260 机组轧机平衡装置的改进实践

秦伟 杜永军 靳长青

安阳钢铁股份有限公司 河南安阳 455004

260 机组是安阳钢铁股份公司其中的一条全连续棒材轧制生产线，主要生产φ12-32 螺纹钢，其中φ12-22 规格采用切分轧制工艺，其它规格采用单线轧制工艺。精轧机列使用的是进口波米尼350 短应力线轧机，采用的是液压平衡缸平衡装置，在生产过程轧机平衡装置故障率高，维护量大，平衡效果差，严重影响生产运行及产品质量的稳定，急需进行优化改进，改善运行状况。

1 存在的主要问题

进口350 轧机中有四个平衡装置，用于轧辊平衡，供给张力拉杆预紧力，并消除各种接合件的间隙，保证辊缝处于正常状态。由于平衡预紧力来自于四个液压缸，液压缸正常运行需要液压系统的正常保障，正常生产过程中经常出现轧机平衡失效，导致轧机辊跳增大，在不过钢状态时没有辊缝，增加了轧辊的磨损及过钢咬入对轧辊的冲击，降低了轧机的刚性及运行的稳定性。2017 年260机组由于精轧区的液压缸事故全年共出现14 次事故，根据现场情况，认为对液压平衡系统进行改进是优化工作的重点。

2 平衡装置的对比分析

目前平衡装置主要形式有螺旋弹簧、碟簧、液压平衡和阻尼体平衡等类型。新型轧机使用最多是的液压平衡或阻尼体平衡，螺旋弹簧及碟簧在旧型号轧机上使用较多，现在的新型轧机上已基本不再使用。

2.1 液压平衡系统主要构成为

（1）动力系统，主要是液压泵，只要功能是将机械能转换为液压的压力能，是液压系统的动力元件。

（2）辅助系统，主要是油缸、过滤器、管路等，主要作用是贮存油、过滤油液。输送油液以及加热或冷却油液。

（3）执行系统，主要是液压缸，主要是把液体的压力能转换为机械能。

（4）液压控制系统，主要是各种控制阀、调节阀等，主要是控制和调节各部分液体的压力、流量和方向。

（5）工作介质，主要是液压油。

2.2 液压系统特性

（1）运动惯性小、响应速度快，调节灵敏。

（2）可自动实现过载保护，设备安全性较高。

（3）液压油易泄露，处理不恰当对现场污染严重，而且容易引起火灾和爆炸事故。

（4）工作性能受温度影响较大，使用范围较小，在较低或很高的温度条件下性能不稳定。

（5）液压元件制造时要求精度高，所以价格相对较高。

（6）液压系统元件较多，工作过程较复杂，出现故障不容易查找，因而使用过程中维修成本高。

2.3 弹性阻尼体特性

（1）具有较高的内阻。胶状弹性阻尼体的黏性高，可产生很大摩擦力，能吸收活塞运动时外力所产生的能量，减振缓冲效果好。

（2）压缩性。当弹性阻尼体受外力作用时，体积缩小，收缩部分与液体类似，压力在0.1-0.4Mpa 之间时，收缩率可达15%以上，收缩率较大，方便生产过程中轧机操作调整。

（3）使用稳定性好，使用温度范围广。弹性阻尼体具有良好的热稳定性，工作环境的承受温度范围较大，不容易发生老化现象，使用寿命较长。

（4）结构紧凑，操作简单，使用期间不需要特别维护，降低使用成本及过程中的生产停顿。

（5）安装和拆卸简便，无需润滑系统，利于使用过程的维护保养，大大降低现场职工劳动强度。

2.4 最终方案选择

液压平衡装置技术先进，但相对使用过程维护要求高，管理难度大。阻尼体结构简单，对使用现场条件要求较低，结合人力资源配置情况及设备工作环境特点，分析认为使用阻尼体完全能满足现场使用要求，最终决定选用阻尼体装置替换液压平衡装置。

3 阻尼体的选择

弹性阻尼体装置是把弹性胶体材料压入密闭的容器内，预设压力，以与外部压力相互平衡，工作中当外力小于预压力时，活塞杆不动作，当外力大于预压力时，活塞杆向下运动，缸体内弹性阻尼体体积减小，预压力增大，直至与外力相平衡。选择时，轧辊最大辊径与最小辊径轧机轴承座之间的距离值是确定平衡装置外形长度的主要依据。平衡装置的平衡力主要是承受上辊辊系的重量[1]，平衡体系有四个支撑点，受力相同，F1=F2=F＊1/2。若F1 点为零点，那么辊系与平衡装置组成的体系平衡时力矩方程为[2]：G＊L/2=F＊L 则F=G＊1/2；考虑过平衡系数（一般取1.2-1.4），那么F=K＊G＊1/2，上辊辊系重量约为900Kg，过平衡系数K 取为1.4，则Fmin=6.17KN。350 轧机辊径差为60mm，工作最大行程70mm.需要的最小输出力为3.08KN（此时预压量为5mm）。要求输出力稳定，最大输出力与最小输出力相差不能过大，一般要求控制在1.75 倍内，据此确定了260 机组350 轧机阻尼体平衡装置的型号要求。

4 使用效果

260 机组350 轧机液压平衡系统改为阻尼体平衡系统以后，两年来没有发生过平衡装置失效以及影响生产运行的事故，运行质量得到很大提升。轧机刚性、稳定性得到极大提高，产品质量得到进一步的提高，成品各段尺寸偏差达到0.1mm 以内。近年来的平衡装置事故为0，运行稳定[3]。

5 结语

260 机组应用阻尼体平衡之后的情况表明，阻尼体结构简单、稳定性高、使用寿命长，过程维护简单，降低了职工劳动强度，得到了现场操作与维护职工们的认可，很好的解决了精轧轧机使用液压平衡事故多，生产不稳定，产品质量受影响大的难题。提高了作业率，稳定了产品质量，对增加效益降低消耗起到了积极的作用。此类改造简单易行，费用低，效果明显，值得向同类机组推广应用。