铝带坯热轧机浮动式重型液压剪液压系统的设计.pdf

第 4 1 卷第 5期 2 0 1 2年 1 0月 有色金属加工 N0NF ERROUS ME T AL S P ROCE SSI NG Vo1． 41 No ．5 Oc t o b e r 2 0 1 2 铝带坯热轧机浮动式重型液压剪液压 系统 的设计 骆 定光 洛 阳有色金属加工设计研究院 ， 河南 洛阳 4 7 1 0 3 9 摘要 本文介绍 了铝带坯 热轧机浮动式重型液压剪 的结构和工作原理 。结合设计 实例 ， 对 浮动式重型 液压 剪液压系统 的两种设计方案进行 了分析和 比较 ， 阐述 了各 自的工作过程和系统特点 ， 指 出了 铝带坯热轧机浮 动式重型液压剪在液压系统的设计上应考虑的问题。 关键词 热轧机 ； 浮动式重型液压剪 ； 液压系统 ； 中图分类号 T G 3 3 3 ． 2 文献标识码 A 文章 编号 1 6 7 1 6 7 9 5 2 0 1 2 0 5 0 0 3 6 0 3 重型液压剪是铝带坯热轧机上 的重要设备 ， 其作 用 是在 铝带 坯 轧 制 过 程 中 ， 根 据 轧 制 需 要 ， 在 板 坯 轧 到一定 厚度 时 ， 切 去 带 材 不 规 则 头 部 和 尾 部 ， 便 于顺 利进行下一道次 的轧制。该 液压 剪的特点 是剪切力 大， 同时为保证终轧温度 ， 尽量缩短轧制过程的时间， 要求剪切速度要快 ， 达到每分种剪切三到 四次 ， 因此 重 型 液压 剪 液压 系统 是 典 型 的 高压 大 流量 系 统 。重 型液压 剪是 根据 带坯 头尾 情 况进 行 头 尾 的剪 切 ， 并 非 连续工作设备 ， 所 以在液压系统设计上既要考虑满足 剪切要求又要考虑经济节能。本文结合 我院设计 的 2 4 0 0 m m铝带坯热轧机 ， 谈谈铝带坯热轧机浮动式重 型液压剪液压系统的设计。 1机架 2张力柱 3 1 提升缸 4下横梁 5 1 群 剪切柱塞缸 6下刀梁 7 2 剪切柱塞缸 8 2 提升缸 9上刀梁 图 1 浮动 式重 型液压 剪结构 示意 图 Fi g． 1 S c he me of s t r u ct ur e f o r he a vy hydr aul i c s he a r 收稿 日期 2 0 1 2 0 3 2 8 浮动式重型液压剪结构示意如图 1所示 ， 油缸活 塞杆与下刀梁相连 ， 缸体通过下横 梁、 张力柱与上刀 梁相连。剪切过程为 油缸活塞杆伸出推动下横梁下 移 ， 通过 张力 柱 带 动 与 下 横 梁 连 接 的 上 刀 梁 下 移 ， 当 上刀梁下 移接 触到 料或 机 架 时上 刀梁 停 止 运行 ， 油 缸 活塞杆继续伸 出使下刀梁上移将带坯切断。然后油 缸活塞 杆缩 回带动 下 刀梁 下 降 ， 当下 刀 梁 接触 到机 架 时停止 ， 油缸活塞杆继续缩 回带动与下横梁连接的上 刀梁上移直至最大开 口， 完成剪切过程。一般宽幅热 轧机重型液压剪因为剪切的来料既厚又宽 ， 所 以剪切 力大 ， 所需 油缸 缸 径 也 较 大 ， 为保 证 快 速 剪 切 的稳 定 性 ， 通常采用柱塞缸作 为剪切缸 ， 返 回时 由活塞缸 作 为剪切提升缸 ， 剪切缸被动回油。 重剪剪切提升缸 2 l 4 O l ODx64 O 重剪剪切缸 2- - ．45 0X61 0 图 2油缸控制方案图 Fi g． 2 Co nt r o l s c he me o f oi l c yl i nd e r 第 5期 有色金属 加工 3 7 2 4 0 0 mm铝带坯热轧机重 型液 压剪要求最 大剪 切厚 度 1 5 0 m m， 最 大 剪 切 宽 度 2 2 0 0 mm， 最 大 剪 切 力 8 0 0 0 k N， 剪 切速 度 达到 每分 钟剪 切 3次 。设 计 上 采 用 的是双 斜 刃形 式 ， 剪 子最 大 开 口度 为 5 0 0 m m， 剪 切 柱 塞缸 参 数 为 24 5 0 m mx 6 1 0 m m， 提 升 缸 参 数 为 2 1 4 0 ram ／ 1 O 0 mm x 6 4 0 m m。根 据 以上 参 数 ， 确 定 油 缸 控 制方 案 如 图 2所 示 采 用 插 装 阀控 制 剪 切 缸 的动 作 以 满 足剪 切大 流量 及快 速 响 应要 求 ； 采 用 梭 阀保 证 插 装 阀在出口压力高于或低 于人 口压力 时都 可以正常关 闭 ， 使系统运行可靠。 根 据 图 2所 示方 案 ， 油缸 的工 作可 以有 以下 两 种 方式 第 一种 是 高位油 箱 充填 式 。 