粗轧机AWC液压控制系统故障原因分析与改进.pdf

天津， 幺 分 粗轧机 A WC液压控制系统故障原因分析与改进 宋欣迪 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】 针对粗轧机A WC液压控制系统发生异常振动和异常噪声的现象， 分析出其产生原因是液压冲击力过大。 通 过减少伺服缸所受的冲击、 插装阀上增加阻尼、 调整伺服阀的零漂措施后， 使粗轧机 A WC液压控制系统所受的冲击明 显减小， 消除了异常振动和异常噪声的现象， 保障了生产的正常进行， 提高了板卷的产量， 取得了较大的经济效益。 【 关键词] 粗轧机； 液压控制系统； 振动； 噪声 Fa i l u r e Ca us e Ana l y s i s o n Ro u g hi ng M i l l AW C Hy d r a u l i c Co n t r o l S y s t e m a n d I m pr o v e m e n t S ONG Xi n d i P l a t e H o t R o l l i n g C o m p a n y L i mi t e d ， T i a n j i n T i a n t i e M e t a l l u r g y 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 T h e a u t h o r a n a l y z e s t h e p r o b l e m o f a b n o r ma l v i b r a t i o n a n d n o i s e g e n e r a t e d a t A WC Au t o Wi d t h C o n t r o 1 h y d r a u l i c c o n t r o l s y s t e m o f r o u g h i n g mi l l a n d f i n d s o u t i t s c a u s e a s b i g h y d r a u l i c i m p a c t ． Me a s u r e s o f r e d u c i n g t h e i m p a c t o n s e r v o c y l i n d e r ， a d d i n g b u f f e r o n c a r t r i d g e v a l v e a n d a d j u s t i n g z e r o d r i ft i n g a t s e r v o v a l v e we r e t a k e n ．Th e i mp a c t o n AW C h y d r a u l i c c o n t r o l s y s t e m o f r o u g h i n g mi l l wa s r e d u c e d s u b s t a n t i a l l y a nd a b n o r ma l v i b r a t i o n a nd n o i s e e l i mi n a t e d ．T he r e f o r e ，n o r ma l p r o d u c t i o n wa s e n s u r e d ，c o i l p r o d u c t i o n i n c r e a s e d a n d b i g e c o n o my b e n e fi t o b t a i n e d ． Ke y wo r d s r o u g h i n g mi l l ； h y d r a u l i c c o n t r o l s y s t e m； v i b r a t i o n ；n o i s e 1 引言 热轧 1 7 5 0 m m四辊可逆式粗轧机是轧线生产 的一组重要的设备，它为精轧机提供合格的中间 坯 ， 由立辊轧机和平辊轧机组成 ， 其中立辊轧机的 主要作用是控制板材的宽度 ， 主要由作用在立辊轧 机 上 的 自动 宽 度 控 制 a u t o m a t i c w i d t h c o n t r o l ， A WC 液压控制 系统来完成 ， 其主要功能为 在生 产 的过程中，对立辊轧机的工作辊进行精确定位 ， 控制 中间坯 的宽度 ，为精轧机组提供合格 的中间 坯 。良好 的宽度精度不仅可以降低带钢的切边损 耗 ， 提高产 品的成材率 ， 而且将 给热轧钢卷 的用户 c o及后部工序创造更好的生产条件。在实际生产中 ， A WC液压控制系统时常发生异常振动和异常噪声 呈 现象 ， 而且两者一般会同时出现， 产生了大量的危 害， 这些危害给A WC液压控制系统带来了大量的 故 障。 