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２０１６ 年 ２ 月 第 ４４ 卷 第 ４ 期 机床与液压 ＭＡＣＨＩＮＥ ＴＯＯＬ ＆ ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳ Ｆｅｂ ２０１６ Ｖｏｌ ４４ Ｎｏ ４ ＤＯＩ１０．３９６９／ ｊ ｉｓｓｎ １００１－３８８１ ２０１６ ０４ ０２８ 收稿日期 ２０１４－１２－１４ 作者简介 况群意 （１９７７）， 男， 硕士研究生， 高级工程师， 一级建造师， 主要从事冷轧生产线机械设备、 液压系统的设 计、 调试和管理工作。 Ｅ－ｍａｉｌ ０８２２５＠ ｗｉｓｄｒｉ ｃｏｍ。 一种钢卷车随降液压系统在带尾卷取中的应用 况群意， 胡志威 （中冶南方工程技术有限公司， 湖北武汉 ４３０２２３） 摘要 介绍了为某厚规格、 高强度的不锈钢热轧酸洗退火机组设计的一种钢卷车随降液压系统的原理、 调试要点及实 际使用情况。 该系统满足了机组的生产工艺需要， 即在带尾卷取时， 通过该随降液压系统， 使钢卷车对带尾提供足够压 力， 同时随着卷取机芯轴上钢卷卷径的增加压力同步下降， 从而既保证了带尾卷取的紧实度， 又有效保证了关键设备的 安全。 关键词 随降液压系统； 带尾卷取； 压力控制 中图分类号 ＴＨ１３７ ９ 文献标志码 Ｂ 文章编号 １００１－３８８１ （２０１６） ４－０９０－２ Ａ Ｓｅｒｖｏ ｄｏｗｎ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｃｏｉｌ Ｃａｒ Ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ Ｓｔｒｉｐ Ｔａｉｌ Ｃｏｉｌｉｎｇ ＫＵＡＮＧ Ｑｕｎｙｉ， ＨＵ Ｚｈｉｗｅｉ （ＷＩＳＤＲＩ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＆ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ Ｌｉｍｉｔｅｄ， Ｗｕｈａｎ Ｈｕｂｅｉ ４３０２２３， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ， ｍａｉｎ ｐｏｉｎｔｓ ｏｆ ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ ａｎｄ ａｃｔｕａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｒｖｏ ｄｏｗｎ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｆｏｒ ｔｈｉｃｋ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ ＨＡＰＬ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｍｅｔ ｔｈｅ ｄｅｍａｎｄ ｏｆ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｃｓ， ｗｈｉｃｈ ｃｏｕｌｄ ｐｒｏｖｉｄｅ ｅｎｏｕｇｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｆｏｒ ｓｔｒｉｐ ｔａｉｌ， ａｎｄ ｃｏｉｌ ｃａｒ ｄｅｃｌｉｎｅｄ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｌｙ ｗｉｔｈ ｃｏｉｌ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ ｍａｎｄｒｅｌ． Ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｔｌｙ， ｉｍｐｏｒ⁃ ｔａｎｔ ｍａｃｈｉｎｅｓ ａｒｅ ｓａｆｅｔｙ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｓｔｒｉｐ ｔａｉｌ ｃａｎ ｂｅ ｃｏｉｌｅｄ ｔｉｇｈｔｌｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ Ｓｅｒｖｏ ｄｏｗｎ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｙｓｔｅｍ； Ｓｔｒｉｐ ｔａｉｌ ｃｏｉｌｉｎｇ； Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌ 中冶南方为某不锈钢公司设计的一条 １６ ｍｍ 厚 的不锈钢热轧酸洗退火机组， 其产品屈服强度高 （σｓｍａｘ＝８００ ＭＰａ）， 若在机组出口卷取机带尾卷取时 不能提供足够的后张力 （或压紧力）， 则带尾不易卷 紧， 继而造成出口卸卷、 运卷及捆扎钢卷的不方便、 甚至不安全。 为解决这一难题， 就必须在机组分切 时、 带尾卷取前将出口钢卷车升起压住带尾后再进行 带尾卷取。 