全液压热矫直机的结构特点及应用.pdf

总 第 1 6 1 期 2 0 1 6年第3 期 山西冶金 S HANXI ME T AL L URGY T o t a l 1 61 No． 3，2 01 6 D OI 1 0 ． 1 6 5 2 5 0 ． c n k i ． c n 1 4 - 1 1 6 7 ／ ff ． 2 0 1 6 ． 0 3 ． 3 4 全液压热矫直机的结构特点及应用 宋凯 ， 肖 川 太钢集团临汾钢铁有限公司， 山西临汾0 4 1 0 0 0 摘要 详细介绍临钢 中板厂十一辊全液压矫直机的结构和技术特点， 并指出目前所存在的问题和改进方向。 该热矫直机结构简单、 矫直精度高， 可极大地改善钢板的表面质量。 关键词 全液压热矫直机结构特 点 中板 生产线 中图分类号 T G3 3 3 ． 2 3 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 2 1 1 5 2 2 0 1 6 0 3 0 0 9 1 0 2 热矫直机是中厚板生产线的重要设备 ，其结构 和技术特点决定钢板的矫直效果。太钢集团临汾钢 铁有限公司 全文简称临钢 中板厂十一辊矫直机于 2 0 1 1 年投用 ， 全套设备由太原重工提供 ， 具有液压 A GC辊缝调节 、 液压弯辊 、 倾动 、 倾斜及边辊调整等 多种矫直功能， 可有效消除中厚板的三维板形缺陷。 该矫直机矫直钢板的规格 厚 宽 长 为 6～6 0 mm x 1 5 0 0～3 3 0 0 m l n3 0 0 0～3 3 0 0 0 mm， 矫直钢 板温度为 2 5 0～8 5 0℃， 矫直钢板冷态下最大屈服强 度约 8 5 0 M P a ， 最大矫直力 单向 为 3 0 0 0 0 k N 。目 前， 该矫直机以生产各种不锈钢、 船板等特殊板材为 主， 具备多道 、 往复矫直功能。 1 热矫直机的主要特点 1 液压伺服调节辊缝， 操作简单、 灵活， 有超载 保护。 2 液压调节系统允许在矫直全过程中进行高度调 节、 摆动调节 、 倾斜调节、 辊缝 决速闭合和打开等多个 方式的位置调整； 辊缝控制在所有矫直阶段都有效。 3 通过液压缸调节剖分式上压力框架实现上矫 直辊的预弯变形 。 4 通过液压马达和蜗轮减速机调节入 口和出 口 的下矫直辊位置高度，通过调节出口矫直辊位置提 高钢板的平直度 。 5 机架辊被单独安装在 中间框 架底座上 ， 由齿 轮电机驱动 ，用于在矫直辊和 出人 口辊道之间的钢 板输送。 6 热矫直机的设计满足下列标准 单道次与多 收稿 日期 2 0 1 6 - 0 3 1 0 第一作者简介 宋凯 1 9 8 1 一 ， 男， 于临钢 中板厂从事液压技 术管理工作 ， 工程 师。 道次矫直 包括反 向矫直 高强度 的钢板 ， 钢板塑性 变形率在 6 0 ％ 8 0 ％； 快速压下调整 8 m m／ s ， 可缩短 钢板品种规格频繁变化时的调整时间[ 。 7 微张力传动控制系统通过双电机的分组传动 控制部分实现矫直过程 中的微张力传动控制 。在厚 板领域 ， 通过微张力控制改善接轴受力状况 ， 消除扭 矩峰值。对薄规格 中板矫直过程 中张力 、 摩擦力 、 延 伸率之间的关系的研究表明张力使板材延伸率达 0 ． 1 ％ ～0 ． 3 ％， 可有效改善板形 ； 在 中厚板矫直过程 中， 张力作用于多个连续的、 动态的弯曲单元， 此时 张力是由矫直辊速度差产生的 ， 其张力大小与机型 、 板厚、 摩擦力、 压弯量等因素有关 ， 将其精确计算为 基础的矢量控制可达到对矫直机的张力控制 。 2 热矫直机主要设备的构成 十一辊矫直机主要设备包括传动系统、机架本 体部分 、 快速换辊装置、 电器系统及液压系统等。 2 ． 1 传动系统 主传动部分 由主电机 、 减 速机 、 齿轮机座及万 向 接轴等组成。 传动系统由两台6 0 0 k W交流变频电机 通过安全联轴器、 减速机、 齿轮机座、 万向接轴、 工作 辊装置使设备转动运行。 2 ．2 机架本体部分 本体部分 由机架装配 、 液压压下装置 、 对开梁装 配、 辊系 、 边辊调整装置 、 机架辊装置 、 左右侧导板 、 水冷却系统、 指示器 、 限位装置 、 联轴器支撑 、 平台及 梯子、 机上配管等组成。 2 ． 2 ． 1 机架装配 机架为预应力框架焊接结构，由两个上横梁、 两 个中间框架 、 一个下机架、 四根预紧拉杆 、 八个螺母等 组成。通过超高压油泵给压力油 ， 使 四个预紧拉杆受 山西 冶 金 E ma i l s x v i b i b 1 2 6．c o m 第 3 9卷 拉伸长 ， 再通过螺母锁紧， 实现机架的组装和预紧。 