中板轧机推床液压系统提速改造.pdf

久寝 幺 每 中板轧机推床液压系统提速改造 刘文勇 ， 林建筑 z 天津钢铁集团有限公司中厚板厂 ， 天津 3 0 0 3 0 1 ； 2 ． 天津天钢联合特铜有限公 司， 天津 3 0 1 5 0 0 【 摘要】 轧机推床速度随着轧制节奏的加快不能满足工况要求 ， 压下机构完成辊缝预摆和推床完成转钢的时间不匹配 ， 辊缝预摆时间远远短于推床完成转钢时间， 制约轧制节奏， 影响机时产量。经工艺测算 ， 当原来推床速度由 1 0 0 m m ／ s 增加到 3 5 0 m m ／ s 时可满足轧制节奏要求。对推床液压系统泵源进行了改造， 通过增加泵组和蓄能器组， 加大管路通径， 调整系统压力 ， 使推床速度达到 3 5 0 m m ／ s 以上。机时产量提高了 3 0 t ／ } l ， 年可提高产量 1 9 ． 5万 t 。 【 关键词】 轧机液压 系统速度改造 1 引言 天津钢铁有限公司 3 5 0 0 m m中厚板轧机是新建 的一条独立完整的现代化中厚板轧机生产线， 设计产 能 1 2 0万 t 。 这条中厚板生产线， 其双机架轧机的配置 及合理的工艺布局 ， 集机械设备 、 液压设备、 电气设备 及 自动化设备完整配套为一体， 体现出了目前国内中 厚板轧机的最高装机水平。 随着各方面管理及职工技能的提高 ， 已达到年产 1 5 0万 t 的生产能力。但在生产实际过程中还存在机 时产量偏低的现象， 这主要是由于在粗轧机在开坯时 推床速度慢造成的， 在实际轧制过程 中， 压下机构完 成辊缝预摆和推床完成转钢的时间不匹配， 辊缝预摆 时间远远短于推床完成转钢时间，制约轧制节奏， 影 响机时产量。为最大限度地发掘设备潜能， 提高轧制 节奏， 对粗轧机推床进行了提速改造。 2 改造前推床液压系统简介 中板轧机推床是钢坯在轧制过程中的主要设备 ， 其主要功能是使轧件对中于轧制中心线， 使轧件安全 顺利通过轧机 ， 同时对轧件进行测宽。其动作的完成 由液压系统执行的。 改造前液压系统为 4台 1 8 0 排量的泵， 3 用 1 备 ， 系统压力 1 6 MP a 。 蓄能器组由 8 个 S B 3 3 0 5 0 A 1 皮囊 蓄能器组成。 阀组原理如图 1 ， 轧机前后推床共由4组 如下图的阀组组成 ， 执行元件为 8条 1 6 0 ／ 1 2 0 x l 7 6 0 廿 的油缸。由 1 个泵站提供动力源。 系统参数见表 1 。 以钢坯尺寸 3 2 0 0 m m 长 x 2 1 0 0 m m 宽 x 1 8 0 m m 高 为例， 在开坯横顿转钢时， 推床液压缸单边行 程将近 1 5 0 0 mm， 推床打开满足转钢宽度须用 l 5 s ， 制约了轧制节奏， 影响机时产量。 3 改造液压系统方案、 主要参数、 元件的确定 供油 泄 霈 图 1 改造前控制阀组原理图 表 1 改造前 系统参数表 项 目 参数 公称压力 公称流量 电机功率 工作介质 系统清洁度 油缸移 动速度 油缸最 大行程 推床开口度设定精度 推床测宽精度 推床油缸 l 6MPa 5 40 mi n 7 5 k W／ 台 3 用 1 备 I S O V G 4 6抗磨液压油 N AS 9级 1 0 0 r a m ／ s 单侧 ， 原设计 ； l 7 6 0 mm ； 2mm ； 1 mm 2 X4 X 1 6 0 ／ 1 2 01 x 7 6 0mm 为解决推床速度慢的问题 ， 应从电调、 增加泵源 流量和降低用户点使用流量人手，增加泵源流量 、 增 加管路通径和降低用户点使用流量是推床提速的两 种根本方法 ， 电调只是起到辅助作用。