即剪 切 开始 时 ， z Y V 1 a和 ZY V 4带 电 ， 由重 剪 剪 切 提 升 缸 做 剪 切 动 作 ， 重剪剪 切缸 由泵 站油箱 通过充液 阀 向其 补充 油 液 ， 当剪 刃接 触 带 材 ， 直 至 剪 切 提 升 缸 活 塞 腔 压 力 达 到压 力继 电器 ZK P R设 定 的压力 时 ， zY V 4断 电 ， 同时 ， ZY V 2带 电 ， 重 剪 剪 切 缸 主 动 进 油 做 剪 切 动 作 ， 当剪 切完 成 后 ， ZY V1 a和 ZY V 2断 电 ， 同 时 z Y V 1 b 、 ZY V 3和 ZY V 4带 电 ， 重剪 剪切 提升 缸做 返 回动作 ， 重 剪 剪 切 缸 被 动 排 油 至泵 站 油箱 ， 直 至 上 剪刃返回到上极 限后 ， 所有 电磁铁都 断电， 完成剪切 过程。用这种工作方式系统的流量不需要太大 ， 因为 只有 在剪 料 时才需 要高 压 大 流量 ， 其 它 时 间的 动作 都 是由剪切提升缸来 完成， 而按剪切最厚 的来 料计算 ， 从剪刃接触料到料被剪断油缸的行程为 2 1 0 mm， 假定 剪切 速度 为 3 0 mm ／ s ， 则此 过程 需 要 7秒钟 来 完 成 ， 根 据每分钟剪切 3次的要求 ， 其它动作 时间需要控制在 1 3秒钟之内。根据以上考虑和节能要求 ， 我院为某厂 2 4 0 0 mm铝 带坯 热轧机 设计 了如 图 3所 示 的重 剪 泵站 液压 系统 ， 供 油 泵 采 用 三 台 恒 压 变 量 泵 ， 两 台工 作 一 台备 用 ， 系 统 流量 为 5 3 2 L ／ m i n ， 系 统 压 力 2 5 MP a 。在 实际应用 中， 这种设计效果并不是太理想。主要是因 为开始剪切时， 剪切提升缸 的提升速度受到剪切缸充 液速度的影响 。究其原 因， 发现主要是剪切缸被动吸 油效 果不 好 ， 因 为 受 安装 位 置 的 影 响 ， 每 个 剪 切 缸 只 能接两根软管 ， 而高压软管的最大通径只有 5 0 m m， 而 且由于油缸行 程较 长， 导致所选软管 的长度也较长 ， 使软管处阻力 较大， 还因为油箱离剪切缸距离远 ， 再 加上充液阀的本身的阻力， 使得在充填回路 中从油箱 到剪 切缸 的 阻 力 较 大 ， 从 而 影 响剪 切 速 度 。 所 以 ， 在 实际 工作 过程 中 ， 空 载 吸油 的 过 程并 不是 很 快 ， 而 且 当剪 刃接触 到带 材 后 剪 切 缸 由空 载 压 力 上 升 到 剪 切 压力需要较长时间 ， 会产生剪切停顿 的现象。这种工 作 方式 剪切 一次 所需 要 的时 问为 2 6～ 2 8秒 。这 种 工 作方式的特点是 比较经济， 适用于对剪切速度要求不 高的场合。 重 剪缸 的 第 二 种 工 作 方 式 是 主 动 供 油 式 。这 种 方 式是 剪切 时 ， ZY V1 a 和 z Y V 2带 电 ， 重剪 剪 切 图 3重 剪 泵 站 原 理 图 Fi g． 3 Sc he mat i c di ag r a m o f pumpi ng s t at i on f or he a v y s he a r 3 8 有色金属 加工 第 4 1卷 提升缸和重剪剪切缸在泵站油源 的作用下同时做剪 切动作 ， 当剪切 完 成后 ， ZY V 1 a和 ZY V 2断 电 ， 同 时 zY V 1 b 、 zY V 3和 zY V 4带 电 ， 重 剪剪切 提 升 缸做返 回动作 ， 重 剪剪 切 缸被 动 排 油 至 泵 站 油 箱 ， 直 至上剪 刃返 回到 上 极 限后 ， 所 有 电 磁 铁都 断 电 ， 完 成 剪切过程 。我院在后来的2 4 0 0 m m铝带坯热轧机的设 计中， 采取了这种工作方式， 设计 的重剪泵站液压系 统 如 图 4所示 ， 供 油 主 泵 采 用 四 台恒 压 变 量 泵 ， 三 台 工作一台备用 ， 系统 流量为 7 9 8 L ／ rai n ， 循环辅助泵为 一 台叶 片泵 ， 流 量 为 3 3 4 L ／ rai n 。重 剪 工作 时 ， 在 剪 刃 接 触来 料 以前 ， 剪 切缸 为 空 载运 动 ， 所 需压 力 较低 ， 所 以此时由供油主泵和循环辅助泵一起为剪切缸供油 ， 加快了空载动作的速度。此外 ， 因为重剪液压系统压 力高 ， 流量 大 ， 在 工作 过程 中振 动也 大 ， 在高 压 出 口处 设一个 比例 节流 阀 ， 可 以减小 因负 载 的变化 对 系统 压 力 的影 响而 减小 系统 振动 ， 从 而 对 系统 元件 起 到保 护 的作 用 ， 还 减少 了系 统泄 漏 的风 险。充 液 阀也 由原来 的 D N I O 0加大到 D N 1 2 5 。在实 际工 作 中 ， 这 种方 式剪 切 动作流 畅 ， 剪切 一 次所 需要 的时 间为 1 8～2 0秒 ， 完 全 达到设计 要 求 ， 而 且 设 备 振 动 小 ， 噪音 低 。采 用 这 种工作方式 ， 设计 成本有 所提高 ， 但 是提高了剪切速 度 和系统 稳定 性 。 图 4重 剪 泵 站原 理 图 Fi g． 4 Sc he m a t i c d i a gr am o f p um pi n g s t at i o n f or h e av y s he a r 综上所述 ， 铝带坯热轧机浮动式重型液压剪液压 系统 的两种设 计方 案各 有 特 点 ， 设 计 时 应综 合 考 虑实 际生产 的需 要和成 本 要 求 。