冷连轧机组液压管路的安装、酸洗与循环冲洗.pdf

液 压 气动 与 密 封 ／ 2 0 1 2年 第 5期 冷连轧机组液压管路的安装、 酸洗与循环冲洗 辛静泰， 张 强， 甄永富， 刘 杰 西安重型机械研究所有限公司， 陕西 西安7 1 0 0 3 2 摘 要 该文 以攀华 1 4 5 0五机架 冷连轧机组为例对液压 系统 中管路的安装 、 酸洗与循环 冲洗进行了比较详 细的介绍 ， 通过分析给 出了 一 些计算公式及经验参数。 关键词 管路酸洗 ； 循环冲洗 ； 雷诺数 ； 沿程阻力损失 中图分类号 T H1 3 7 ． 8 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 2 0 5 0 0 6 4 一 o 3 I n s t a l l i ng ， Pi c k l i n g a n d Ci r c u l a t i o n F l u s h i n g o f Hy d r a u l i c Pi p i n g o f Ta n d e m Co l d M i l l X I N J i n g - t a i ， Z H AN G Q i a n g ， Z HE N Y o n g - f u ， L I U 船 C h i n a N a t i o n a l H e a v y Ma c h i n e r y R e s e a r c h I n s t i t u t e ，X i ’ a n 7 1 0 0 3 2 ， C h i n a Ab s t r a c t I n t h i s p a p e r , b a s e d o n t h e 1 4 5 0 fi v e s t a n d t a n d e m c o l d mi l l o f P a n Hu a G r o u p ， i n s t a l l a t i o n o f h y d r a u l i c s y s t e m p i p i n g ， p i c k l i n g a n d c i r c u l a t i o n fl u s h i n g w e r e i n t r o d u c e d i n d e t a i l an d s o me c a l c u l a t i n g f o r mu l a s a n d e mp i ri c al p a r a me t e r s a r e g i v e n thr o u g h a n a l y z i n g ． Ke y wo r d s p i p e p i c k l i n g ； c i r c u l a t i o n fl u s h i n g； r e y n o l d s n u mb e r ； f r i c t i o n d r a g l o s s U 刖 吾 攀华 1 4 5 0五机架 冷连轧机组前 四机架为 四辊机 型， 末架为六辊机型。机组的液压系统包括 液压高压 系统 、 液压传动系统、 焊机液压系统、 C P C液压系统。其 中液压高压系统用于控制 5个机架的液压压下 、 弯辊 、 中间辊横移 ， 系统的清洁度要求 N A S 6级[ 7 1 ； 液压传动系 收稿 日期 2 0 1 1 - 1 2 0 5 作 者简介 辛静 泰 1 9 8 1 一 ， 男 ， 陕西西安人 ， 工程 师， 主要从事流体控 制 技术方面 的研究工作。 统有 2 0 0多个 回路 包含多个 比例回路 ，连 同 8个 C P C液压系统， 清洁度要求均为 N A S 7级iv 1 。 