降低用户点使 一4 o 一 机 电 嬲 ≈ 舰 }t ， ， ， ， ， 新 ∥ 雄 螂 舭 l 设 备 中板轧机推床液压系统提速改造 用流量 ， 即减小油缸的活塞面积涉及机械设备改动和 运行的安全可靠性 ， 不宜优先采用， 经分析增加泵源 流量 ， 改变管路通径成为首选。 3 ． 1 油缸速度 的确 定 结合现场实际情况及轧机压下速度， 经现场测算 ， 拟定推床速度为 3 5 0 m m ／ s ， 预留 4 0 0 m m ／ s 的能力。 3 ． 2 液压缸参数 的校核Ⅲ 原系统油缸利旧，为保证设备的安全可靠运行 ， 必须对推床油缸的缸杆强度和缸杆与活塞 的连接螺 纹强度， 按重新确定的系统压力和速度进行校核。为 安全可靠， 适当提高油缸使用压力对其进行校核。 油缸主要参数为 活塞直径 D 1 6 0 m m； 活塞杆直径 d 1 2 0 mm； 油缸最大行程 S I 7 6 0 ra m； 支承长度 L B 3 6 0 0 m m 推床最大行程时 ； 设计压力 1 7 MP a 。 3 ． 2 ． 1 缸杆强度校核 活塞杆强度计算 活塞杆受力 F Px A1 5． 0 xl 0 N 为负载压力 塞杆压应力 寺 ．2 M Pa 若缸杠杆材质为 4 0 C r ，则查手册可知屈服极限 S , 6 0 0 MP a ， 许用应力 ， 取安全系数 n s 5 ， 则[ ] l 2 0 MP a 。 因 ≤『 1， 故活塞杆强度符合要求。 3 ． 2 ． 2 缸杆与活塞连接螺纹强度校核[ 2 1 螺纹的剪切应力应满足以下条件 “r Q ／ p D b z ≤[ 丁 ] 式中 ．r 为螺纹牙根部所受的剪切应力 ； 『 ]为材料的 许用剪切应力 ， f ≥0 ． 6 【 a r 】 ， 【 a r 】 -- - 6 ／ n ， 其[ o - 1 为材料许 用抗拉强度， 6 为材料屈服强度 ， n为安全系数 ，通常 取 1 ． 5 ； Q为螺纹牙轴向所受拉力 或压力 ； D为螺纹 根部直径 ， 内螺纹取 D大径， 外螺纹取 d 小径 螺纹 小径 ， p为螺距 ； 6为螺纹牙根部宽度 ， 普通螺纹一般 取 0 ． 8 ～ 1 P ， p为螺距 ； 为螺纹牙数。 由液压缸设计图纸及工作系统参数可知 ， 连接处 为细牙普通螺纹 ， 在液压缸推程时缸杆与活塞连接螺 纹处有肩台， 故可不考虑推程螺纹剪切强度 ， 仅需校 机 电 核回程。其公称直径 d 8 0 IT l m， 螺距p 2 m m， 螺纹旋 紧长度 z 6 6 mm， 工作压力 P 1 7 MP a ， 液压缸缸简直 径 Dl 1 6 0 m i l l ， 活塞杆直径 D 1 2 0 m m， 缸杆材料为 4 0 C r ， 『 t ] i 4 0 0 MP a ，活塞螺纹连接处材料为 4 5 钢， 【 2 1 7 8 MP a 。 回程时活塞的受力按下式计算 Q T r P 。 D l 2 - D 2 Z [ 4 式中 P为液压缸工作压力； D 为液压缸缸筒直径； D 为液压缸缸杆直径 。 由以上数据计算， 得出 ．r 1 1 ． 5 x l 0 5 ／ ,r r x 8 0 x l 0 x 1 ． 6 x l O x 3 3 1 1 ． 3 M P a [ 7 _ 】 1 7 I 2 1 ． 5 x 1 0 s ／ T r x 7 7 ． 