李文濤

（天津天鐵冶金集團(tuán)熱軋板有限公司，河北涉縣 056404）

方/圓坯拉矯機(jī)液壓系統(tǒng)改造

李文濤

（天津天鐵冶金集團(tuán)熱軋板有限公司，河北涉縣 056404）

介紹了天鐵熱軋3號(hào)方/圓坯連鑄機(jī)的拉矯機(jī)液壓升降系統(tǒng)改造過程。針對(duì)送引錠桿打滑、拉坯時(shí)鑄坯下滑、鑄坯不圓度超差等故障，分析出產(chǎn)生原因。對(duì)拉矯機(jī)壓下液壓系統(tǒng)進(jìn)行了改造，提高了熱坯壓力控制的精度，消除了故障點(diǎn)，為安全生產(chǎn)提供了可靠保障。

拉矯機(jī)；液壓系統(tǒng)；熱坯壓力；控制管路；改造

1 引言

天鐵熱軋板有限公司現(xiàn)有一臺(tái)弧形半徑R13 m的一機(jī)八流方/圓坯連鑄機(jī)，年產(chǎn)合格連鑄坯約135萬t。拉矯機(jī)位于扇形段III后面，每流設(shè)有5個(gè)拉矯機(jī)，共計(jì)40個(gè)拉矯機(jī)，由一個(gè)調(diào)壓閥臺(tái)對(duì)所有拉矯機(jī)冷坯壓力和熱坯壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，每個(gè)拉矯機(jī)上由一套液壓閥組控制壓力切換和液壓缸壓下，用于夾持引錠桿由電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)將引錠桿送入結(jié)晶器和引出鑄坯，并將鑄坯矯直后，送入輥道上進(jìn)行切割。在其運(yùn)行過程中時(shí)常出現(xiàn)冷坯壓力和熱坯壓力控制不穩(wěn)定現(xiàn)象，造成送引錠桿打滑，起步引錠桿下滑易造成漏鋼事故、圓坯不圓度超差、裂紋等鑄坯質(zhì)量問題，嚴(yán)重影響了連鑄機(jī)正常運(yùn)行生產(chǎn)，給公司造成極大的經(jīng)濟(jì)損失。通過對(duì)該故障現(xiàn)象分析研究后，決定對(duì)拉矯機(jī)液壓系統(tǒng)進(jìn)行改造。

2 拉矯機(jī)液壓系統(tǒng)存在問題分析

拉矯機(jī)液壓系統(tǒng)由液壓泵、蓄能器組、調(diào)壓閥臺(tái)（見圖1）、油缸壓下控制閥組（見圖2）、差動(dòng)缸及輔助元件組成。動(dòng)力源正常由液壓泵提供，事故時(shí)由事故蓄能器組提供。

2.1 送引錠桿打滑

在生產(chǎn)準(zhǔn)備送引錠時(shí)，油缸控制閥組電磁換向閥1電磁鐵b得電，將油缸工作壓力切換至冷坯壓力 P1，P1設(shè)定為 16 MPa（見圖 1），電磁換向閥 2 電磁鐵a得電，拉矯機(jī)液壓缸實(shí)現(xiàn)差動(dòng)壓下夾持住引錠桿，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，將引錠桿輸送至結(jié)晶器下口。通過生產(chǎn)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，在送引錠桿過程中，若8個(gè)流40個(gè)拉矯機(jī)同時(shí)動(dòng)作送引錠桿時(shí)，檢測(cè)液壓系統(tǒng)冷坯壓力P1壓力在8～15.7 MPa范圍內(nèi)波動(dòng)，直至40個(gè)拉矯機(jī)液壓缸全部壓下時(shí)冷坯壓力P1恢復(fù)至系統(tǒng)設(shè)定值15.7 MPa，引錠桿在拉矯機(jī)內(nèi)會(huì)出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，導(dǎo)致引錠桿跟蹤位置滯后，影響生產(chǎn)節(jié)奏。

