中厚板矯直機(jī)全液壓AGC缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

吳慶君 趙 崠

(1.淮南市石油化工機(jī)械設(shè)備有限公司技術(shù)部，安徽 232033;2.太原重工股份有限公司矯直機(jī)研究所，山西 030024)

近幾年來，隨著控軋控冷與直接淬火技術(shù)的采用，軋后板溫降低、板形變壞、屈服強(qiáng)度增大、板厚范圍加大，同時(shí)用戶對鋼板加工自動(dòng)化程度也不斷的提高，使鋼廠交貨鋼板的平直度要求也更加嚴(yán)格。因此，新建矯直機(jī)都要求能力強(qiáng)、剛度大、自動(dòng)化程度高，經(jīng)矯后的鋼板平直度好、殘余應(yīng)力小且分布均勻、板材表面質(zhì)量好且無壓痕，而且操作安全可靠、作業(yè)率高，一道次矯直，矯直速度快，自動(dòng)化水平高，還要減少投資規(guī)模。那么就必須采用全液壓AGC 壓下裝置以控制輥縫與矯直力，達(dá)到動(dòng)態(tài)調(diào)整的要求。

本文主要以舞鋼4 300 mm 中厚板熱處理矯直機(jī)為例介紹了全液壓AGC 缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與選型。

1 舞鋼4 300 mm 中厚板熱處理矯直機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)

舞鋼4 300 mm 中厚板熱處理矯直機(jī)技術(shù)參數(shù)見表1。

2 液壓壓下裝置的功能

液壓壓下裝置的結(jié)構(gòu)見圖1。它的功能是壓下位置控制，在控制系統(tǒng)的作用下實(shí)現(xiàn)各種工藝動(dòng)作。其類型:裝有位置傳感器的長行程液壓缸。安裝在上橫梁上，每個(gè)上橫梁上2 個(gè)，共4 個(gè)。

表1 技術(shù)參數(shù)Table 1 Technical parameters

液壓壓下裝置采用4 個(gè)帶位移傳感器的AGC 缸實(shí)現(xiàn)壓下動(dòng)作。壓下機(jī)構(gòu)的作用是通過調(diào)整上排矯直輥，達(dá)到輥縫調(diào)整的要求;通過入口側(cè)兩個(gè)桿端帶球面調(diào)整墊的壓下缸和出口側(cè)兩個(gè)桿端帶球面調(diào)整墊的壓下缸的單獨(dú)調(diào)整或同步調(diào)整，實(shí)現(xiàn)上輥系沿矯直方向前后或左右方向的傾動(dòng)。傾動(dòng)可在過鋼或非過鋼下進(jìn)行。通過壓下缸位移傳感器在操作臺(tái)顯示矯直輥的開口度大小以及傾動(dòng)量。每個(gè)液壓缸由一個(gè)液壓總管供油，通過壓下機(jī)構(gòu)的壓力檢測裝置可以對設(shè)備進(jìn)行超載保護(hù)。液壓缸的設(shè)計(jì)能夠在惡劣的環(huán)境中工作(如溫度的變化、震動(dòng)、腐蝕和污染)。

圖1 液壓壓下裝置的結(jié)構(gòu)Figure 1 The structure of hydraulic screw down device

3 AGC 缸設(shè)計(jì)要求與技術(shù)要求

3.1 液壓缸設(shè)計(jì)要求

AGC 油缸外形尺寸要求滿足設(shè)計(jì)安裝空間。

滿足伺服系統(tǒng)靜、動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的高精度及高響應(yīng)速度要求。

與熱矯直機(jī)機(jī)械設(shè)備有良好簡便的聯(lián)接方式并便于拆裝。

有可靠的結(jié)構(gòu)形式，保證在生產(chǎn)過程中不損傷，不發(fā)生漏油故障。

滿足伺服缸大行程推上的特殊工況條件。

滿足大行程伺服油缸的快速工況條件。

滿足一年期質(zhì)保要求。

3.2 液壓缸的技術(shù)要求

油缸基本形式:單桿活塞缸

活塞直徑:?680 mm

活塞桿直徑:?475 mm

活塞行程:370 mm

油缸材質(zhì):采用鍛造合金鋼(42CrMo)經(jīng)二次探傷(JB/T5000.15 質(zhì)量等級二級)及調(diào)質(zhì)熱處理制成

油缸安放形式:垂直安裝

油缸主密封圈及導(dǎo)向套:選用進(jìn)口件

油缸主密封圈及導(dǎo)向套材質(zhì):材料PFM/Viton

油缸額定工作壓力:塞端26.5 MPa

桿端≤10 MPa(可調(diào))