8 3 5 x 1 0 。 x 1 ． 6 x 1 0 x 3 3 1 1 ． 7 MP a [ z ] 2 则改造后液压缸缸杆及活塞连接螺纹强度满足 系统要求。 3 ． 3 控 制 阀组及 泵 源形 式 的确 定 由推床设计速度 V 3 5 0 m m ／ s ， 参照原液压系统设 计， 采用单阀控制双缸 ， 根据油缸活塞及活塞杆的直径 可计算出 4 个阀组控制 8 条缸所需最大流量为 3 3 7 6 I J m i n ， 考虑系统泄漏等影响 ， 泵源流量应有所增加 ， 一 般需乘以 1 ． 2 倍的系数 ， 则泵源的能力应为 Q I ． 2 x 3 3 7 64 0 5 1 ． 2 L ／ m i n 这显然是一个庞大 的泵站，即使是 2 5 0排量的 泵 ， 选择 1 4 5 0 r ／ mi n的电机， 也需要 1 2台泵。 这不符 合节能的要求。 需从阀组设计人手， 采用差动控制， 以 减小泵源提供的流量 ， 同时由于推床间歇工作制。因 此 ， 可选择泵 蓄能器组的泵源形式。 这样了降低泵的 组数 ， 达到节能目的。 3 ． 3 ． 1 阀组控制回路确定及控制阀的设计[3 】 8 条缸同时闭合是系统供油量最大的极限， 为最 大限度地达到节能的目的， 在闭合时拟采用差动控制 回路 ， 即无杆腔工作， P A； B A口接通， 有杆腔的回 油不回油箱通过比例阀的 B口经 A口直接进入无杆 工作腔。这样可减小泵源能力、 降低比例阀通径的选 择 ， 起到节约能源、 减小投资的目的。 以单阀组为例进 行计算。 差动回路所需流量为 Q无 一 Q 4 7 5 L ／ m i n 考虑到系统泄漏等影响， 故比例阀的额定流量应 增加 1 ． 2 倍 Q额 1 ． 2 x 4 7 5 5 7 0 L ／ m i n 考虑到油缸速度的富余量及其他因素，故选择比 例阀为 4 WR K E 3 5 R 3 1 0 0 0 L _ 3 x ／ 6 E G 2 4 K 3 1 ／ F 1 D 3 M。 经 过分析和计算和元件选型， 设计控制阀组原理见图2 。 辑 ， ≯ j 牡 确 ， ≈ 础 。 粥 搿 设 备 一 4 1 天律冶 分 机前推床缸 一操作侧 2 一 l 6 o ／ 1 2 0 x l 7 6 0 日 l 闭 合 一 打 开 一 口r V l 3 5 0m m ／ 8 3 5 0mm ／ s Q f4 7 5 m m ／ s 3 7 0 m m ／ s f j HVl 0 o l HV1 0 0 2 _ H l O P S 01 H1 0 BV0 3 H 1 0 BV0 4 l I l I I 1 I l l I P 3 P 3 i Y 2 3 --4 ． I A B HI O BV01 1 一 i 一 r r 。 ● _ l ● ● l l ● 供油F P 1 0 一 。l f ．曼 迪 o 闪 } } } 漏油F T 1 n - 一M一 图 2 改造后控制阀组原理图 3 ． 3 ． 2 泵源电机功率的确定 站内最大工作压力 P 1 7 M P a 电机功率 肚 k w 1 2 6 k W 式中 Q为 1台泵流量 ， Q 3 6 o U mi n ； P为系统最大工 作压力； 叩总 为效率， 叼总 -- r ／ 泵 叩电 机 ，取 泵 0 ． 9 7 7 电 机 0 ． 9 0 ； 选择电机功率 1 3 2 k W， 转速 n l 4 5 0 r ／ m i n ； 泵 装置型式 油泵电机组。 