2.2 開機(jī)時(shí)鑄坯下滑

圖1 改造前拉矯機(jī)調(diào)壓閥臺(tái)示意圖

圖2 改造前拉矯機(jī)升降控制示意圖

開機(jī)時(shí)單流拉矯機(jī)油缸壓下控制閥組的控制過程：引錠桿由1～3號(hào)拉矯機(jī)液壓缸冷坯壓力P1壓下保持其位置狀態(tài)，開機(jī)起步后，拉矯速度由0.2 m/min逐步升至1.1 m/min；在拉坯過程中，引錠桿經(jīng)過4號(hào)拉矯機(jī)后，4號(hào)拉矯機(jī)壓下控制閥組（見圖2）電磁換向閥1電磁鐵a得電，切換至冷坯壓力P1，電磁換向閥2電磁鐵a得電，液壓缸壓下夾持引錠桿，有電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)拉坯，同時(shí)1號(hào)拉矯機(jī)壓下控制閥組電磁換向閥1電磁鐵a得電，切換為冷坯壓力P1，電磁換向閥2電磁鐵b得電，1號(hào)拉矯機(jī)液壓缸上升，夾緊輥抬起，逐次類推；熱坯拉至1號(hào)拉矯機(jī)時(shí)，電磁換向閥1電磁鐵b得電，切換至熱坯壓力P2，電磁換向閥2電磁鐵a得電，1號(hào)拉矯機(jī)液壓缸壓下。

在開機(jī)生產(chǎn)時(shí)，8個(gè)流1號(hào)～5號(hào)拉矯機(jī)油缸壓下控制閥組同時(shí)進(jìn)行壓力轉(zhuǎn)換時(shí)，冷坯壓力在7～15.7 MPa之間波動(dòng)。壓力波動(dòng)較大時(shí)，油缸夾持力不夠，造成引錠桿突然下滑一段，同時(shí)熱坯隨之下滑。當(dāng)下滑距離超過3 cm時(shí)，極易造成漏鋼事故，對(duì)設(shè)備造成嚴(yán)重?fù)p壞，影響正常生產(chǎn)節(jié)奏，給公司帶來巨大經(jīng)濟(jì)損失。

2.3 鑄坯不圓度超差和內(nèi)部裂紋

熱坯壓力由圖1中的比例溢流閥15在0～10V范圍內(nèi)通過PLC控制調(diào)整，根據(jù)生產(chǎn)需要自動(dòng)輸入不同的電壓值來設(shè)定P2（熱坯壓力）。壓力開關(guān)14.2帶模擬量輸出，輸出量折算成壓力值后同現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際值校正。

由圖3比例溢流閥15的壓力曲線可知，它的調(diào)整范圍下限在0.8～1.5 MPa，調(diào)整下限是由比例溢流閥本身性能所決定的。

在生產(chǎn)圓坯時(shí)所需熱坯壓力P2需要在0.8～1.5 MPa范圍內(nèi)調(diào)整,在生產(chǎn)圓坯時(shí)，熱坯壓力最小可穩(wěn)定控制在1.2 MPa，而在0.8～1.2 MPa之間調(diào)整時(shí)波動(dòng)大，無法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定控制。由于熱坯壓力過大，拉矯機(jī)油缸壓下時(shí)鑄坯變形，導(dǎo)致不圓度超差，產(chǎn)生內(nèi)部裂紋等鑄坯質(zhì)量缺陷，給公司造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。

2.4 升降控制閥組安裝位置存在安全隱患

拉矯機(jī)升降控制閥組在其本體油缸上安裝，在生產(chǎn)時(shí)由于拉矯機(jī)所處環(huán)境溫度過高（約在150℃左右），液壓元件極易老化，發(fā)生泄漏，致使拉矯機(jī)液壓升降控制系統(tǒng)極其不穩(wěn)定，容易發(fā)生液壓油泄露及著火事故，造成設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞，甚至報(bào)廢，增加了設(shè)備的維護(hù)成本，制約正常生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

3 改造方案

通過以上分析可知，送引錠桿打滑和開機(jī)時(shí)鑄坯下滑兩個(gè)問題都是由于冷坯壓力P1不穩(wěn)定所造成，問題可合并解決；鑄坯不圓度超差和內(nèi)部裂紋是由于熱坯壓力P2小壓力范圍內(nèi)調(diào)整時(shí)波動(dòng)大，無法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定控制所造成；閥組安裝位置需要外移。具體改造方案如下：

3.1 冷坯壓力穩(wěn)壓改造

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)論證分析計(jì)算，在拉矯機(jī)液壓系統(tǒng)重新設(shè)計(jì)及配管施工時(shí)，在40個(gè)拉矯機(jī)油缸上腔A口至升降控制閥臺(tái)A口之間增加每個(gè)油缸增加1組2 L的活塞式蓄能器13，如圖4所示，共計(jì)40組蓄能器。

3.2 熱坯壓力調(diào)壓閥組改造

如圖4所示，在每個(gè)升降控制閥組上串聯(lián)一組比例減壓閥7，共計(jì)40組。該比例減壓閥7通過輸入0～10V控制電壓，設(shè)定不同的熱坯壓力，測(cè)試時(shí)與壓力傳感器14的模擬輸出的壓力值進(jìn)行校正，調(diào)節(jié)范圍設(shè)置為0.5～5 MPa。