该机组液压 系统 回路多 、 管线长 ， 需要合理的安装 、 酸洗及循 环冲 洗 ， 这些直接影 响到整个机组以后调试 、 生产运行的顺 利进行。 1 管道的加工与安装 为保证管道的质量 ，管道的来料规格必须依照设 计的要求进行严格核查 ， 不合格的管材不允许使用 。管 道 的加工要采用机加工的办法 ，管道的弯曲一般采用 4 总 结 1 除鳞系统改造增加蓄能器后 ， 除鳞机及轧机可 以同时除鳞 ， 缩短 了每块钢间的间隔时间 ， 花费较小 的 投资使年产量有了大的增长 2 除鳞系统 的压力稳定 ， 钢板表面质量得到了有 效改善， 在成才率得到了极大的提高 ， 产 品的判次判废 大大的减少 ， 减少了钢板 因表面质量判废造成的浪费 。 产生的效益不可估算 ； 3 提高 了产量 ， 在 中国钢铁行业在打趋势下韶钢 有 了自己的立足之本 ， 提高了产品质量 ， 使用户得到了 高 品质高质量的产品 ，韶钢品牌有了更好的形象和 口 碑 ， 对订单及销售有了极大的促进作用 ； 4 除鳞 系统除鳞泵变频控制加蓄能器的控制模 64 式使系统压力稳定可靠 ． 为高效除鳞提供 了保证。 参 考 文 献 【 l 】 罗祯伟 ， 等． 韶钢二轧厂 高压 水除鳞 系统改造方案初 探【 J 】 ． 宽 厚板， 2 0 0 5 ， 1 2 ． 【 2 ] 李世蓉． 热轧板带高压水除鳞效果的分析【 J 】 ． 金属加工， 2 0 0 6 ， 6 ． [ 3 ] 陈应耀 ， 等． 梅山热轧厂除鳞攻关【 J 】 ． 钢铁， 2 0 0 2 ， 1 0 ． [ 4 ] 裴学智 ， 等． 安钢 3 5 0 0 m m炉 卷轧机高压水 粗除鳞 系统 问题 分析[ J ] ． 重钢技术， 2 0 1 0 ， 3 ． 【 5 】 约根 福瑞克． 板坯表面高压水 除鳞技术 优化【 C 】 ． 北京 第七 届 2 0 0 9 中国钢铁年会论文集， 2 0 0 9 ． [ 6 】 崔风平 ， 孙玮 ， 刘 彦春 ， 等． 中厚板生产与质量 控制【 M】 ． 北 京 冶金工业出版社 ， 2 0 0 8 ． [ 7 ] 唐 获， 等． 钢铁工业节能减排新技术 5 0 0 0问【 M】 ． 北京 中国科 学技术出版社 。 2 0 0 9 ． Hv d r a u l i c s P n e u ma t i c s＆ S e a l s ， N0 ． 5 ．2 0 1 2 冷弯的方法 ， 管子的弯曲半径为管子外径的 3 ～ 4倍 ， 弯 管段的椭圆率小于 8 ％t2 ] 。管道的切割不允许采用砂轮 锯 ， 切 口要打坡 口及去毛刺。焊接前要清理管子内表面 的污物 。焊接采用氩弧焊或氩弧焊打底电焊填充的焊 接方法 ， 管道内侧焊缝成形光滑无焊渣[3 1 。 2 管路酸洗 液压管路的酸洗一般采用槽式酸洗或在线酸洗两 种方法。槽式酸洗为常规 的酸洗方法， 一般采用脱脂 、 酸洗 、 中和、 钝化 、 干燥 、 涂油工序 。将回路中的管道拆 下。 依次放置在以上各种溶液的槽 内， 槽 内静止溶液与 管道发生化学反应 。除掉管道内的氧化皮 、焊渣等污 物 ，并形成稳定的保护膜 。在线酸洗是将管道组成 回 路 ， 利用酸泵的压力使酸液快速在管路中流动 。管道与 酸液处于动态 的接触 ，因此加快 了酸液在管道 内氧化 皮 中的更新从而加速化学反应 ，还能尽快冲走管道中 脱落的氧化皮同 。 管路在线 酸洗要 采用合理 的工艺流程及 酸洗 回 路 。采用 J 2 O 一 2 2的酸洗液和 J 2 O 一 2 4的涂膜’液【 3 】 可以将 脱脂 、 酸洗 、 中和 、 钝化 4道工序简化为两道 ， 此法因为 工序简单适合在线酸洗时采用。工艺流程大概为 酸洗 泵站的准备 、 组成 回路 、 压缩 空气吹扫 、 水压试验 、 酸 洗 、 水洗 、 涂膜 、 干燥 、 取样检查。以上的酸洗过程必须 连续进行 ， 不能间断。