对 于机 组 速度 低 、 投 资少 的热轧机 ， 重剪液压 系统采用 高位油箱 充填式控制 ， 既满 足 了工 作 要 求 又 节 约 了成 本 ； 而 对 于 机 组 速 度 高、 装机水平 较高 的热轧机 ， 重剪液压系统采用主动 供 油式 控 制 ， 可 以 更 好 的 满 足 生 产 要 求 ， 提 高 生 产 能 力 。 参考 文献 1成大先．机械设计手册 第 四卷 ．北京 化学工业 出版社 ， 2 0 0 2． 2官忠范 。液压传动系统 ．北京 机械工业出版社 ， 1 9 9 6． Hy dr a ul i c Sy s t e m De s i g n o f F l o a t T yp e He a v y Hy dr a u l i c Sh e a r i n Al u m i nu m Ho t Ro l l i n g Mi l l LUO Di ng g ua ng L u o y a n g E n g i n e e r i n g＆ R e s e a r c h I n s t i t u t e f o r N o n f e r r o u s Me t a l s P r o c e s s i n g ， L u o y a n g ， H e n a n ， 4 7 1 0 3 9 ， C h i n a 下转第 3 3页 第 5期 有色金属加工 3 3 最 短停 歇 时间 0 ． 0 1 s e c 带 坯 上下 面各铣 削 深度 ma x1 ． 5 ram 铣 刀 的切削 速度 1 5 0 、 2 0 0 、 2 5 0 m m ／ m i n三 种 该 机组参 数 的 确 定 充 分 体 现 了铸 造 设备 的 技 术 要点。为了保证机组可靠运行 ， 正常铸造最大推拉力 在 I O K N左 右 ， 设 计 值 达 到 5 0 K N； 引锭 机最 小 行 程 范 围 0 ． 1 mlT l 和最 短 停 歇 时 间 0 ． 0 1 s e e满 足 了铸造 工 艺 精确要求 ； 受工艺限制实际平均最大铸 造速度不可能 达到 2 0 0 mm ／ m i n ， 而设备 确定为 3 0 0 m m／ m i n ； 铣面机 正常铣削深度 0 ． 5 IT l m， 而设备能力选择 1 ． 5 mm且 有 三种速度选择。熔炼炉综合考虑熔炼能力和能耗 ， 熔 化 能力 选 择 1 ． 6 5 t ／ h ， 是 最 大 铸 造 要 求 1 ． 1 t ／ h的 的 1 ． 5倍 。保温炉熔 化能力 1 t ／ h体现 了保温炉要求控 制熔体温度 ， 需要小功率连续加热的特性。 参 考文 献 [ 1 ]肖文 奎 李耀 群 铜 及 铜 合金 熔 炼 与 铸造 技 术 冶金 工 业 出版 社 2 0 0 7 [ 2 ]杜志科 4 5 0 mm锌 白铜带坯水平连铸机组技术特点 有色金属加 工 2 0 0 5年第 0 6期 [ 3 ]杜志科 ， 赵明 ， 朱学北 ， 铜板带加工设备研发概述 2 0 0 5中国首 届 国际铜板带研讨会文集冶金工 、 I 出版社 2 0 0 5 Ma i n T e c h n i c a l Ch a r a c t e r i s t i c s An a l y s i s o n Cop p e r Al l o y Me l t i n g Ca s t i n g Eq ui pme n t DU Zh i k e ’ ，HU Zh a o q i W ANG J i a f e n g 1 Ch i n a No n f e r r o u s Me t a l s P r o c e s s i n g T e c h n o l o g y Co ． ，L t d， L u o y a n g ， He n a n， 4 7 1 0 3 9， C h i n a 2 F u w e i T e c h n o l o g y Wu j i a n g C o ．，L t d， S u z h o u， J i a n g s u， 2 1 5 0 2 6， C h i n a Ab s t r a c t Co mb i n e d wit h c o p p e r a l l o y c a s t i n g e qu i p me n t d e s ig n， c o mmi s s ion in g a n d t r ia l p r o d u c t i o n p r a c t i c e e x p e r ie n c e，m ai n t e c h n i c a l c h a r a c t e r is t i c s o n c o p p e r a l l o y me l t i n g c a s t i n g e q u i p me n t t e c h n i c al h a s b e e n in v e s t i g a t e d ．