冷轧厂酸洗机组3号横剪大流量中高压液压系统设计方案探讨.pdf

j 4 一 宝钢技术 1 9 9 6年第 6期 ‘； i， ⋯； ； 问题讨论 ； {j E 冷轧厂酸洗机组 3号横剪大流量 中高压液压系统设计方案探讨 裘 嗣 明 设 计 研 究 院 年 Z 摘要在宝钢 2 0 3 0 m m冷轧厂酸洗机组中． 为7 满l足厚规格 I F钢的生产． 拟将 燎肴的气动式剪切机改成液压式剪切机 。 为此 ， 设计了一套 中高压太流量的液压 系统 以满足 3号横剪大剪切 力 最 高达 7 0 0 k N 和快速 剪切 3秒／ 次 的 需要 。 由 于采 用 了 蓄能器增速 回路 和二通 插装 阀控制技术 ． 使 该液 压 系统较 传统 的 剪切机液压 系统具 有响应 速度快 、 体积 小 、 重量轻 、 发 热少和降低 电机能耗等优点 。 关键 词 竺查垫璺 液压系 统 蓄能 器增速回路 二通插装阀 On t h e D e s i g n o f Hi g h F l o w a n d Me d i u m Hi g h P r e s s u r e Hy d r a u l i S y s t e m f or Not 3 Cr o s s S he a r o n CRM Pi ck l i ng Li ne Q ／ “S i mi n g De s i g ni n g Res e a r c h I a s t i t a t e ABS T RACT I n o r d e r t o me e t t h e n e e d o f p r o d u c i n g t hi c k I F s t e e 1 s h e e t ． t he p n e uma t i c C R O S S s he a r o n t h e p i c k l i n g l i n e o f B a o S t e e I 2 0 3 0 mm c o l d r o l l i n g mi l 1 ． wi l l b e r e v a mp e d t o t h e h y d r a ul i c p o we r e d The r e f o r e， a me d i u m hi g h p r e s s u r e a n d hi gh f l o w h y d r a u l i c s y s t e m h a s b e e n d e s i g ne d t o me e t t h e r e q u i r e me n t s o f l a r g e C U t ． t i n g f o r c e Ma x ．7 0 0 k Na n d h i g h c u t t i n g s p e e d 3 s e c o n d s ／ t i me ／ o r No ．3 c r o s s s h e a r ． Co mpa r e d wi t h t r a d i t i o n a 1 h y d r a u l i c s y s t e m f o r c r o s s s h e ar 。 t h i s o n e i s n o t e d f o r i t s f a s t r e s p o n s e， s ma l l v o l u me I l i g h t wi g h t ． 1 o w h e a t g e n e r a t i on a n d l o w p o we r c o n s u mp t i o n h y u s i ng a c c umu l a t o r s p e e d i n c r e a s i n g c i r c u i t a n d t h e t e c hn o l o g y o f c o n t r o l c a r t r i d g e v a l v e ． Ke y W o r d s Pi c k l i n g l i n e Cr o s s s p e e d i n c r e a s i n g c i r c u i t Ca r t r i d g e v a l v e 1 前言 茬嗣明莳理工程师宝山锕镑 集团 公司设计矸宛院 邮 编z 0 1 9 0 0 s he a r Hy d r a u l i c s y s t e m Ac c u mu l a t o r 在宝钢 2 0 3 0 mm 冷轧厂酸 洗机组 出口 段中， 有一台德国西 马克公 司 S MS -计制 造的气动式剪切机 3号横剪 ， 用于分卷、 切 除焊缝 、 取样和 切废 工 作。 