至升降控制阀台 A口之间增加 每个油缸增加 1 组 2 L的活塞式蓄能器 1 3 ， 如图 4所示 ， 共计 4 O组 蓄能器 。 技 3 ． 2热 坯 压 力 调 压 阀 组 改 造 如图4 所示 ， 在每个升降控制阀组上串联一组 比例减压阀 7 ， 共计 4 0组。该比例减压阀 7通过输 入 0 ～ 1 0 V控制电压 ， 设定不同的热坯压力 ， 测试时 与压力传感器 1 4的模拟输出的压力值进行校正 ， 调节范围设置为 0 ． 5 ～ 5 MP a 。 3 ． 3 油缸升降控制阀组外移改造 拆 除 4 0台拉矫机 液压缸上面 的升降控制 阀 组 ， 留出压下缸上腔 A 口 和下腔 B口 连接管接 头 ， 将升降控制阀组串联到压力控制 阀台上 ， 安装 至工况环境较好的指定位置， 保证了液压缸升降控 制系统的稳定性。 从改造方案和生产现状得知 ， 拉矫机液压系统 改造要保证 以下 4点 1 液压系统控制元件的安装位置要满足其工 况环境要求。 2 压力动态响应要满足工艺生产要求。 3 发生事故时要保持一定压力 ， 既能压住铸 坯 ， 又不能压得太死 即变形太大 。 4 降低生产成本。 改造后 的拉矫机液压系统原理见图 4。 4 拉矫机液压系统改造后使用效果 4 ． 1 冷坯压力稳压改造使用效果 冷坯压力稳压改造完成后 ， 在送引锭和开机铸 钢过程中 ， 4 0个拉矫机液压缸同时压下时， 每个拉 矫机油缸通过蓄能器补充压力 ， 保证了在液压缸压 下动作时压力稳定 ， 解决 了送引锭打滑 、 开机铸钢 时铸坯下滑问题， 避免了生产事故的发生， 节约了 生产成本， 保证了生产节奏的顺利进行。 4 ． 2热坯 压 力调 压 阀组改 造使 用效 果 热坯压力调压 阀组改造完成后 ， 在生产 圆坯 时，热坯压力调整满足了工艺生产的使用要求， 很好地控制了铸坯的外形尺寸， 不圆度满足供货 要求 ， 铸坯 内部质量大为改观， 提高了铸坯成材 率 。 4 ． 3 油缸升降控制阀组外移改造使 用效果 通过油缸升降控制 阀组外移改造 ， 很好地解决 了高温对液压控制阀组所造成的影响 ， 延长 了液压 件的使用寿命， 使得液压系统运行稳定、 可靠， 避免 了火灾事故的发生， 节约了备件费用， 为工艺生产 长周期稳定顺行提供了设备保障。 术 改 造 一 3 3 一 加 8 4 O 天Ii牵 客 管 4 ． 高压球阀； 5 ． 单向阀； 6 ．单向阀； 7 ． 比例减压阀； 8 ． 电磁换向阀； 9 ． 叠加式单向节流阀； 1 0 ． 电磁换向阀； 1 1 ． 电磁换向阀； 1 2 ．单向节流阀； 1 3 ． 蓄能器； 1 4 ． 压力传感器； 1 5 ． 钡 0 压接头； 1 6 ．高压球阀； 1 7 ． 高压球阀 图 4改造后拉矫机液压 系统示意图 5 结束语 通过对拉矫机液压系统的成功改造 ， 工艺所需 的冷坯压力、 热坯压力动态响应和其控制精度都得 到了大 幅度提高 ， 解决 了送引锭杆打滑 、 开浇时引 锭杆下滑 、 生产时圆坯不 圆度超差等 问题 ， 设备可 靠性得到了进一步增强 ， 而设备运行成本和维修成 廿 0 34 一 本也显著下降。 参考文献 [ 1 】 路 甬祥． 液压气动技术手册[ M] ．北京 机械工业 出版社 ， 2 0 0 2 ． [ 2 ] 陈中凯 ．异 型坯连铸机拉矫机液压系统分析与改进 [J 】 ． 流体传动 与控制 ， 2 0 0 4 5 9 ． 技 术 改 造 ] ． ●． _． _ ]