油缸最小啟動(dòng)壓力:≤0.05 MPa

油缸外泄量:無

油缸工作介質(zhì):抗磨液壓油(ISO-L-HM-46)

油缸工作環(huán)境溫度:0～80℃

油缸介質(zhì)溫度:10～80℃

油缸介質(zhì)清潔度:優(yōu)于NAS5 級

位移傳感器安裝位置:油缸活塞中心一支

傳感器形式:MTS 傳感器接線采用航空插頭模式(型號(hào)為RH-M-0420M-D70-1-S2G1002)

試驗(yàn)壓力:32 MPa

4 AGC 缸主要關(guān)鍵件的制造技術(shù)要求

缸體、活塞及缸蓋均為鍛件，其技術(shù)要求為:

(1)材質(zhì)為優(yōu)質(zhì)鍛鋼，鍛件驗(yàn)收按JB/T5000.8—1998 Ⅲ組，并在設(shè)備出廠前提供鍛件驗(yàn)收質(zhì)量合格證。

(2)鍛件需經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，286～321 HBW，并在設(shè)備出廠前提供熱處理報(bào)告。

(3)缸體、活塞表面經(jīng)淬火處理，≥52.5 HRC，淬硬層深度≥5 mm，并在設(shè)備出廠前提供熱處理報(bào)告。

(4)缸體、活塞表面鍍硬鉻，鍍層厚度為0.03 mm～0.05 mm。

(5)鍛件應(yīng)做探傷檢查，內(nèi)部不得有皺皮、裂紋、夾渣、縮孔等影響強(qiáng)度的缺陷。

(6)鍛件尺寸公差不低于GB1802—1979 中H8。

(7)缸體內(nèi)表面、活塞桿表面及缸蓋內(nèi)表面粗糙度不低于GB1031—1995 中Ra0.3 μm。

AGC 缸采用進(jìn)口密封，提供相關(guān)證明。

5 AGC 缸出廠驗(yàn)收前的性能試驗(yàn)

AGC 缸出廠驗(yàn)收前應(yīng)進(jìn)行以下各項(xiàng)性能試驗(yàn)，以檢驗(yàn)設(shè)備的各項(xiàng)指標(biāo)是否合格，并做出相應(yīng)記錄。

液壓缸空載往復(fù)運(yùn)動(dòng)20～30 次，運(yùn)動(dòng)應(yīng)靈活自如。

耐壓試驗(yàn):32 MPa，提供試驗(yàn)報(bào)告包含油缸內(nèi)泄漏以及最低啟動(dòng)壓力數(shù)據(jù)。

液壓缸階躍響應(yīng)的測量。液壓缸的階躍響應(yīng)是影響伺服系統(tǒng)調(diào)整精度的重要因素。主調(diào)整缸響應(yīng)時(shí)間:0.1 mm(0～90%)階躍響應(yīng)＜45 ms。

位移傳感器:0.001 mm。

其他保證值與考核:

油缸可以工作壓力:不小于30 MPa。

伺服缸響應(yīng)頻率:15 Hz，提供試驗(yàn)報(bào)告。

主調(diào)整缸響應(yīng)時(shí)間:0.1 mm(0～90%)階躍響應(yīng)＜45 ms，提供試驗(yàn)報(bào)告。

設(shè)備的性能考核按設(shè)計(jì)資料及技術(shù)要求進(jìn)行，應(yīng)達(dá)到有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的功能和指標(biāo)。

6 專用工具

為實(shí)現(xiàn)對AGC 缸的在線更換，保證設(shè)備的正常使用，降低現(xiàn)場作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度，針對設(shè)備安裝的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及現(xiàn)場起重設(shè)備的配備條件，設(shè)計(jì)了AGC 缸的專用吊具(見圖2)。

圖2 AGC 缸的專用吊具Figure 2 Special lifting tool for AGC cylinder

此專用工具結(jié)構(gòu)簡單，使用方便可靠，便于制造，在實(shí)際使用中得到了證實(shí)。

7 結(jié)束語

全液壓AGC 缸在舞鋼4 300 mm 中厚板熱處理矯直機(jī)中的實(shí)際應(yīng)用證明，該結(jié)構(gòu)完全達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，滿足了設(shè)備性能考核指標(biāo)，降低了設(shè)備運(yùn)行和維修費(fèi)用，使工廠在清潔生產(chǎn)的同時(shí)創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。