沈強(qiáng)

(鞍鋼熱軋帶鋼廠鞍山114021)

【摘要】對(duì)軋機(jī)主軸平衡系統(tǒng)出現(xiàn)卡阻問題進(jìn)行了分析和改進(jìn)，改進(jìn)后保證了主軸壓力穩(wěn)定，使之始終處于平衡狀態(tài)，避免了夾坯、燒損軋棍重大事故發(fā)生，同時(shí)大大減少更換三通減壓溢流閥的費(fèi)用及時(shí)間。

【關(guān)鍵詞】R₁軋機(jī)主紬平衡糸統(tǒng)；過濾裝置；三通減壓溢流閥

1引言

鞍鋼熱軋帶鋼廠為了改善產(chǎn)品質(zhì)量在軋機(jī)增設(shè)了液壓平衡控制系統(tǒng)，使鋼板的厚度得到了有效的控制，軋機(jī)主軸采用液壓平衡控制系統(tǒng),使主軸在軋制過程中減少?zèng)_擊，并在乩軋機(jī)入口設(shè)計(jì)增加了高壓水除鱗裝置，使鋼板的表面質(zhì)量得到提高。R₁軋機(jī)前、后導(dǎo)尺是利舊改造設(shè)備，將軋機(jī)導(dǎo)尺最大開口度由原2800 mm改為最大開口度1700mm, R₁軋機(jī)前、后導(dǎo)尺在軋制過程中起到導(dǎo)位、對(duì)中作用，使中間坯與軋制中心對(duì)中，配合咼立輾軋機(jī)和R₁軋機(jī)的軋制，最終將通過工作銀道輸送到下道工藝流程。

2 R軋機(jī)主軸平衡系統(tǒng)工作原理及液壓系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)

(1 )R₁軋機(jī)主軸平衡系統(tǒng)工作示意見圖1。 

(2) R₁液壓系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)見表1。

(3) R₁主軸平衡系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)見表2。

(4) 系統(tǒng)工作環(huán)境：現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度復(fù)雜，雖然有軋輻冷卻水系統(tǒng)，但鋼坯的溫度仍能傳遞給主軸及液壓缸處，最高達(dá)100℃，軋機(jī)在軋制過程中振動(dòng)非常大。

3問題闡述及分析

3.1問題簡(jiǎn)述

原R₁主軸平衡系統(tǒng)，三通減壓溢流閥減壓壓力不穩(wěn)定，總是超過平衡壓力，造成研瓦及更換主軸的大事故。故障分析:平衡液壓缸是單作用柱塞缸，由于液壓缸周期動(dòng)作在平衡點(diǎn)上，液壓缸及管路里有部分油液不能完全回油，造成有一部分油液在長(zhǎng)期工作狀態(tài)下變質(zhì);另外,液壓缸在長(zhǎng)期磨損下，部分密封脫落，由于液壓缸大約2~3年更換一次，在這期間內(nèi)，在回油過程中，經(jīng)過三通減壓溢流閥，油中的異物或乳化物經(jīng)常卡阻在溢流閥的先導(dǎo)閥的阻尼孔處，造成三通減壓溢流閥不能正常工作，使壓力升高不能溢流或下降,有時(shí)壓力高至大約9.4-10 MPa以上,有時(shí)壓力下降大約在6.8 MPa左右，主軸的平衡壓力為8.8 ± 0.4MPa,壓力高與低都會(huì)造成主軸的平衡角度增大或減小，從而使主軸與軸瓦的間隙變小，造成研瓦及更換主軸的大事故，但絕大部分是過平衡情況較多（壓力高的情況）,在2004年~2011年間，平均每年更換2~3套主軸,備件損耗相當(dāng)大。

3.2問題分析

軋機(jī)在軋制過程中會(huì)傳遞高溫，并且產(chǎn)生振動(dòng),將高溫和振動(dòng)傳遞給主軸，再由主軸傳遞給液壓缸。長(zhǎng)期高溫使液壓缸內(nèi)的油液變質(zhì)，卡阻三通減壓溢流閥（以下簡(jiǎn)稱液壓閥），長(zhǎng)期振動(dòng)會(huì)使液壓缸柱塞密封脫落，回油時(shí)產(chǎn)生卡閥，從而造成主軸過平衡或欠平衡，造成研瓦及燒損主軸的事故。

4解決方案

4.1三種方案比較

方案1:將主軸瓦由半封閉式干油潤(rùn)滑改為全封閉式稀油潤(rùn)滑，將平衡缸由單作用式改為雙作用式，改進(jìn)方法雖然可行，但改造費(fèi)用相當(dāng)大,2套主軸需要800多萬元,而且現(xiàn)有的主軸備品也不能使用,損耗浪費(fèi)太大，沒有采用此方法。

方案2：為了防止主軸再次研瓦，作出預(yù)案，將主軸的安全溢流閥由14 MPa改為9MPa,來保證主軸壓力不超過9 MPa,另外，定期更換三通減壓溢流閥，每月至少更換一次閥，來保證主軸壓力穩(wěn)定。但長(zhǎng)遠(yuǎn)看更換、維修和備件費(fèi)用也很高，只能是維持生產(chǎn)。

