沈強

(鞍鋼熱軋帶鋼廠鞍山114021)

【摘要】對軋機主軸平衡系統出現卡阻問題進行了分析和改進，改進后保證了主軸壓力穩定，使之始終處于平衡狀態，避免了夾坯、燒損軋棍重大事故發生，同時大大減少更換三通減壓溢流閥的費用及時間。

【關鍵詞】R₁軋機主紬平衡糸統；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品質量在軋機增設了液壓平衡控制系統，使鋼板的厚度得到了有效的控制，軋機主軸采用液壓平衡控制系統,使主軸在軋制過程中減少沖擊，并在乩軋機入口設計增加了高壓水除鱗裝置，使鋼板的表面質量得到提高。R₁軋機前、后導尺是利舊改造設備，將軋機導尺最大開口度由原2800 mm改為最大開口度1700mm, R₁軋機前、后導尺在軋制過程中起到導位、對中作用，使中間坯與軋制中心對中，配合咼立輾軋機和R₁軋機的軋制，最終將通過工作銀道輸送到下道工藝流程。

2 R軋機主軸平衡系統工作原理及液壓系統技術參數

(1 )R₁軋機主軸平衡系統工作示意見圖1。 

(2) R₁液壓系統技術參數見表1。

(3) R₁主軸平衡系統技術參數見表2。

(4) 系統工作環境：現場環境溫度復雜，雖然有軋輻冷卻水系統，但鋼坯的溫度仍能傳遞給主軸及液壓缸處，最高達100℃，軋機在軋制過程中振動非常大。

3問題闡述及分析

3.1問題簡述

原R₁主軸平衡系統，三通減壓溢流閥減壓壓力不穩定，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，由于液壓缸周期動作在平衡點上，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期工作狀態下變質;另外,液壓缸在長期磨損下，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，在回油過程中，經過三通減壓溢流閥，油中的異物或乳化物經常卡阻在溢流閥的先導閥的阻尼孔處，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,有時壓力高至大約9.4-10 MPa以上,有時壓力下降大約在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,備件損耗相當大。

3.2問題分析

軋機在軋制過程中會傳遞高溫，并且產生振動,將高溫和振動傳遞給主軸，再由主軸傳遞給液壓缸。長期高溫使液壓缸內的油液變質，卡阻三通減壓溢流閥（以下簡稱液壓閥），長期振動會使液壓缸柱塞密封脫落，回油時產生卡閥，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滑改為全封閉式稀油潤滑，將平衡缸由單作用式改為雙作用式，改進方法雖然可行，但改造費用相當大,2套主軸需要800多萬元,而且現有的主軸備品也不能使用,損耗浪費太大，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，來保證主軸壓力穩定。但長遠看更換、維修和備件費用也很高，只能是維持生產。

方案3：通過計算和技術設計，在液壓缸和三通減壓溢流閥管路之間增加單向過濾系統(后附系統圖)，主軸在上升時，油液通過單向閥流向液壓缸，下降時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的流量需求，下降時又能起過濾的作用，防止了異物卡閥現象，保證了主軸的壓力穩定，使主軸總處于平衡狀態，避免了研瓦及更換主軸事故，同時大大減少了換閥費用及事故時間，另外，由于閥組入口液壓系統內油液也經常有異物進入，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過濾裝置，避免污染，該方案雖沒控制溫度，但對溫度所帶來的油液變質能進行過濾;從實現成本高低、實現難易程度等方面評價，最終采用了此方案。

4.3實施過程

(1) 根據現場實際情況，查找材料及設計依據.經過計算，制定改進方案。

(2)經過部門審批核算，確定最終方案。

(3)根據方案實施備件訂購。

(4)利用年修長時間停軋進行改進。

(5) 由于現場實際位置限制，采用外掛支架式安裝。

(6)現場實施安裝，電氣接線，打壓試驗。

(7)進行模擬試驗后,無異常投入正常使用。

(8) 周期檢查濾芯，必要時更換，防止壓力升高，周期檢查液壓部件預緊、泄漏情況，制定、修改四項標準定期維護、檢查。

4.4 改進后的液壓系統

改進后的液壓系統見圖3。

4.5創新后的實物圖

創新后的實物見圖4、5。

5改進效果

經過8年來的使用，沒發生卡閥事故，保證了主軸的壓力穩定，主軸總處于平衡狀態8.8 ±0.4MPa,避免了研瓦及更換主軸的大事故，此項改進達到了投資少、見效快、維護方便。該項目技術改進已 運用到1580線R₁軋機主軸平衡系統、1700線E₁立輥提升系統,其他軋鋼廠有此現象的可依此進行改進。

6效益計算

1700線R₁軋機主軸平衡系統改進后，避免了研瓦及更換主軸的大事故，每年最少節約更換兩套主軸.而更換一套主軸需要320多萬元的消耗費用。

(1) 每年可節約資金:320 x 2=640萬元。

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

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

合計:96+12=108萬元；

共計每年可節省640+108=748萬元；

間接效益:提高了全年產量，為公司和廠扭虧增盈做出了積極貢獻，創造了效益。

7結論

本創新成果成功研制了一種新型平衡過濾裝置，通過對乩主軸平衡系統的改進,徹底解決了三通減壓溢流閥卡阻現象。突破了國內三通減壓溢流閥在平衡系統中的技術難題，屬國內首創的技術。這個技術的產生,是對國外先進技術的消化、吸收和有機的結合，起到推動所屬行業技術進步、提高所屬行業科學技術水平的積極作用。

此項目已經獲得國家發明專利；獲得鞍山鋼鐵集團公司合理化建議和技術改進一等獎；獲得2014年中國金屬學會“冶金青年創新創意大賽”二等獎。

參考文獻

[1]  成大先.機械設計手冊.北京:化學工業出版社,1994.