由于机组布置的需要， 机组出口分切剪到 卷取机之间的带尾长度需要在卷取机上缠绕 ２～３ 圈， 而带钢的规格比较厚 （δｍａｘ＝ １６ ｍｍ）， 故在带尾卷取 过程中， 要求钢卷车在对带尾提供足够压力的同时也 必须随着卷取机芯轴上钢卷卷径的增加而同步下降， 否则将会由于压力逐步增大进而损坏卷取机芯轴， 文 中介绍了针对该机组的这一生产工艺需要而设计的钢 卷车随降液压系统。 １ 钢卷车随降液压系统 为确保钢卷车在带尾卷取时既能对带尾提供足够 的压力， 同时也能随着卷取机芯轴上卷径的增加而自 动下降， 作者为该钢卷车设计了如图 １ 所示液压控制 原理图。 图 １ 液压原理图 如图 １ 所示， 由三位四通换向阀 １、 单向节流阀 ２、 减压阀 ８ 和液控单向阀 ９ 等共同构成钢卷车的液 压驱动功能单元， 通过三位四通换向阀 １ 控制钢卷车 的升降。 而由二位四通换向阀 ７、 溢流阀 （安全阀） １０、 液控单向阀 １１ 和压力继电器 ４ 等共同构成钢卷 车随降的控制及保护单元， 通过二位四通换向阀 ７ 控 制液控单向阀 １１ 的启闭， 以便控制溢流阀 （安全 阀） １０ 投入与否， 从而控制钢卷车随降功能投入 与否。 当生产线进行带尾卷取时， 换向阀 １ 得电， 将 钢卷车升起压住钢卷带尾， 然后换向阀失电回到中 位， 通过液控单向阀 ９ 锁住钢卷车的位置， 同时换向 阀 ７ 得电， 液控单向阀 １１ 打开， 使随将系统投入并 开始带尾卷取， 钢卷车从而为尾带卷取提供一定的后 张力。 随着带尾卷取的进行， 由于钢卷外径的增加， 钢卷车与钢卷之间的挤压力会逐步增加， 卷取机卷筒 受到向上的压力也随之增加， 但当钢卷车升降液压缸 无杆腔背压升至溢流阀 １０ 的设定压力时， 溢流阀 １０ 开启， 从而保证了钢卷车在与钢卷之间挤压力恒定的 前提下自动下降， 避免了由于钢卷卷径的增加而使钢 卷与钢卷车之间的挤压力不断加大， 继而造成卷取机 卷筒受到过大向上的压力而被损坏。 ２ 随降系统的参数设置与调试过程 为确保随降系统在生产过程中有效的投入， 并切 实起到对卷取机卷筒的保护， 在系统投入前的调试过 程中需要按如下步骤对系统中的各个参数进行设置与 调试 （１） 带钢带尾卷取所需的钢卷车提供的上压力 的确定 带尾卷取所需要的弹塑性力矩 （Ｎｍ） ［３］ Ｍ弹塑＝（３ｈ２ －ｈ ２ １）ｂσｓ／１２ （１） 式中 ｈ 为带钢厚度 （ｍ）； ｈ１为带钢产生塑性变形分界区域的带钢厚度 （ｍ）； ｂ 为带钢宽度 （ｍ）； σｓ为钢的屈服极限 （ＭＰａ）。 ｈ１＝ １ １Ｄ１σｓ Ｅ （２） 式中 Ｄ１为带尾卷取时钢卷的外径 （ｍ）； Ｅ 为带钢弹性模量 （ＧＰａ）。 则钢卷车给带尾提供的最小正压力 Ｎ压（Ｎ） Ｎ压＝ ２Ｍ弹塑 Ｄ１ （３） （２） 溢流阀 １０ 开启压力的设定 溢流阀的开启压力 ｐ （ＭＰａ） 应满足 ｐπ （Ｄ２ －ｄ ２） ４ －Ｇ 重 ＝Ｎ 压 （４） 式中 Ｄ 为钢卷车升降液压缸缸径 （ｍ）； ｄ 为钢卷车升降液压缸活塞杆杆径 （ｍ）； Ｇ重为卷车本体重力 （Ｎ）； Ｎ压为带尾卷取需要钢卷车提供的上压力 （Ｎ）。 （３） 压力继电器 ４ ＦＤ２的发讯压力 ｐ发及随降系 统故障压力 ｐ故的设定。 根据步骤 （２） 得出的溢流阀 １０ 的开启压力并 按 ｐ发≈ （ｐ＋１） ＭＰａ、 ｐ故≈ （ｐ发＋２） ＭＰａ 设定压 力继电器 ４ ＦＤ２的发讯压力 ｐ发及 ｐ故； （４） 钢卷车正常升降时二位四通换向阀 ７ 失电， 溢流阀 １０ 完全关闭； （５） 带尾卷取前， 将钢卷车移至钢卷正下方， 换向阀 １ 得电钢卷车慢速上升， 直至 ４ ＦＤ２发讯时钢 卷车自动停止上升， 换向阀 １ 失电， 换向阀 ７ 得电； （６） 卷取机进行带尾自动卷取， 随着卷取过程 中钢卷车与钢卷之间的挤压力的增加溢流阀 １０ 逐渐 开启溢流， 钢卷车随之缓慢下降， 从而保证溢流阀 １０ 入口压力恒定； （７） 若当溢流阀 １０ 故障， 则随着带尾卷取的进 行， 溢流阀入口压力逐渐上升， 当达到压力继电器 ４ ＦＤ２设定压力 ｐ故时， 带尾卷取立即停止， 检查故障， 从而有效保证卷取机卷筒的安全。 ３ 结束语 在带钢连续生产线上， 带尾卷取一直都是影响机 组产品质量的难题， 在厚规格及高强钢的生产线尤为 突出。 针对该机组的带钢规格厚、 屈服强度高的特点 设计的随降系统自机组投产以来， 完全满足了机组的 生产需要， 达到了预期效果， 既保证了带尾卷取的紧 实度， 同时也对关键设备 卷取机提供了有效保 护， 图 ２ 即为此机组生产的 １５ ３７ ｍｍ 带钢带尾卷取 的实际效果。 而且， 该系统还可借鉴、 推广至冶金、 有色等行业的同类生产处理线中， 为带尾卷取提供了 一个有效的解决方案。 图 ２ 带尾卷取实际效果 参考文献 ［１］ 况群意．卸卷小车低压上升压力的调定方法［Ｊ］．液压气 动与密封，２００６（１）２４－２５． ［２］ 雷天觉．新编液压工程手册［Ｍ］．北京北京理工大学出 版社，１９９８． ［３］ 周国盈．带钢精整设备［Ｍ］．北京机械工业出版社， １９７９． ［４］ 明仁雄，万会雄．液压与气压传动［Ｍ］．北京国防工业 出版社，２００３． １９第 ４ 期况群意 等 一种钢卷车随降液压系统在带尾卷取中的应用
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