在线循环冲洗时 ， 酸泵 的流量要 足够大， 以保证 酸液管道 内形成紊流 ． 配置回路时不能 太长 ， 要考虑酸泵的压力 ， 使得酸泵的流量基本达到最 大， 泵站的总 回液 口要配置过滤器 ， 以便在清除管路在 酸洗时所产生的杂质。 在线酸洗与槽式酸洗相 比可节省时间 ，酸洗效果 好 。由于在线酸洗不需要二次安装管路 ． 且中间配管不 需要接头 、 法兰 ， 既减少了中间管路的泄漏点又没有二 次安装过程产生 的污染 ，因此大大方便 了后续 的循环 冲洗及生产维护。 3 管路循环 冲洗 管路循环冲洗的作用在于清除管路安装 、酸洗过 程 中管道 中的杂物和残液 ，以防止液压系统中油液的 变质及污染物引起液压元件的卡阻。管路循环 冲洗是 液压系统安装 的关键步骤 ，直接关系到液压系统以后 能否长期可靠运行[3 ] 。 管路循环冲洗分为线外循环冲洗和线内循环冲洗 两个步骤 。线外冲洗介质应与液压系统 以后 的使用介 质相容， 冲洗介质不得损坏系统中的密封 ， 尽量选用低 黏度油品。线外循环冲洗结束后 ， 转人线内循环。线内 循环尽可能采用液压系统 以后使用的介质 。线 内循环 结束后系统不需更换介质 ， 调试结束后直接投人使用 。 3 ． 1 管路 冲洗 流量 管路中的冲洗流速应使油液能够呈紊流状态 。介 质在 内壁光滑管中流动 ， 形成紊流的最小流速为【 1 VO ． 4v ／ d 式中 管道中油液的流速 ； 油液的运动黏度 管道内径。 循环冲洗应以循环 回路中的最大管路 内径计算最 小流速 。依此公式计算出的管道流速， 其雷诺数 R e大 约在 4 0 0 0左右。 此外油液的运动黏度随温度的上升而 急剧下降 ，此时管路 中的油液流速与形成紊流的最小 流速相差越来越大 ， 紊流加剧 ， 管路的冲洗 效果越好 。 因此管路循环冲洗应连续进行 ，循环冲洗的油温不宜 过低 ， 应稳定在 5 0 ℃～ 5 5 c lC 左右。 3 ． 2管路冲洗压力 管路中的冲洗压力应满足冲洗泵站的额定压力大 于管道阻力 ， 使 冲洗泵站的输出流量达到最大值 。在冲 洗循环开始后 ， 逐渐升高冲洗泵站压力 ， 当压力到一定 值后将 出现冲洗泵站压力不能再升高的现象 ，此时的 泵站压力取决于管道阻力。 圆管内流动的液体 ，由于克服黏性力而引起 的压 力损失 ， 称为沿程损失 △ p ， 可按达西公式计算Ⅲ △ p A 等 “ 二 式 中A 沿程阻力系数 ，它是雷诺数 R e和相对粗 糙 度 A ／ d的函数 圆管的沿程长度 圆管内径 管 内平均 流速 p 介质密度 。 当 R e 2 3 0 0时 为圆管层 流 ， A 6 4 ／ Re 。 液压管路均为无缝冷拔管 ， 属于水力光滑管。 水力 光滑 管 区 当 3 0 0 0 R e 1 0 时， A 0 _ 3 1 6 4 e 当 1 0 5 R e 1 0 时， A 0 ． 3 0 8 ／ 0 ． 8 4 2 一 l e ； 雷诺数 Re 可通过如下公式计算『 l j Re V L ／ v 式中 管道平均流速 过流端面的周长又称为湿周 圆管满管流 时 管道内径 流体黏度 。 管路循环冲洗 中，除 了沿程阻力损失还应考虑局 65 液 压 气 动 与 密 --} ／ 2 01 2年 第 5期 部阻力损失 ， 但沿程损失占绝大多数， 故通过沿程损失的 计算 ， 再加上一定的系数就可确定管路中的冲洗压力。 3 ． 3管路 冲洗温 度 油液在流动过程 中因为压差损失会产生热量 ， 由 此引起油温上升。因此在循环冲洗过程中， 一般不需要 对油液进行加热 ，仅依靠油箱管路散热和系统冷却器 冷却就可以在较理想的温度达到热平衡 ，从而达到好 的冲洗效果。系统发热量一般通过以下公式进行计算。 压差损失的发热功率 P H Q A p C Q p AI 冲洗 回路油液温升 AT c p 式中 R厂一 压差损失的发热功率 ； 9 回路流量 ； △ p 管路压降； C 一 介质 比热 ； ．