棒材厂精整区域液压及气压系统优化设计

顾献智

（上海宝华国际招标有限公司，上海，201999）

棒材厂精整区域液压及气压系统优化设计

顾献智

（上海宝华国际招标有限公司，上海，201999）

液压站气压站在产能改造提升后，精整区域的液压及气压系统超负荷运行，面临安全风险。通过分析上述存在问题，本文研究了系统的优化设计方案，提出了具体解决措施，对改造后的使用效果进行了总结。本文工作为生产线简化和优化设计提供了经验和参考。

精整区域；液压及气压系统；故障率；作业效率；优化设计

引言

热轧螺纹钢厂进行双切分技术改造后，产能从每年60万吨提升到100万吨。随着产能的扩张，生产系统中出现了影响产量的瓶颈。特别是生产线的最后工序“精整部分”，其负荷在原有的基础上提升了约60%，部分液压气压系统处于全天候连续生产状态，一旦“精整系统”发生故障将导致整个生产线停止运转，后果十分严重。同时，在运行过程中经常发生油温过高、振动及噪音过大、动作不到位等故障［1］，已经影响产品质量。为了满足改造后的产能及连续稳定的生产需求，对整个精整区域的液压和气压系统进行了优化改造。

1 精整区域液压及气压系统有待改进的问题

精整区域液压及气压系统主要包括：定尺剪压下辊液压系统、定尺挡板气压系统、非定尺剪压下辊液压系统、输送链计数气压挡板系统、打包捆紧液压系统及气动打包机系统。

本系统有待改进的问题有五方面：

（1）定尺剪挡板系统原有13个气压缸装置组成（定尺6米～12米，每隔0.5米就有1个气压缸），设置了如此多的单体气缸，维护起来非常麻烦，特别是经常使用的9米定尺挡板，更是频繁发生故障，每次故障至少影响生产半小时以上；

（2）由于产能的大幅提高，点数装置不能满足生产需求；精整区域气动挡板系统成为连续生产的绊脚石；

（3）打包捆紧液压系统由4个单独的打包系统组成，每个打包机配备了1个独立的液压缸对一组螺纹钢进行捆紧操作，如果其中1个液压缸出现故障，将影响整个捆紧系统的操作，有时4个独立的液压缸还会出现动作不协调、捆紧动作不稳定的现象；

（4）非定尺剪系统处于24小时的连续生产状态，压下辊液压系统由于频繁运动，增加了故障的隐患；

（5）油温过高，甚至有时出现极端的50℃，甚至60℃以上的高温，油品的粘度降低、泄漏增多，造成油品质量的恶化，降低油品及液压各部分元器件的使用寿命，严重影响了系统的运行效率［2］。

2 各系统解决措施及效果分析

针对上述需要改进的装置，笔者对上述各系统进行了优化设计，取得了较好效果。

2.1定尺剪挡板系统

定尺剪挡板系统由原有的13个气压装置系统，优化设计为2个液压系统，将原有的“砍刀型”气压系统改为“闸门型”液压系统，如图1和图2所示。原有的气动挡板由于被反复的冲击极易发生故障，如图1所示，定尺挡板在1米的输送台上由于螺纹钢的冲击，接近气缸的部分和靠近挡板的部分螺纹钢尺寸最大有0.9厘米的尺寸差。进行优化改进后，系统的反应速度得到提高，精整挡板系统的使用寿命得到延长，精度和工作性能得到保障，两端的尺寸几乎没有误差。改造后定尺挡板系统的更换及维修保养时间从原来的约18小时/月减少为4小时/月，从原来需要2人检修更换到现在1人操作就可以了。

图1　定尺剪挡板优化前

图2　定尺剪挡板优化后

2.2点数气压挡板系统

点数气压挡板系统由原有的简单“直线挡板系统”优化为“阶梯状有缓冲的小波浪状”型挡板，如图4和图5所示，这样的设计可以对螺纹钢进行“振动分散”，便于操作人员点数、有利于将螺纹钢按批分开，如图3所示，不仅仅是全部挡住螺纹钢，而是为了分散开螺纹钢进行有效率的选择。