如 伺服缸泄漏 、 液压阀损坏 、 密封件损坏 、 油 收稿 日期 2 0 1 3 0 4 0 3 修回 日期 2 0 1 3 - 0 5 - 0 4 作者简介 宋欣迪 1 9 8 1 一 ， 女， 湖南邵阳人， 主要从事冶金设备维 护技术管理工作。 一 2 8 一 微 机 应 用 管打爆等 ， 严重影响了生产的连续性 ， 降低 了板卷 的产量。所以只有保证 A WC液压控制系统的正常 使用 ， 才能给轧线生产长周期稳定运行奠定基础。 2 A WC液压控制系统的构成与功效 2 ． 1 构成 A WC液压控制系统安装于热轧机组粗轧区域 立辊轧机中，是热轧带钢厂的重要组成设 备之一 它 的主要组成部分为 伺服液压站 、 A WC控制 阀 台、 管路 、 液压缸等。 2 ． 2功 效 A WC液压控制系统主要功效是控制热轧带钢 的宽度精度 包括位置控制 A P C、 带钢头部和尾部 的宽度控制 、 短行程控制 、 轧制滑移量补偿和锥度 补偿等。 它的主要作用为 在生产的过程 中， 对立辊 轧机的工作辊进行精确定位 控制中间坯的轧制宽 度 ， 提高板坯质量。 3 原 因分析 3 ． 1 液压缸受到过 高的冲击 立辊轧机在轧制过程 中， 轧辊承受板坯被轧制 与 自 动 化 泐 粗轧机 AWC液压控制系统故障原因分析与改进 时的变形抗力 ， 这个力间接作用在 A WC液压缸上 ， 使液压缸受 到较大的冲击 ， 从而使 A WC液压控制 系统 的压力 瞬间升高 ， 导致 了 A WC阀台架和管路 产生异常振动 、 A WC阀台产生异常噪声 ，使 A WC 液压系统工作稳定性变差 ， 从而引起 A WC液压控 制系统的管路法兰经常漏油 、 软管经 常爆裂 、 液压 缸经常泄漏， 使生产不能连续。 3 ． 2 插装 阀产生的异常噪声 由于在 A WC液压控制系统中使用了大量的盖 板式插装阀， 此插装阀的通径较大 ， 在轧制过程中， 高压液流通过时 ， 会产生尖叫声 ， 并伴 随着 阀台的 振动， 各液压阀的阀芯都受到较大的冲击， 使阀芯 磨损加剧 ， 降低了液压阀的使用周期 。 3 ． 3 设备 故 障导致 系统 振动 设备故障尤其是设备产生卡阻时会导致负载 变大 ， 压力升高 ， 如超过系统 的额定压力 ， 各液压 阀 受到较大的冲击 ，使阀台产生异常振 动和异常噪 声。这种故障主要有立辊小轮损坏、 滑板间隙过大 和过小 、 滑板阻力大等 。 半年来粗轧机 A WC液压 控制系统发生的故障统计 ， 见表 1 。 表 1 AWC液压 控制系统发生的故障统计 故 障原 因 故 障次数 伺服缸泄漏 液压 阀损坏 密封件损坏 油管打爆 3 5 1 0 5 4 异常振动和异 常噪声 的改进措施 4 ． 1 伺服缸受到冲击的改进方法 具体参数如下 最大板坯重量为 2 3 t ； 板坯温 度为 l 3 0 0 c C， 立辊的直径为 1 m； 系统最高工作压 力为 3 5 MP a ； 系统 中的蓄能器压力为 2 4 ． 6 MP a 。 为了减小液压缸所受到的冲击 ，决定在离液压 缸较近的位置安装一个蓄能器 ，用 以吸收 A WC液 压控制系统受到的冲击 ，以达到消除异常振动的 目 的， 这个蓄能器的容积大小可以通过以下计算得到 A WC液压缸所受的冲击能具体计算如下 立辊承受的轧制力为 PB p ∈ d ％p B l p F 式 中 P为立辊承受的轧制力 ；P 为系统 的平均压 力 ； F为立辊与板坯 的接触面积。 轧钢过程 中产生 的应力为 F mm 式 中 o r 为立辊承受 的应力 ； m为主应力影 响的系 数， 若忽略板坯的宽度延展， 那么参考 塑性变形与 轧制原理 ， 则 m 1 ． 1 5 ； n 为应力的状态系数； O r s 为 钢材的变形抗力， 钢材为普通低合金钢， 参考 金属 材料及热处理 ， G , 3 5 0 MN ／ m 。 应力状态的系数 可 由以下公式确定 6 2 fl ／ A h 2f ／ A h 式中 6为系数 ； 厂 为轧钢时产生的摩擦 系数 ； Z 为金 属变形 区的长度 ； R为立辊 的辊径 ； A h为当前轧制 道次的压下量 ， 取最大压下量 ,S h 5 0 ml T l 。 上式中的摩擦系数 厂 可 由以下定 户K1K2 K 3 1 ． 0 5 0 ． 0 0 0 5 t 可 由现场使用的工作辊的材质来确定 ， KJ 1 ． 0 ； 为轧辊 的速度影响的摩擦系数 ， 根据实际的 轧制速度确定 K 2 1 ．0 ； 为板坯的材质影响的摩擦 系数 ， K 1 ． 0 ； t 为当前S L N道次时的温度 ，摩擦系 数 f 0 ． 4 5 系数 6取值 2 ． 8 5 。 排除其它外部因素 ， 根据图表 ， 可得 n o 1 ． 2 。 所以立辊所承受的轧制应力为 o n o mx G,4 83 MPa 轧制过程中金属在变形区域的体积为 、 ／ 丽 船 舶 式 中 为板坯人 口端 面的高度 ； 为板坯 出 口端 面的高度 ； B为板坯人 口端面的宽度 ； b为板坯 出口 端面的宽度。 