An d f r o m t h e d ome s t i c t e chnology de velopment sit u at i on an d main char act er i s t ics，dev el opmen t c oncep t ha s been pu t f or war di ng i n t hi s ar t icl e ． Ke y wo r d sc o p p e r a l lo y； m e l t i n g ； c a s t i n g m e lt i n g c a s t i n g E q u i p me n t 上接 第 3 8页 Abst r actTh e con f i gur at i on and wor k i ng pr i nc i pl e of f l oa t t y pe he avy hy dr aul ic she ar i n al umi num s t r i p ho t r oll i ng m il l ha ve been i n t r o du c e d i n t h i s p a p e r - Co mb i n in g d e s i g n e x amp le ，i t c o m p a r e s a n d a n a l y z e s t wo d e s i g n p r o p o s a ls o f h y d r a u l i c s y s t e m f or f lo a t t y pe heav y h ydr auli c s hear -Eac h ki n d of wor k i ng pr oces s and s ys t em c har a ct er i s t ic ha ve been el abor at e d ．Th e q u e s t i o n s h o u Id b e c o n s i d e r e d i n d e s i g n o f h y dr a u l ic s y s t e m f o r f lo a t t y p e h e a v y h y d r a u li c s h e ar i n a l u mi n u m s t r ip h o t r oll i n g mi ll h a v e b e e n p o i n t out ． Keywor dsh ot r ol l ing m il l ； f l oa t t y pe hea vy h ydr auli c s hear ； hydr aul i c s ys t em 上接 第 3 0页 S t u d y on 4 0 3 2 Al l o y Ba r s Pr o du c t i on Pr oc e s s FENG Yo n g p i n g， ZH ANG W e i No h w e s t Al u mi n i u m F a b r i c a t i o n B r a n c h o f CHI NAL C O， L o n g x i ， Ga n s u ，7 4 8 1 1 1 ， C h i n a Ab s t r a c t Th r o u g h s t u d y on t h e me lt i n g a n d c a s t i n g 、ext r usion an d t he h eat t r e at ment pr oc es s o f 40 3 2 al loy bar s ．a r e as Onabl e melt i n g an d cas t ing， ex t r us i on and h eat t r ea t ment pr oc es s par am e t er s an d t h e r i gh t modif i er ar e def i n ed i n t h i s ar t icI e ．I t ef f ec t I v elY r educ es t he bulk y whos e pr i mar y s i l i c on and c ont r ol s bi l l e t def ec t s in s t and ar d bubbl e s c ope t o pr odu ce t he Dr 0 du c t s whi ch t ec hni c al i ndica t or s can meet u ser r equ i r ement s ． Ke y wo r d s4 0 3 2 a l l o y； mo d if i c a t io n； b a r ，r od； pr oduc t i on pr oce ss ； hea t t r eat men t