陳偉

(鞍鋼股份皺魚圈鋼鐵分公司煉鋼部營口 115007)

【摘要】對翻鋼機存在的問題進行了設計優化，以確保設備平穩運行，延長使用壽命。

【關鍵詞】翻鋼機；液壓系統；設計；改進

1前言

實際生產中，鑄坯離線存儲期間，隨著板坯溫度的下降，內應力逐漸釋放,坯長方向會發生上弓形缺陷，影響熱軋上料。另外，隨著品種鋼的開發，需加大對新鋼種鑄坯內、外弧表面質量的檢查力度。因此,需對部分鑄坯及工況不穩定的鑄坯進行翻轉,以便對鑄坯各個表面進行檢查及清理。

鑒于翻鋼機的重要性及液壓系統在翻鋼機運行中起重要作用，對液壓系統設計的一些問題進行研究討論,并對設計進行改進,避免設計中同類問題重復發生，以保證液壓系統穩定運行。

2翻鋼機液壓系統設計依據

2.1主要工藝設計

翻鋼機具有雙向翻坯功能，能將板坯180°翻轉，以便于對鑄坯的上、下兩面的檢查和清理。工藝流程如圖1。

2.2主要設備設計

由于液壓翻鋼機的翻轉臂能夾持板坯，使板坯保持相對穩定；同時一個翻轉臂和一個受料臂為一個整體式底座，極大地增強了設備的抗沖擊能力。液壓翻鋼機主要由固定臺架、底座、翻轉臂、軸承座、轉軸、液壓缸、液壓站及電氣控制系統等組成。固定臺架分為2個，翻鋼側及受料側各1 個，用以放置或接受板坯。整體底座2個,用以安裝2個翻轉臂、2個受料臂及4個液壓缸。

設備主要參數：

翻鋼機耐熱溫度:-30-500℃ ；

翻坯周期：80s；

液壓缸運行速度:50mm/s;

最大翻坯能力：45t。

3液壓系統設計要求

翻坯過程中上下夾持器全程夾緊，根據工藝及設備要求，配套液壓系統有2個翻轉活塞液壓缸，2個受料活塞液壓缸。液壓缸規格?220mm/?160mmxl400mm;：E作介質為 ISO-VG46抗磨液壓油；壓力為20 MPa;工作油溫為40±5℃；高壓泵1用1備;循環泵螺桿泵（1用無備）;冷卻器為1個板式冷卻器;電動機轉速為1500r/min。

4液壓系統的設計改進

4.1 液壓系統泵組的設計改進

其他同型號翻鋼機液壓系統壓力一樣為20MPa,系統流量為205L/min,電動機轉速為1500r/min,電動機功率為90kW。 

根據系統油缸運行速度50mm/s,兩個缸同時運行，可計算液壓缸所需流量：

Q = mAV = 228 L/ min

式中:m——同時動作的液壓缸數量；

A—液壓缸有效作用面積；

V—活塞與缸體的相對速度/（m/s）。

系統所需最大流量：

Q_p≧KΣQ= 273.61L/ min

式中:K一系統泄漏系數,K=1.2。

選用PV180RIK1或A4VS0180型恒壓變量泵。

與液壓泵匹配電動機功率：

P = P_pQ_p/η_p = 101kW

式中:P_p——液壓泵最大工作壓力；

Q_p——液壓泵的流量；

η_p ——液壓泵的總效率,η_p取0.9。

選用主電動機功率110kW。 

其他同型號翻鋼機設計流量小，不能滿足系統最大流量的需求,設計改進后能滿足系統最大流量需求。

4.2 油箱內油溫控制的設計改進

其他翻鋼機液壓系統油溫控制設計如下：

T₁：當油溫≦20℃時，停泵、加熱器接通并給出燈光信號和顯示。

T₂：當油溫≧30℃時，加熱器停止工作并給出燈光信號和顯示。

T₃：當油溫＜30℃時，電磁水閥斷電，切斷冷卻器的冷卻水。

T₄：當油溫≧45℃時，電磁水閥得電，冷卻器通冷卻水。

Ts：當油溫≧60℃時,停泵,給出燈光信號和顯示。

溫度高低導致油液黏度降低或升高，黏度過高則會由于低壓而導致空氣和蒸汽泡的形成（氣蝕）。黏度過低則會導致泄漏損失增加，泄漏損失增加會引起工作液進一步升溫，轉而使黏度逐步降低,然后工作液喪失潤滑能力。柱塞泵100%運行時間下黏度范圍16~100mm²/s。 