3.3 油缸升降控制閥組外移改造

拆除40臺(tái)拉矯機(jī)液壓缸上面的升降控制閥組，留出壓下缸上腔（A口）和下腔（B口）連接管接頭，將升降控制閥組串聯(lián)到壓力控制閥臺(tái)上，安裝至工況環(huán)境較好的指定位置，保證了液壓缸升降控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

從改造方案和生產(chǎn)現(xiàn)狀得知，拉矯機(jī)液壓系統(tǒng)改造要保證以下4點(diǎn)：

（1）液壓系統(tǒng)控制元件的安裝位置要滿足其工況環(huán)境要求。

（2）壓力動(dòng)態(tài)響應(yīng)要滿足工藝生產(chǎn)要求。

（3）發(fā)生事故時(shí)要保持一定壓力，既能壓住鑄坯，又不能壓得太死（即變形太大）。

（4）降低生產(chǎn)成本。

改造后的拉矯機(jī)液壓系統(tǒng)原理見圖4。

4 拉矯機(jī)液壓系統(tǒng)改造后使用效果

4.1 冷坯壓力穩(wěn)壓改造使用效果

冷坯壓力穩(wěn)壓改造完成后，在送引錠和開機(jī)鑄鋼過程中，40個(gè)拉矯機(jī)液壓缸同時(shí)壓下時(shí)，每個(gè)拉矯機(jī)油缸通過蓄能器補(bǔ)充壓力，保證了在液壓缸壓下動(dòng)作時(shí)壓力穩(wěn)定，解決了送引錠打滑、開機(jī)鑄鋼時(shí)鑄坯下滑問題，避免了生產(chǎn)事故的發(fā)生，節(jié)約了生產(chǎn)成本，保證了生產(chǎn)節(jié)奏的順利進(jìn)行。

4.2 熱坯壓力調(diào)壓閥組改造使用效果

熱坯壓力調(diào)壓閥組改造完成后，在生產(chǎn)圓坯時(shí)，熱坯壓力調(diào)整滿足了工藝生產(chǎn)的使用要求，很好地控制了鑄坯的外形尺寸，不圓度滿足供貨要求，鑄坯內(nèi)部質(zhì)量大為改觀，提高了鑄坯成材率。

4.3 油缸升降控制閥組外移改造使用效果

通過油缸升降控制閥組外移改造，很好地解決了高溫對(duì)液壓控制閥組所造成的影響，延長了液壓件的使用壽命，使得液壓系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，避免了火災(zāi)事故的發(fā)生，節(jié)約了備件費(fèi)用，為工藝生產(chǎn)長周期穩(wěn)定順行提供了設(shè)備保障。

圖4 改造后拉矯機(jī)液壓系統(tǒng)示意圖

5 結(jié)束語

通過對(duì)拉矯機(jī)液壓系統(tǒng)的成功改造，工藝所需的冷坯壓力、熱坯壓力動(dòng)態(tài)響應(yīng)和其控制精度都得到了大幅度提高，解決了送引錠桿打滑、開澆時(shí)引錠桿下滑、生產(chǎn)時(shí)圓坯不圓度超差等問題，設(shè)備可靠性得到了進(jìn)一步增強(qiáng)，而設(shè)備運(yùn)行成本和維修成本也顯著下降。

[1] 路甬祥.液壓氣動(dòng)技術(shù)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

[2] 陳中凱.異型坯連鑄機(jī)拉矯機(jī)液壓系統(tǒng)分析與改進(jìn)[J].流體傳動(dòng)與控制，2004（5）：9.

Modification of Hydraulic System of Square/Round Billet Withdrawal and Straightening Unit

LI Wen-tao

(Hot Rolling Plate Company Limited,Tianjin Tiantie Metallurgical Group,She County,Hebei Province056404,China)

The paper expounds the modification process of hydraulic lifting system of withdrawal and straightening unit of Tiantie Hot Rolling square/round billet caster 3.Analysis was made on faults of dummy bar sliding,billet slippage during withdrawal and exceeding out-of-roundness tolerance.Modification was carried out on the depressing hydraulic system of withdrawal and straightening unit,the precision of hot billet pressure control was improved,the faults removed and the reliable guarantee for safe production provided.

withdrawal and straightening unit;hydraulic system;hot billet pressure;control piping;modification

10.3969/j.issn.1006-110X.2014.03.010

2014-01-12

2014-02-02

李文濤（1978—），男，工程師，主要從事生產(chǎn)、技術(shù)、設(shè)備管理工作。