方案3：通過計(jì)算和技術(shù)設(shè)計(jì)，在液壓缸和三通減壓溢流閥管路之間增加單向過濾系統(tǒng)(后附系統(tǒng)圖)，主軸在上升時(shí)，油液通過單向閥流向液壓缸，下降時(shí)通過過濾器流回三通減壓溢流閥，不通過單向閥，這樣即滿足了上升時(shí)的流量需求，下降時(shí)又能起過濾的作用，防止了異物卡閥現(xiàn)象，保證了主軸的壓力穩(wěn)定，使主軸總處于平衡狀態(tài)，避免了研瓦及更換主軸事故，同時(shí)大大減少了換閥費(fèi)用及事故時(shí)間，另外，由于閥組入口液壓系統(tǒng)內(nèi)油液也經(jīng)常有異物進(jìn)入，使液壓閥卡阻，故此在閥組入口處也安裝過濾裝置，以保證油液清潔。

4.2方案分析

在液壓缸和閥之間管路上增加過濾裝置和閥組入口增設(shè)過濾裝置，避免污染，該方案雖沒控制溫度，但對(duì)溫度所帶來的油液變質(zhì)能進(jìn)行過濾;從實(shí)現(xiàn)成本高低、實(shí)現(xiàn)難易程度等方面評(píng)價(jià)，最終采用了此方案。

4.3實(shí)施過程

(1) 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，查找材料及設(shè)計(jì)依據(jù).經(jīng)過計(jì)算，制定改進(jìn)方案。

(2)經(jīng)過部門審批核算，確定最終方案。

(3)根據(jù)方案實(shí)施備件訂購。

(4)利用年修長(zhǎng)時(shí)間停軋進(jìn)行改進(jìn)。

(5) 由于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際位置限制，采用外掛支架式安裝。

(6)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施安裝，電氣接線，打壓試驗(yàn)。

(7)進(jìn)行模擬試驗(yàn)后,無異常投入正常使用。

(8) 周期檢查濾芯，必要時(shí)更換，防止壓力升高，周期檢查液壓部件預(yù)緊、泄漏情況，制定、修改四項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)定期維護(hù)、檢查。

4.4 改進(jìn)后的液壓系統(tǒng)

改進(jìn)后的液壓系統(tǒng)見圖3。

4.5創(chuàng)新后的實(shí)物圖

創(chuàng)新后的實(shí)物見圖4、5。

5改進(jìn)效果

經(jīng)過8年來的使用，沒發(fā)生卡閥事故，保證了主軸的壓力穩(wěn)定，主軸總處于平衡狀態(tài)8.8 ±0.4MPa,避免了研瓦及更換主軸的大事故，此項(xiàng)改進(jìn)達(dá)到了投資少、見效快、維護(hù)方便。該項(xiàng)目技術(shù)改進(jìn)已 運(yùn)用到1580線R₁軋機(jī)主軸平衡系統(tǒng)、1700線E₁立輥提升系統(tǒng),其他軋鋼廠有此現(xiàn)象的可依此進(jìn)行改進(jìn)。

6效益計(jì)算

1700線R₁軋機(jī)主軸平衡系統(tǒng)改進(jìn)后，避免了研瓦及更換主軸的大事故，每年最少節(jié)約更換兩套主軸.而更換一套主軸需要320多萬元的消耗費(fèi)用。

(1) 每年可節(jié)約資金:320 x 2=640萬元。

(2)更換三通減壓溢流閥的費(fèi)用，每臺(tái)閥需要1萬元，每月至少需要更換1次，每次需要更換閥事故時(shí)間30min,按3min軋一塊鋼，可多軋10塊鋼，一塊鋼為20t,每t凈利潤(rùn)約為400元。

0.04 x 20 x 10 x 12=96 萬元；1 x 1 x 12=12 萬元；

合計(jì):96+12=108萬元；

共計(jì)每年可節(jié)省640+108=748萬元；

間接效益:提高了全年產(chǎn)量，為公司和廠扭虧增盈做出了積極貢獻(xiàn)，創(chuàng)造了效益。

7結(jié)論

本創(chuàng)新成果成功研制了一種新型平衡過濾裝置，通過對(duì)乩主軸平衡系統(tǒng)的改進(jìn),徹底解決了三通減壓溢流閥卡阻現(xiàn)象。突破了國內(nèi)三通減壓溢流閥在平衡系統(tǒng)中的技術(shù)難題，屬國內(nèi)首創(chuàng)的技術(shù)。這個(gè)技術(shù)的產(chǎn)生,是對(duì)國外先進(jìn)技術(shù)的消化、吸收和有機(jī)的結(jié)合，起到推動(dòng)所屬行業(yè)技術(shù)進(jìn)步、提高所屬行業(yè)科學(xué)技術(shù)水平的積極作用。

此項(xiàng)目已經(jīng)獲得國家發(fā)明專利；獲得鞍山鋼鐵集團(tuán)公司合理化建議和技術(shù)改進(jìn)一等獎(jiǎng)；獲得2014年中國金屬學(xué)會(huì)“冶金青年創(chuàng)新創(chuàng)意大賽”二等獎(jiǎng)。

參考文獻(xiàn)

[1]  成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1994.