2 ． 2 ． 2 液压压下装置 液压压下装置采用 四个 带位移传感器 的 AG C 缸实现压下动作 。 压下机构的作用是 通过调整上排 矫直辊 ， 达到辊缝调整的要求 ； 通过对入 口侧和出 口 侧 的两个压下缸进行单独调整或 同步调整 ，实现上 辊系沿矫直方向前后或左右的倾动 。 2 ． 2 ． 3 对开梁装配 对开梁装配 由左右压力框架 、 弯辊缸 、 阻尼缸 、 偏心轴 、 张力板 、 芯轴 、 拉杆 、 中间轴等组成。上辊系 由液压锁紧弹簧被 固定在左右压力框上 ，通过 回拉 缸带动动作。弯辊时由弯辊缸驱动弯辊机构使左 右 压力框架绕中间轴转动 ， 实现上辊系的预弯辊动作。 2 ． 2 ． 4 机架辊装置 机架辊装置由机架辊 3 0 Mn 2 、 齿轮电机 、 齿 轮 箱和导板架等组成 ， 前后各 2根 ， 位于机架入 口和出 口侧 ， 处于矫直辊与辊道之间 ， 用于连接辊道和矫直 机 ， 顺利导人 、 导出钢板。 2 ． 2 ． 5 左右侧立导辊 左右侧立导辊用于横向导进钢板 ，避免钢板损 伤 机架 。 2 ． 2 ． 6 冷却水系统 冷却水 系统用于工作辊 、 剖分梁 采用浊环水 及液压站 、 稀油润滑站 采用净环水 的冷却。 2 ． 2 ． 7 机上管路 机上管路主要 由液压配管 、 油气配管 、 干油配管 及冷却水 配管组成 。 液压配管包括压下平衡管路 、 液 压压下管路等。 液压管路采用不锈钢材质 ， 所有机上 配管管夹均采用铝制品。 2 ． 3 快速换辊装置 为了实现辊系的在线快速更换 ，在非传动侧安 装有快速换辊装置。该装置包括万 向接轴夹紧装置 和机外换辊装置。万 向接轴夹紧装置采用液压缸驱 动结构， 换辊时万向接轴能够准确定位， 使工作辊与 万 向接轴 的连接与脱开准确 、 迅速。 2 ． 4 电器系统 工控机与 P L C采用 工业 以太网通讯 ， P L C与所 有变频器和远程从 站采用 P RO F I B U S D P进行通讯 和数据交换 。基础 自动化控制装置选用进 口元件 ， P L C采用西门子 的 S 7系列产品。 2 ． 5 液压系统 所有原件均采用力士乐产 品，中间管道使用不 锈钢管道。主要液压缸均采用国内外名牌产 品。 3 热矫直机的 AGC系统 四个 A G C液压缸伺服 控制 系统采用 由太重 开 发的专有闭环控制器。该闭环控制器原理为 四个控 制板分别独立控制 四个伺服阀，四个伺服阀再分别 控制四个 AG C液压缸 ， 中间通过背板连接完成与主 板的通讯。 四个控制板与主板可以同时通讯 ， 通讯 时 问为 2 m s ， 整个控制器内部闭环调整时间为 2 0 m s 。 伺服控制系统在闭环控制时其静态指标如下 压下 速度 为 8 1 0 mm ／ s ， 加速度 为 5 m ／ s ， 同步大行 程压下控制精度为 0 ． 1 mm。 伺服控制系统在闭环控制时其动态指标如下 0 ． 1 m m 阶跃 9 0 ％时响应时间为 4 5 ms ，单缸扰动负 载 6 0 0 t 时 0 ． 1 mm振幅恢复时间为 1 2 0 ms 。 根据边浪情况人工输入预设定参数模型，压下 系统按照此数值 自动设定左右辊缝 ，同时也可人工 干预设定此功能。 4 热矫直机的工艺在线系统 矫直二级模型及 自动化系统作为第三代矫直机 的重要特征 ， 是矫直技术和矫直理论的载体 ， 是提高 矫直效率和矫直质量的重要手段 ，也是矫直机先进 性的重要标志。矫直 自动化系统功能 的有效实现是 基于矫直二级模型的良好运行。 矫直二级模型及 自动化系统的作用是 提高矫 直工艺参数的准确率和一次矫直率 ；提高头尾矫直 质量， 降低板材内在的残余应力； 提高对设备的保护 能力 ， 有效扩大设备能力 。 5 热矫直机在临钢中板生产线的应用 目前 ，此矫直机在 临钢 中板 生产线 的应用显 示 ，全液压 热矫直机与 以前 的电动压下矫 直机相 比， 结构简单 、 矫直精度 高 ， 大大改善 了钢板 的表 面 质 量 ， 提高 了市场竞争 力 ， 更好 地适应 了新产 品的 开发 ， 但也存在一定 的问题 。其辊 系使用寿命仅能 达 到 1 0 0 0 t 左右 ，远远低于设计 的 3 0 0 0 t 的使用 寿命 ； 辊系中支承辊经常发生轴 承抱死后对工作辊 的划伤 ； 在生产特殊板材时常出现 因工作辊粘钢而 影 响表面质量 的情况 ； 工作辊 和支承辊难 以承载最 大矫直力 的要求。这些问题的出现大大影响 了新产 品的生产和开发 ，增加了工人 的劳动强度和备件费 用 的支 出， 需要不断深入研究后得以改进。 下转 第 9 5页