由于德方原 设计上 维普资讯 1 9 9 6年 第 6期 宝钢技术 的 缺陷和 气 动式 剪 切 机 固有 的缺 点 ， 3号 横 剪 经改善 后勉 强能 够维 持普通钢 板 的 生产 。 近来 ， 宝钢 集团 公司为 了占领市场 、 增 加效 益 ， 不 断增 加 “ 高 难 度、 高 附加 值 产 品 的 生 产 。其中 ， I F钢 无 间隙原子钢 就是 公司“ 双 高 产 品中的大 宗产 品 。I F钢 的强 度 比普 通 钢 略低 ， 但 由于其韧性 比普通钢大 一倍 以上 ， 剪切 时切入 深度 增加 ， 所 需的剪 切力 也 比普 通钢的剪切 力太一倍 。 为此 ， 酸洗 机组 在生产 I F钢 时 ， 3号横剪的气动离台 器不 堪重 负 ， 不 能有效地切断带钢 ， 并且故障频繁， 因此必须 对该剪切机进 行改造 。 2 改造 方案和 主要 设计参数 的确定 基 于上 述原 因 ， 我 们将 3号横 剪 改为液 压式横 剪 见图 1 。为了剪切厚规格 的 I F钢 板 最厚 5 ． 7 mm ， 液压 缸的最大工 作推 力为 7 0 0 k N。 由于受 生产节奏 的限 制 ， 每个剪 切动 作 液压缸往返 1次 都必须在 3 S内完成 。 图 1 液压 式横 剪结构示意 图 1 一 液压缸 2 一 推秆} 3 机架 F 4 一 滑动刀架4 5 一 导轨 F 6 连秆} 7 一 直角摇秆F 8 一 限位开关 设计 液压 缸的工作压 力 1 4 MP a 液压缸尺 寸 2 5 0 mm／ 1 8 0 --1 5 0 mm 因每个 剪切动作 必须在 3 s内完成 ， 扣 除 液压 缸往返 所 需的 缓冲和 换 向时间 ， 液 压缸 每次 动作 的净时间是 1 ． 6 5 s 。 2 5 0 ／ 1 8 0液压 缸 的往 返速 比是 2 ， 故 液压 缸每 次往 返 的 净 时间 各为 1 ． 1 s和 0 ． 5 5 s 。 计算液压缸工作所需的流量 Q 1 5 D0 S ／ t 1 5 3 ． 1 4 2 ． 5 1 ． 5 ／ 1 ． 1 4 0 1 L／ rai n Q 流量 ， L／ mi n D 液压缸 内径 ， d m s 液压缸 行程 ， d m f 行程时 间 ， s 经计 算 ， 剪切 力 随被 切 板材 的厚 度和 材 质 的变化 而变化 2 0 0 7 0 0 k N ， 工作压 力也 相应随之变 化 4 ． 1 ～ 1 4 ． 3 MP a 。 酸洗 机组 生产时 ， 绝大 部分 情况 下 ， 3号 横剪在每个 工作周期 内剪切 1 ～4次 。 工作周 期是 由进 入酸洗机组 的钢卷大 小及 表面质量 等 因索决 定的 ， 一般为 1 5 5 3 0 6 s 。取最小值 1 5 5 s作为 液压缸 的工作周期 时间 。 绘制 液压缸 的流 量循 环图 图 2 I作 周 期 流 量 循 环 囤 由上 可 见 ， 液 压缸在 大部 分 时 间 内不 动 作 。 为此 ， 该 液压系统采用蓄能器增速 回路 和 定量泵加卸 荷阀的供油方式 。 3系统设计 整个 液压 系统设计 分为 液压 站 、 传动 块 和手动块三 个部分 。 3 ． 1 液压站 由于 3号 横 剪有 切除废 料 的工况 ， 它 在 一 个 周期 内的最大 剪切次数 可达 8 ～ l O次 。 为 此 ， 设 计 液 压 缸 动作 时 所 需 流 量 的 8 0 3 2 0 L／ mi n 由液 压泵直 接 提供 ， 2 0 8 0 L／ rai n 由蓄能器补充。并且该液压系统的工作 压 力应能满足 7 0 0 k N 剪切力 的要 求 。 该 系 统 中 的 液 压 泵 选 用 VI C KER S 4 5 2 0 V 双联 叶片泵 ， 其最大 输出压力／ 流量为 1 7 ． 2 M P a ／ 2 8 0 L／ rai n 2 0 ． 7 M P a ／ 6 O L／ mi n ， 由一台 9 0 k W 、 1 5 0 0 r ／ mi n的三相异步 电动机 维普资讯 j 6 襄嗣明 玲轧厂酸洗机组 3号 横剪大流 量中高压液压系统设计方 案探 讨 驱 动 通 过 3台 3 5 1蓄 能器 并联 的方 式 ， 提 高 液压系统的瞬时流量和吸收系统冲击。每台 蔷能 器都 设有手 动放泄 阀和 安全阀 ， 蓄能 器 的 充氮压力 为 8 MP a 。 其 中， 高 压 小流量 泵 的输 出压力 由一 个 电磁溢流／ 卸荷 阀调定， 设定值为 l 5 MP a ； 低 压 大流量泵的输 出压力 由一个 具有 压力控制 功 能 的 N G2 5二 通 插 装 阀调 定 ， 设 定 值 为 1 4 MP a 。 