图3　精整现场点数区域运行图

图4　改造前的直线挡板装置

图5　改造后的波动挡板装置

（3）它依据钢材夹紧成型机、钢材打捆机的工作原理，通过集成和融合设计，将两台机器合二为一，同时在优化过程中将4台单独的液压捆紧装置通过机械“连锁”装置优化为1套液压缸系统。该优化系统大大简化了操作维护流程，方便了现场的维护检修，同时操作工数量从4人减少为1人，由图6所示，螺纹钢打包的二端圆弧度和紧度都得到了改进，提升了该区域的生产效率和经济效益。

图6　现场仓库摆放的已打包的螺纹钢示意图

（4）非定尺剪系统，由于原来24小时连续生产，导致压下辊液压系统容易受损，故优化设计为将原有设计滚道宽度从0.9米改造为1.5米，增加非定尺剪两边缓冲区域的产品存放量，如图7所示。运行实践从原有的24小时变为每4小时一次，每次连续工作0.5小时，这样充分增加了集中规模处理的工作量，提高了非定尺剪的运行效率，大大减少了故障率。

（5）解决油温过高问题是液压系统故障的核心问题，可以说20℃～30℃的合适温度，可以有效保障液压油品的使用寿命和液压装置运行的稳定［3］。考虑本项目优化中原有定尺剪挡板气压系统改造成了液压系统，管路和液压系统的容量增加，在原有基础上增加液压油品添入量，适当增加了管径，减少管路口口径突变和接头、弯头数量，同时在系统增加了一套蓄能器系统，有效缓冲峰值点的液压油循环问题，采用对邮箱进行冷却的措施。随着温度的控制，液压油的累计使用寿命从40天增加到60天。

图7　非定尺剪两边缓冲改造图

3 维护管理措施

在上述改进的同时，结合日本引进的点检定修制、作业长制度，融合宝钢在多年的生产实践中，对液压和气压设备进行科学化管理，主要特殊措施有［4］：

（1）主动保养维修，建立严格的点检定修计划表，通过ERP系统对设备系统进行全动态的数据收集和跟踪。一旦发现异常指标或故障苗头，预先进行保养维修，消除各种潜在的隐患；

（2）加强各元器件的记录管理，特别是对O型密封圈、管接头、阀件的精细化管理；

（3）强化过滤措施的运用，采用高精度的过滤器系统，对过滤装置进行全过程跟踪和维护。

4 结束语

经过一系列的技术改造，解决了精整区域液压系统存在的5个主要问题，使该液压系统完全可满足新精整线的剪切、点数挡板和捆紧打包三大模块的工艺要求，为生产线简化和优化设计提供了经验和参考。

通过改造，精整区域的液压系统运行状态得到了明显改善，现场运行取得了显著效果，故障率大幅下降。优化后，装置系统提升了生产过程中产能负荷的极端冲击力，有助于设计成为具有连续生产能录的情况下出现的极端冲击情况［5］。优化后运行成本得到明显降低，设备的安全保护性也得到了强化，降低了全周期的局部精整系统，降低了全周期运行的费用估算。

［1］李新德.液压系统故障诊断与维修技术手册（第二版）［M］.中国电力出版社，2013.

［2］高殿蓉，王益群.液压工程师技术手册（第二版）［M］.化学工业出版社，2016.

［3］韩京海.液压与气动应用技术（第2版）［M］.电子工业出版社，2014.

［4］王进明，卢醒庸.液压与气压传动［M］.上海交通大学出版社，2002.［5］赵俊生.液压与气动技术及应用［M］.国防工业出版社，2014.

Optimum Design of Hydraulic and Pneumatic System in Finishing Area of Bar Mill

Xianzhi Gu（Shanghai Baohua International Tendering Co.， Ltd.， Shanghai， 201999， China）

After the capacity improvement of hydraulic and pneumatic pressure station， the whole area of hydraulic and pneumatic pressure system in finishing area overloads， facing security risks. Through analysis of above problems， this paper puts forward specific measures and summarizes the effects after improvement. This work provides experiences and references for simplification and optimum design of production line.

Finishing Area； Hydraulic and Pneumatic System； Failure Rate； Working Efficiency； Optimization Design

TF3

A

2095-8412 （2016） 04-599-03

工业技术创新 URL： http://www.china-iti.com 10.14103/j.issn.2095-8412.2016.04.004

顾献智（1981-），男，汉族，籍贯:江苏射阳，学历:研究生硕士，职称：工程师；研究方向：机械设备、化学水处理。

E-mail: guxianzhi@baosteel.com