3 ． 3 ． 3 泵组及蓄能器选定 根据差动原理， 考虑到极限工作状态 ， 即轧机前 后推床 8条油缸同时闭合， 4个比例阀同时工作所需 流量 甘 Q,e , 4 x Q额 2 2 8 0 l d m i n 鉴 该 流 量比 非 差 动 系 统 减 少了1 7 7 1 ．2 I d m i n 流 量。 极限工作状态， 油缸满行程所需时间 o l 7 6 0 ／ 3 5 0 5 S 综合系统整体工况 ，采用了泵组 蓄能器组的动 力 源方式 。 3 ． 3 ． 3 ． 1 泵组选定 泵的排量 口 2 5 0 m l ／ r 、 电机转速 1 4 5 0 r ／ m i n ， 泵 一 42 一 容积效率 r ／ 0 ． 9 ， 5台套工作泵组 ， 一台套备用 ， 则泵 组可提供流量 Q泵 组 5 q t ， 叩 1 6 3 1 L ／ m i n 3 ． 3 ． 3 ． 2 蓄能器的选定 设系统工作压力 P 1 7 M P a 。 该站蓄能器的功能是当推床动作时系统在 P 1 7 M P a 下工作时。 补充泵所欠缺的流量。当推床在 t ， 3 5 0 m m ／ s 速度下满行程动作时， 所需时间 1 7 6 0 ／ 3 5 0 - 5 s 。 当 T 5 s 时， 液压系统需油量为 Q,e x 5 ／ 6 0 1 9 0 L 液压泵排油量 1 6 31 x5 ／ 6 0 1 3 5． 9 L 蓄能器应补充油量 1 9 0 1 3 5 ． 9 5 4 ． 1 L 皮囊蓄能器的选择计算 已知系统工作压力 P 1 7 MP a ， 系统最低压力 尸 2 1 3 MP a ，充气压力 1 ． 7 MP a ，充气压力比 e P 2 0 ． 9 ，工作压力 比 0 P ， P 2 1 ． 3 1 ，平均工作压力 P 1 5 MP a 。 输出系数 0 一 1 ／ a ， 取多变指数 m n 1 ． 9 5 ， 得 F 0 ． 1 2 9 3 根据公式 A V V x e x x F , 得 出蓄能器的总容积 V A V I e r I F 式中 叼为蓄能器的容积效率， 取 叼 0 ． 9 5 ， 因此 ， 5 4 ． 1 ／ 0 ． 9 x O ．9 5 x 0 ． 0 6 6 4 8 9 ．4 L 。 为设备的运行安全和预留富余量， 可适当增加氮 气容积， 通过查看样本 ， 选用 1 2个 S B 3 3 0 5 0 A1 皮囊 蓄能器 ， 总容积 V 5 0 x 1 2 6 0 0 L ， 能够满足要求。 蓄器分别在 2 0℃和 3 5℃时压力一 容积演示曲线 如图 3 所示 。 鲁 基 5 5 j ,o j 4 0 0 操作温度 2 O℃ 操作温度 3 5℃ T I l F I 4 1 0 4 2 0 4 3 0 4 40 45 0 4 6 0 4 7 0 4 8 0 4 9 0 ／ L 图 3 压力 一容积图 下转第 4 6页 ⋯； ～ ⋯ 0 0 ⋯～一’ ≯ ≯ ， ≯ 一● ， 机 电 设 备 甘 豫 蚌 C 趸 天 辟 分 表 2 改造前后经济指标对 比表 3 通过设备改造 ， 解决了影响推行低温厚料层 烧结技术的设备问题，低温厚料层烧结技术应用后， 烧结矿燃料单耗明显下降，烧结矿的成品率明显上 升， 进而降低了高炉焦比， 保证了高炉的顺行 、 稳产， 炼铁工序成本大幅降低。 4 采用低温厚料层烧结后 ， 烧结矿 F e O平均降 低了 0 ． 1 8 ％， 烧结矿成品率提高了 2 ． 