由于每次轧制时， 轧制力、 板坯温度等 条件都不 同， 所 以在此文中所有轧制条件皆为极端 条件 ，那么选取 日 1 3 0 0 mm， h - 1 2 5 0 mm， B 2 0 0 mm， b 1 5 0 mmo 通过计算 ， 可得 V 0 ． 0 3 5 m 2 由于S L N力而使液压缸受到的冲击能 单个液 压缸 N A E ／ 2 ， △ E为立辊轧机轧辊所受冲击能 。 那么由 △ E u 盖 0 ．o 3 5 _ 1 9 8 式中 1 2 , 为板坯在轧制过程 中单位体积的变形能 ； E 为钢材的弹性模量 ，钢材为普通碳钢碳 1 9 6 ～ 2 1 6 G P a ， 则 E 2 0 6 G P a 。 可得 N A E ／ 2 1 9 8 1 8 ／ 2 9 9 0 9 J 根据气体定律 n P 1 V l n c o n s t ⋯ ≈ 锄 张 0 0 鳓 0 捌 搿 ； t g f ≯ ≈ 粥 疵 2 ≯ 。 ∥ ， ‘ ‘ ‘ 嘶 t 赋 口 瓣 拟 ； _ ≯ 溉 ≯ 硝 t 0 蝴 协 ‘ ， I 船 瑚 ≈ 微 机 应 用 与 自 动 化 一 2 9 天律 幺 管 在此情况下 ， n一般取值为 1 ．4， 蓄能器在绝热 过程中吸收量为 P A VA J [ 船 一 所以蓄能器 的容积为 商 } 故立辊轧机蓄能器的容积大小为 V O． 0 01 5 m 1 ． 5 L 根据 以上计算 ， 在立辊轧机靠近每个液压缸的 旁边安装一个蓄能器 ， 蓄能器 的容积为 1 ． 5 L ， 这个 蓄能器可以吸收液压缸所受到的冲击能 ， 从而减小 阀台架和管道的异常振动。 4 ．2 插装阀异常噪声的改进措施 在插装阀盖板上增加 阻尼 ，阻尼孔会产生液 阻， 由孔 口压力流量方程 q KL A△lpr n 式 中 A为流量截面面积 ， m 2 ； △ p为孔 口前 后的压 力差 ， N ／ m 2 ； m为由孔 口形状决定的指数 ， 0 ． 5 ≤m≤ 1 ； 孑 L 口为薄壁d , T L 时 ， m 0 ． 5 ， 孑 L 口为细长孔时 ， m 1 ； K为孔 口的形状系数 。可知 液阻为孔 口前后 的 压力差 A P与稳态流量 q之间的比值。 再 由 孔 口 流 量 方 程 q C dA 、 ／ ，可 知 油 液 通过阻尼小孔后 ， 流量降低 ， 减小了液压冲击 ， 降低 了异常振动和异常噪声。 4 ． 3 设备故障的改进措施 定期检查立辊小轮使用情况 ， 发现损坏及时更 换 ， 定期给小轮加润滑油； 测量立辊牌坊滑板之间的 尺寸 ， 尺寸超差时及时调整至允许尺寸范围内； 定期 给滑板加润滑油， 减小其摩擦力。通过以上的改进， 减小了由于设备故障给系统带来的液压冲击。 通过以上措施 ， A WC液压控制系统的故障率 大大降低改进后半年来 A WC液压控制系统发生 的故障统计见表 2 。 表 2 AWC液压控 制系统故障统计 故障原因 故障次数 伺 服缸泄漏 液压 阀损坏 密封件损坏 油管打爆 5结束语 通过采取减少伺服缸所受的冲击 、 插装 阀上增 加阻尼 、调整伺服阀的零漂措施后 ，发现粗轧机 A WC液压控制系统所受的冲击明显减小 、从而产 生异常振动和异常噪声的现象也明显减少， 降低了 A WC液压控制系统的故障率 ，延长 了设备的使用 寿命， 中间坯的宽度精度得到显著的提高， 轧线可 以连续生产， 提高了产量， 取得了较大的经济效益。 参考文献 [ 1 ] 宋锦春 ， 苏东海 ， 张志伟． 液 压与气压 传动[ M1 ． 北京 科学 出版 社 ， 2 0 0 6 ． [ 2 ] 李壮云．液压元件与系统【 M HE 京 机械工业出版社， 2 0 0 5 ． 编辑潘娜 上接 第 2 1 页 盘上， 开始钻第一个孔， 钻完第一个孑 L 后， 旋转转盘 至第二个定位孔 的位置上 ，用定位销锁死定位 ， 开 ‘ o始钻第二个孔 ， 以此类推完成 6 个孔的加工。 经过实践对 比， 采用常规 的加工工艺 ， 加工一 件车轮盖的时间， 划线约 5 m i n ， 钻孔约 8 mi n ， 合计 需要约 1 3 m i n ； 使用工装加工一件车轮盖的时间约 6 m i n ， 大大节约了工时， 为 降低加工成本奠定 了坚 实的基础。 3结论 件的生产工艺积累了丰富的经验。 实现设计工装不 但 减少 了加工工序 ， 而且节约 了加工时间 ， 降低 了 加工成本及工人的劳动强度 ，也为以后解决类似 的零件加工工装设计提供了参考依据。 参考文献 [ 1 ] 李名望． 冲压工艺与模具设计【 M 】 ． 北京 人民邮电出版社， 2 0 0 9 7 6 一I 1 3． [ 2 】 韩英淳． 简明冲压工艺与模具设计手册[ M] 上 海 上海科学技术 出版社 ， 2 O 6 1 0 7 5 ． 通过设计模具进行制作生产 ， 为以后指导冲压 编辑 潘 娜 一 3 0 一 微 机 应 用 与 自 动 化