秦偉 杜永軍 靳長青
安陽鋼鐵股份有限公司 河南安陽 455004
260 機組是安陽鋼鐵股份公司其中的一條全連續(xù)棒材軋制生產(chǎn)線,主要生產(chǎn)φ12-32 螺紋鋼,其中φ12-22 規(guī)格采用切分軋制工藝,其它規(guī)格采用單線軋制工藝。精軋機列使用的是進口波米尼350 短應力線軋機,采用的是液壓平衡缸平衡裝置,在生產(chǎn)過程軋機平衡裝置故障率高,維護量大,平衡效果差,嚴重影響生產(chǎn)運行及產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定,急需進行優(yōu)化改進,改善運行狀況。
進口350 軋機中有四個平衡裝置,用于軋輥平衡,供給張力拉桿預緊力,并消除各種接合件的間隙,保證輥縫處于正常狀態(tài)。由于平衡預緊力來自于四個液壓缸,液壓缸正常運行需要液壓系統(tǒng)的正常保障,正常生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)軋機平衡失效,導致軋機輥跳增大,在不過鋼狀態(tài)時沒有輥縫,增加了軋輥的磨損及過鋼咬入對軋輥的沖擊,降低了軋機的剛性及運行的穩(wěn)定性。2017 年260機組由于精軋區(qū)的液壓缸事故全年共出現(xiàn)14 次事故,根據(jù)現(xiàn)場情況,認為對液壓平衡系統(tǒng)進行改進是優(yōu)化工作的重點。
目前平衡裝置主要形式有螺旋彈簧、碟簧、液壓平衡和阻尼體平衡等類型。新型軋機使用最多是的液壓平衡或阻尼體平衡,螺旋彈簧及碟簧在舊型號軋機上使用較多,現(xiàn)在的新型軋機上已基本不再使用。
(1)動力系統(tǒng),主要是液壓泵,只要功能是將機械能轉(zhuǎn)換為液壓的壓力能,是液壓系統(tǒng)的動力元件。
(2)輔助系統(tǒng),主要是油缸、過濾器、管路等,主要作用是貯存油、過濾油液。輸送油液以及加熱或冷卻油液。
(3)執(zhí)行系統(tǒng),主要是液壓缸,主要是把液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能。
(4)液壓控制系統(tǒng),主要是各種控制閥、調(diào)節(jié)閥等,主要是控制和調(diào)節(jié)各部分液體的壓力、流量和方向。
(5)工作介質(zhì),主要是液壓油。
(1)運動慣性小、響應速度快,調(diào)節(jié)靈敏。
(2)可自動實現(xiàn)過載保護,設(shè)備安全性較高。
(3)液壓油易泄露,處理不恰當對現(xiàn)場污染嚴重,而且容易引起火災和爆炸事故。
(4)工作性能受溫度影響較大,使用范圍較小,在較低或很高的溫度條件下性能不穩(wěn)定。
(5)液壓元件制造時要求精度高,所以價格相對較高。
(6)液壓系統(tǒng)元件較多,工作過程較復雜,出現(xiàn)故障不容易查找,因而使用過程中維修成本高。
(1)具有較高的內(nèi)阻。膠狀彈性阻尼體的黏性高,可產(chǎn)生很大摩擦力,能吸收活塞運動時外力所產(chǎn)生的能量,減振緩沖效果好。
(2)壓縮性。當彈性阻尼體受外力作用時,體積縮小,收縮部分與液體類似,壓力在0.1-0.4Mpa 之間時,收縮率可達15%以上,收縮率較大,方便生產(chǎn)過程中軋機操作調(diào)整。
(3)使用穩(wěn)定性好,使用溫度范圍廣。彈性阻尼體具有良好的熱穩(wěn)定性,工作環(huán)境的承受溫度范圍較大,不容易發(fā)生老化現(xiàn)象,使用壽命較長。
(4)結(jié)構(gòu)緊湊,操作簡單,使用期間不需要特別維護,降低使用成本及過程中的生產(chǎn)停頓。
(5)安裝和拆卸簡便,無需潤滑系統(tǒng),利于使用過程的維護保養(yǎng),大大降低現(xiàn)場職工勞動強度。
液壓平衡裝置技術(shù)先進,但相對使用過程維護要求高,管理難度大。阻尼體結(jié)構(gòu)簡單,對使用現(xiàn)場條件要求較低,結(jié)合人力資源配置情況及設(shè)備工作環(huán)境特點,分析認為使用阻尼體完全能滿足現(xiàn)場使用要求,最終決定選用阻尼體裝置替換液壓平衡裝置。
彈性阻尼體裝置是把彈性膠體材料壓入密閉的容器內(nèi),預設(shè)壓力,以與外部壓力相互平衡,工作中當外力小于預壓力時,活塞桿不動作,當外力大于預壓力時,活塞桿向下運動,缸體內(nèi)彈性阻尼體體積減小,預壓力增大,直至與外力相平衡。選擇時,軋輥最大輥徑與最小輥徑軋機軸承座之間的距離值是確定平衡裝置外形長度的主要依據(jù)。平衡裝置的平衡力主要是承受上輥輥系的重量[1],平衡體系有四個支撐點,受力相同,F(xiàn)1=F2=F*1/2。若F1 點為零點,那么輥系與平衡裝置組成的體系平衡時力矩方程為[2]:G*L/2=F*L 則F=G*1/2;考慮過平衡系數(shù)(一般取1.2-1.4),那么F=K*G*1/2,上輥輥系重量約為900Kg,過平衡系數(shù)K 取為1.4,則Fmin=6.17KN。350 軋機輥徑差為60mm,工作最大行程70mm.需要的最小輸出力為3.08KN(此時預壓量為5mm)。要求輸出力穩(wěn)定,最大輸出力與最小輸出力相差不能過大,一般要求控制在1.75 倍內(nèi),據(jù)此確定了260 機組350 軋機阻尼體平衡裝置的型號要求。
260 機組350 軋機液壓平衡系統(tǒng)改為阻尼體平衡系統(tǒng)以后,兩年來沒有發(fā)生過平衡裝置失效以及影響生產(chǎn)運行的事故,運行質(zhì)量得到很大提升。軋機剛性、穩(wěn)定性得到極大提高,產(chǎn)品質(zhì)量得到進一步的提高,成品各段尺寸偏差達到0.1mm 以內(nèi)。近年來的平衡裝置事故為0,運行穩(wěn)定[3]。
260 機組應用阻尼體平衡之后的情況表明,阻尼體結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性高、使用壽命長,過程維護簡單,降低了職工勞動強度,得到了現(xiàn)場操作與維護職工們的認可,很好的解決了精軋軋機使用液壓平衡事故多,生產(chǎn)不穩(wěn)定,產(chǎn)品質(zhì)量受影響大的難題。提高了作業(yè)率,穩(wěn)定了產(chǎn)品質(zhì)量,對增加效益降低消耗起到了積極的作用。此類改造簡單易行,費用低,效果明顯,值得向同類機組推廣應用。