液壓油溫度與黏度之間的關系見表1：

根據表1溫度與黏度的關系，系統的油溫控制設計改進如下：

T₁：當油溫≦25°C時,主工作泵不準啟動,循環泵啟動，加熱器接通并給出燈光信號和顯示。

T₂：當油溫≦35℃時，加熱器停止工作并給岀燈光信號和顯示。

T₃：當油溫≦40℃時，電磁水閥斷電，切斷冷卻器的冷卻水。

T₄：當油溫≧45℃時，電磁水閥得電，冷卻器通冷卻水。

T₅：當油溫≧55℃時，給出燈光報警和顯示。

T₆：當油溫≧60℃時,停主泵，給出燈光信號和顯示。

在系統設計時，注意加熱器要靠近循環泵吸油口，并且加熱器啟動前必須啟動循環泵,防止由于油液不流動局部加熱造成油液變質。

4.3濾芯精度的設計改進

翻鋼機液壓系統回油濾芯精度20μm,泵出口高壓濾芯精度10μm,循環系統濾芯精度3μm。在液壓系統中70%-80%的故障是因油液污染而引起的。污染使液壓元件磨損、堵塞，導致其性能下降甚至失效,故有效控制液壓系統的污染程度可提高液壓系統設備的穩定運行。選擇濾芯精度時需要考慮工作環境狀況、對污染物侵入控制程度以及系統參數(工作液體積和過濾器流量等)。對于中等污染侵入率和正常維護狀況，過濾器的選擇可參考表2和表3。

每分鐘通過旁路過濾器的油液體積為系統油液體積的10%。

該系統使用力士樂比例閥，系統要求清潔度等級不低于NAS7級,根據表2和表3,系統濾芯精度設計改進如下：

回油濾芯精度10μm,泵出口高壓濾芯精度10μm, 循環系統濾芯精度3μm。

4.4 液壓系統閥、缸的設計改進

其他翻鋼機液壓系統使用換向閥+平衡閥+整流閥+油缸無桿腔同步馬達+油缸兩油口液控單向閥。此設計容易造成油缸有累計誤差和油缸不同步。

為了保證翻轉臂和受料臂每兩個缸的同步精度和消除累計誤差，系統設計改進成使用比例閥+壓力補償器+平衡閥+油缸無桿腔同步馬達+帶位移傳感器液壓缸+極限位置接近開關的控制方式。

因無強制機械同步，兩個油缸同時運動，同步精度要求高，選用柱塞式同步馬達。比例閥用來調整油缸不同階段的運行速度。油缸每次達到極限位置，通過接近開關和位移傳感器消除由于同步馬達的精度帶來油缸同步誤差。壓差補償器用在P通道作為進口節流壓力補償進行負載補償。平衡閥主要是防止負載引起液壓缸或液壓馬達“失控”，不能用平衡閥來控制兩缸的同步，因此平衡閥裝在管路中，缸上需要安裝兩個SL型液控單向閥。

5結語

通過對板坯翻鋼機液壓系統設計中一些關鍵問題進行討論，提出了設計改進意見，有助于優化設計，減少設計缺陷。設計改進后的設備順利試車投產，設備運行穩定，降低了設備運行、維護成本。

參考文獻

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[2]  廉博，田振君.連鑄機振動液壓系統油液污染的原因及改造[M].液壓與氣動,2012(3):116-117.

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