带钢剪切生产线上卷小车液压系统改造

(首钢京唐钢铁联合有限责任公司， 河北 唐山　063200)

引言

40万吨带钢剪切生产线是目前国内设备配置一流、自动化控制水平一流的带钢剪切线，主要用于热轧钢卷的后部精加工处理，是将热轧钢卷开卷、切边、矫平、定尺剪切、包装，然后发往终端用户[1]。然而，随着产量逐步提高，上卷小车液压系统在运行中暴露出了一些问题，成为了生产顺稳的瓶颈，亟需解决。

1　问题分析

40万吨带钢剪切生产线上卷小车的作用是将钢卷从上料鞍座运至地辊站进行打捆带拆除，经测宽测径装置后再由上卷小车运至开卷机芯轴上进行开卷。上卷小车的上升过程由一套独立的液压系统驱动两个液压缸伸出实现(见图1)，下降过程依靠其自重使液压缸缩回实现。该液压系统安装在上卷小车固定底座尾部，在电机驱动下随着上卷小车水平移动。上卷小车液压系统由德国某公司设计，液压站采用的是高压定量泵直供的形式，选配了2台REXROTH的AZPF-011型齿轮泵(上卷小车上升时，2台齿轮泵同时启动，上卷小车下降时，1台齿轮泵工作)，单泵参数：流量16 L/min，压力20 MPa，电机功率5.5 kW；油箱容积0.5 m3。

40万吨带钢剪切生产线上卷小车液压系统在运行过程中存在如下问题：

(1) 内置油箱中的液压泵间歇性工作，启动方式为带载启动，对液压泵的冲击较大，故障频繁，每次更换液压泵需将油箱上盖打开，油液全部排出后进行更换，耗时约3 h，严重影响生产；

(2) 液压系统未设置冷却装置，当车间温度大于25 ℃且连续上卷时，油箱油液温度会逐步升高近60 ℃左右。油温过高，将加剧油品老化变质与液压元器件磨损；

(3) 上卷小车升降由一套独立的液压系统控制，既增加了设备维护的工作量与难度，同时又增加了设备维护成本。

2　改造措施

为解决上卷小车液压系统存在的问题，从40万吨带钢剪切生产线另一个液压系统、低压液压系统(见图2)取油源， 该低压液压站配置了3台(2用1备)REXROTH的A4VS0-180型恒压变量轴向柱塞泵，单泵参数：流量255 L/min，额定压力35 MPa，电机功率110 kW，油箱容积为6 m3。

1.电机+齿轮泵　2.单向阀　3.压力表　4.压力继电器　5、14.溢流阀 6、11.电磁换向阀　7.平衡阀　8.双单向节流阀　9.液控单向阀 10.液压缸　12、15.电磁球阀　13、16.单向节流阀　17.空气过滤器 18.液位控制器　19.温度控制器　20.回油过滤器　21.油箱图1　改造前上卷小车液压原理

从低压液压系统引油源的主要依据： ① 满足压力要求。上卷小车自带液压系统的设计压力为20 MPa，取油源的低压液压系统的系统压力恒定为23 MPa，满足上卷小车的动力要求； ② 满足流量要求。上卷小车在上卷过程中，原自带液压系统提供的流量为32 L/min，低压液压系统可提供的最大流量为510 L/min，流量大小可通过节流阀实现调节控制，因此低压液压系统提供的流量满足上卷小车升降速度要求。另外，上卷小车上卷过程是40万吨带钢剪切生产线生产带钢时的第一道工序，不存在影响其他工序液压流量的问题。具体改造措施如下：

(1) 制造一个集成式液压阀块。该液压阀块进油管与回油管分别与距上卷小车较近的低压液压系统的1#阀台进油管与回油管通过氩弧焊连接，在阀块上安装一组通径DN10 mm的REXROTH叠加式液压阀

1.油箱　2.电机+恒压变量泵　3.安全阀块　4.高压过滤器　5.电磁换向阀　6.电机+螺杆泵　7.加热器 8.循环过滤器　9.板式冷却器　10.回油过滤器图2　低压液压站原理图

(见图3)，包括：电磁换向阀1 (型号：4WE10J3X/G24N9K4) ，其作用是控制油路换向[2]，实现控制上卷小车升降； 液控单向阀2 (型号：Z2S10A2-3X/V)，其作用是在运输钢卷过程中，锁紧油路，确保上卷小车能够在任意高度位置停留； 双单向节流阀3 (型号：Z2FS10-5-3X/V) ，其作用是调节上卷小车下降速度； 双单向节流阀 4(型号：Z2FS10-5-3X/V)，其作用是调节上卷小车上升速度；溢流阀5 (型号：ZDB10VA2-4X/315)，当控制回路压力达到调定压力(24 MPa)时开启溢流，对控制回路起过载保护作用。

(2) 配制单程液压管路。当上卷小车上升时，液压油通过此管路驱动上卷小车液压缸缸杆伸出实现；当上卷小车下降时，上卷小车自重约5 t，可依靠其自重将升降液压缸缸杆缩回，液压油通过此管路回油，实现上卷小车下降。所配置的液压管路采用不锈钢管，材质为1Cr18Ni9Ti， 规格为φ22×3 mm， 配管总长度

为25 m；

(3) 铺设一条拖链。上卷小车在上卷过程中需将钢卷从鞍座处运至地辊站处拆除捆带，然后再运至开卷机芯轴上开卷，总行程为15 m。考虑到行程与现场空间因素，铺设一条长度为8.5 m、宽度0.18 m、弯曲半径为0.2 m的铝合金材质拖链，在拖链中配置一根长8.5 m、压力等级为35 MPa、通径DN12 mm的液压胶管。

(4) 完善控制方式。将原控制上卷小车自带液压系统电磁换向阀6(见图1)的24VDC四芯0.5 mm2信号控制线引至与新增的电磁换向阀1(见图3)的两端电磁铁相连，总长约为20 m，用以控制上卷小车升降动作。在液压阀块的A油路上设置一支压力继电器 (型号：EDS344-3-250-000，HYDAC)，当控制回路压力达到压力继电器压力设定值(25 MPa)时，发出报警信号，同时电磁换向阀1断电，对控制回路起到保护作用。取消上卷小车自带液压站的电机启停信号与油箱上的温度控制器的控制信号。

3　结论

通过对40万吨带钢剪切生产线上卷小车液压系统存在问题的分析，制定了相应的改造措施并实施，取得显著效果：

(1) 改造后的上卷小车液压控制回路运行稳定、可靠，完全替代了上卷小车自带的液压系统，不需要采购原液压系统的电机、液压泵、温度传感器等备件，降低了备件采购费用；

(2) 改造后的上卷小车液压控制回路明显简化，有利于故障的查找与解决；

(3) 改造内容来源于生产实际，对其他类似液压系统的设计、改进有一定的参考意义。

参考文献：

[1]李鹏来.精矫移动式辊盒齿轮箱稀油润滑系统改造[J].液压气动与密封，2014,34(9) :47-48.

[2]李壮云，葛宜远.液压元件与系统[M].北京：机械工业出版社，1998.

[3]成大先.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，2002.

[4]韩清刚，等.热轧带钢移动式横切剪液压系统分析[J].液压与气动，2014, 275(7):103-104.

[5]陆望龙.液压系统使用与维护手册[M].北京：化学工业出版社，2008.