5 1 ％。 5 采用低温厚料层烧结后， 料层厚度提高了 0 ． 0 5 m，固体燃料消耗降低了 7 ． 6 6 k g ／ t ，转鼓指数提高 0 ． 9 5 ％ 。 6 结束语 通过对 3 6 0 m2 烧结机的设备改造和改进 ，使工 艺设备条件得到充分改善， 保证了低温厚料层烧结技 术的应用， 经过生产实践证明， 改造效果明显， 不仅投 资少， 而且自动化程度高。 提高料层后 ， 3 6 0 m 烧结机 各项经济技术指标全面提升， 达到了预期 目的。 参 考文献 [ 1 ] 机械设计手册 联合编写组．机械设计手册 上册 [ M ] ． 2 版 北京 化学工业出版社 ， 1 9 8 3 6 - 1 0 5 ． 【 2 】 张惠宁． 烧结设计手册 [ M ] ． 北京 冶金工业出版社， 1 9 9 0 3 1 4 -3 1 5 ． 作者简介 穆卫东 1 9 5 2 一 ， 男， 山东临沂人 ， 高级工程师 ， 天津天钢机电 安装有限公司总经理， 主要从事冶金设备制造、 维修 、 检修、 设备改 造的管理和技术研究工作， E m a i l t g _ i d f g s 1 2 6 ． t o m。 收稿2 0 1 2 0 5 1 5 编辑潘娜 上接 第 4 2页 通过模拟 ，所预设选择的参数完全满足系统工艺要 求 。 3 ． 4 提速后液压 系统参数 见表 2 表 2 提速后液压 系统参数 项 目 参数 公称压力 公 称流量 电机功率 工作介质 系统清洁度 油缸移动速度 油缸最大行程 推床开口度设定精度 推床测宽精度 推床油缸 1 7 MP a 1 8 0 o L ／ mi n 1 3 2 k W／ 台 5用 1 备 I S O VG 4 6抗磨液压油 N A S 9级 3 5 0 m m／ s 单侧 1 7 6 0 mm 2 mm 士 1 mm 24 1 6 0 ／ 1 2 0l 7 6 0 mm 4 改造成效 改造前机时产量为 2 4 0 t ／ h ； 改造后机时产量最低 达到 2 7 0 t ／ h ， 增加 3 0 t ／ h ， 一年多创产量 1 9 ． 5万 t ， 效 益相 当可观。 5结论 对推床液压系统的泵组 、 蓄能器组、 比例阀组的 重新设计选型， 增加了系统的流量 ， 完善了阀组设计 ， 在保持速度不变的前提下， 采用差动回路设计 ， 最大 限度地降低了系统流量， 起到了节能的效果 ， 通过上 述的改造设计， 经过 1 年多的使用 ， 已满足了使用要 求 ， 达到了预期的设计 目的。 参 考 文 献 [ 1 】 唐宗军． 机械制造 基础【 M】 ． 沈 阳 沈 阳工业出版社 ， 2 0 0 2 3 7 - 6 5 ． [ 2 】 成大先． 机 械设计手 册 [ M】 - 3版 ．北 京 化学工 业 出版 社 ， 1 9 9 3 4 4 6 9 ． [ 3 ] 关肇勋， 黄奕振． 实用液压回路【 M 】 ． A 3 c 海科学技术文献出 版社 ， 1 9 8 2 3 0 ． 『 4 ] 雷天 觉． 新 编液 压工 程手册 [ M] ． 北京 北 京理 工 大学 出版 社 ， 】 9 98 4 6 - 78 ． 作者简介 刘文 勇 1 9 6 9 一 ， 男 ， 天津 人 ， 高 级工程师 ， 主要从事 设备维 护 管理工作 ， E m a i l j i x iu lw y 1 6 3 ． c o rn。 收稿2 0 1 2 0 5 2 3 编辑潘娜 机 电 设 备