同传统 的电磁溢 流阀相 比， 二通插装 阀不 仅更适合 在高压大 流 量下 工作 ， 并且 还 具 有 升压速度 快、 调 压精 度 高、 流 阻损 失 小 、 无 泄漏等优 点 。 在 蓄能器组 的前端 设 有压 力继 电器 ， 使 系统 压 力保持 在 1 4 ～1 5 MP a之问 当开始剪 切时 ， 操 作室发 出的剪 切信 号使 电磁溢 流 阀 的 1 DT 和 2 D T 励磁 ， 双 联 叶 片泵分 别 升 压 至 l 4 MP a和 1 5 MP a 。剪 切动作完成后 LS 1 发讯 ， 1 DT， 2 D T 失 电， 双 联 叶 片 泵处 于 卸 荷状 态 。这时 ， 若系统压力 1 4 MP a ， 2 DT 励 磁 ， 系 统快 速升 压 至 1 4 MP a ， 这 时压 力 继 电 器动作 ， 2 DT失 电， 1 DT励磁 ； 当系统 压力 升 至 1 5 MP a时 ， 压 力 继 电 器 动 作 ， 1 DT， 2 DT 均 失 电， 双联 叶片泵处 于卸荷状 态 ； 在 系统 压 力 由 1 5 MP a降至 1 4 MP a时， 1 D T励 磁， 至 系统升压到 1 5 MP a时失电。这样 ， 在保证系 统压 力的 情况下 ， 电机 一泵系统处 于最经 济 的状态 ， 大大地降低 了系统 的发 热 。 此外 ， 液压站 内油液 的油温 、 油 位等 参数 都受 到 系统 的监控 ， 并能 合理地调 节 在一 个 合理的范围内。 3 ． 2 传动块 在 液压 缸的进 油路 上并 联一个 安 全 阀 ， 用于液 压回路的过载保护 。由于 液压缸工作 时需 要 高压 和 大流 量 ， 设 计 采 用 4个 NG2 5 带可调节行程限制器二通插装阀组成方向一 流量复 合控 制 回路 ， 它与 使 用精 阀结 构 的传 统回路 相 比具有下列优点 1 传动块 四通块 结构紧凑、 体积小 、 重量轻 。阀块布置如 图 3所示 。 所有控 制 阀件 插 装在 2 4 0 mm2 4 0 mm 1 8 0 mm 的阀块上 ， 共重 9 2 k g 。若采用传统 滑 阀结构 的控制 阀 见图 4 ， 由于大 流量 、 大 通径 而只能 采用板式连接 ， 1个 电液 换 向阀、 4个 流 量 控制 阀、 4个液 控 单 向阀 都 安装 在 6 0 0 mm 3 0 0 mm 2 0 0 mm 的 阀 块 上 ， 重 达 5 6 0 k g。 图 3 传动闼块布置 图 图 4 侍 统控 制 回 路 2 响应速 度快 ， 换 向j 巾击 小 ， 无泄漏 。 由二通插 装 阀组合成 的四通方 向一流量 控制 回路 ， 响应速度 比电液换 向阀快一倍 加 之 采 用 了缓 冲 式 阀芯 及锥 阀 本 身 的结 构 特 维普资讯 1 9 9 6年第 6期 宝钢技术 点 ， 使 雅 个 控 制 回 路 换 向 冲击 小 ． 并 可达 到 无 泄漏 控制 3 ． 3 手 动块 为 了满足 3号 横剪更换 剪刃和调整剪刃 闻隙的需 要 ， 该 液 压系统 还 设有一 个手动 操 作 回路 。设计 采用通径 1 6 mm 的 叠加 阀组 ， 安 装在 3 号 横剪的传动侧 ， 以便 于操 作 。 4 结束语 此 3号 横剪 的 液压系 统 与 1号 、 2号 横 剪的液压系统相 比具有 以下优点 1 采用 了蓄能器 增逮 回路和增 大 了液 压缸 的活塞 直径 ， 使得工 作时剪 切速 度快 ， 剪 切力 大 。 2 运用二 通插装 阀控 制技术 对系 统进 行压 力和 方向一流量控 制 ， 具有静 、 动态性能 好 、 响应逮度快 焉 构紧凑 、 无泄漏等优 点 。 3 在机旁增设手 动操 作回路 ， 便于在更 换 剪刃和调 整剪刃间隙时操作。 4 采用双联 叶片 泵卸荷 阀， 并设置蓄 能器 作为辅 助动力 源的供 油方 式 ， 可减 少 电 机能耗并降低系统的发热量 。如采用 比例溢 流 阀来 控制 液压缸 的工作 压力 ， 则 可根 据 被 切板材的材质和厚度来调节和选择液 压缸不 同 的工作 压力 ， 使之进 一步减少 电机 能耗 和 降低系统发热 。 编辑龚根生 收精 日期1 9 9 6 年 5 月 2 2日 上 接 第 5 3页 甘菲芳 获得 奖励奖 的作者有 朱仁 良、 曲惠敏 、 7 获奖 论文作 者及撰 稿积极 分子 的 奖 甘 芳 、 张耀璜 、 马恩凯 、 刘 朝 、 孙 全社 、 袁明 状与奖金 ， 将于年底 前发 放 。 并对参与 评选 的 生 、 张卫平 、 毛方仁 。 读者发放 百花奖。 撰稿积极分 子 宝钢技术 编辑部 维普资讯