p 介质密度 ； △卜冲洗 回路油液温升。 3 ． 4冲洗 回路 的组成 冲洗回路要根据冲洗泵站 的能力进行设计。总的 原则是 回路宜少勿多， 管路 冲洗顺序由近到远 ， 大管 进小管出。 一 般情况下冲洗泵站 的压力越高 ，冲洗 回路 中允 许串联的管路越长 ； 冲洗泵站的流量越大 ， 冲洗回路中 允许并联的回路越多。此外冲洗 回路 中还要设置过滤 器及采样点 ， 采样点应设在总回油过滤器前。 线外循环时 ， 所有液压阀组要从冲洗 回路 中分离 ， 采用 临时短接管代替液压 阀组组成回路 ； 线内循环时， 系统 中的所有液压 阀组 、 管路均要连接到冲洗 回路中， 比例 阀、 伺服阀要用冲洗板或换向阀替换 ， 线 内循环一 般采用系统泵站供油 ，连 同机上配管 机上配管在油 缸 、 马达接 E l 处短接 一起冲洗 ， 泵站压力 以满足管路 冲洗压力为原则 ， 不宜过高 ， 液压 阀组中的压力 阀调到 最高 ， 流量阀开到最大。如有冲洗循环程序使电磁阀间 隔一定时间 自动换向， 冲洗效果更好 。回路较多的系统 可根据情况分成多组依次冲洗 。 3 ． 5 循环 冲洗 后续 工作 循环冲洗的最终结果 以油液清洁度检验报告为依 据 ， 辅助液压系统清洁度 N A S 8 9级 ， 比例系统 N A S 7 ～ 8级 ， 伺服系统 N A S 5 ～ 7级t6 1 。如果液压系统线外循环冲 洗结束后不能立刻转入内循环， 需排空管 内介质 ， 干燥 管道内部．并通入压力约 0 ． 0 1 ～ 0 ． 0 2 MP a的氮气做为保 护气体[ 2 1 。 4总结 液压系统 的管路酸洗 、循环是液压系统安装过程 中必不可少的部分 ．对液压系统 以后能否持续稳定 的 运行具有非常重要的作用 ，尤其如冷连轧机组液压伺 服 回路较多的系统更是如此。了解液压管路的安装 、 酸 洗与循环冲洗对液压工程技术人员是非常有益的。 参 考 文 献 【 1 】 陈卓如 ， 金朝铭． 工程流体力学[ M 】 ． 哈尔滨 哈尔滨工业 大学 出版 社 ． 1 9 8 7 ． 『 2 1 雷天觉．新编液压工程手册【 M ] ． 北京 北京理工大学出版社， 2 0 0 0 ． [ 3 】 李壮云， 葛宜远． 液压元件与系统[ M 】 ． 北京 机械工业 出版社 ， 2 00 0． [ 4 】 王林． 液压管道流速设计研究f J 1 ． 液压气 动与密封 ， 2 0 1 0 ， 4 ． [ 5 】 蒋威． 液压 系统故障诊断技 术综述【 J J ． 液压气动与密封 ， 2 0 1 0 ， 1 1 ． 【 6 ] 杨殿宝 ． 强化清 洁度控 制确保系 统稳定性 f J ] ． 液压气 动与密 封 ， 2 0 1 1 ， 2 ． 【 7 ] 王巍 ， 伍岳 ， 黄志坚． 连轧机组泵站 系统的安装调试【 J I ． 液压气 动与密封 ， 2 0 0 8 ， 4 ． 绘制液压系统工况图 - - 一 一 - - - -- - 一 - 在设计技术任务书 阐明的主机规格中 ， 通常能够直接知道作用于液压执行元件的载荷 ， 但若 主 机的载荷是经过机械传动关系作用到液压执行元件上 时， 则需要经过计算才能明确 。进行新机型液 压系统设计 ， 其载荷往往要 由样机实测。 同类设备参数类 比或通过理论分析得 出。 当用理论分析确定 液压执行元件的载荷时 ， 必须仔细考虑其所有可能组成项 目， 如工作载荷 、 惯性载荷 、 弹性载荷 、 摩擦 载荷 、 重力载荷和背压载荷等。 根据设计要求提供 的情况 ， 对液压系统作进一步的工况分析 ， 查明每个液压执行元件在工作循 环各阶段 中的速度和载荷变化规律 ， 就可绘制液压系统有关工况图。 摘 自 机械设计手册 第 5卷