軋機(jī)的液壓壓下裝置

摘 要：壓下裝置是軋機(jī)的核心裝置，其性能的優(yōu)良與否決定了帶材的質(zhì)量。文章闡述了液壓壓下裝置在冷軋機(jī)中所起到的重要作用，介紹了該裝置在軋機(jī)上的安裝方式、結(jié)構(gòu)及安裝結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)缺點(diǎn)、并講述了壓下裝置的控制原理及其在實(shí)際項(xiàng)目中的推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：壓下油缸；位置傳感器；檢測裝置；位置閉環(huán)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.15.002

1 前言

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國黑色及有金屬薄帶材產(chǎn)品、產(chǎn)量迅速增長，而軋機(jī)也向高速、大型、連軋、自動化方向發(fā)展。目前，所有的冷軋機(jī)的壓下裝置都采用液壓壓下這種方式。

液壓壓下是軋機(jī)現(xiàn)代化的突出重要標(biāo)志之一，它較易適應(yīng)軋制及操作條件的變化，根據(jù)軋制類型和軋制道次程序，如壓下軋制或平整軋制，并能給予最佳補(bǔ)償，并利用軋機(jī)剛性可調(diào)的特點(diǎn)，對冷軋機(jī)采用遞降式剛度分配方式，以得到高質(zhì)量的產(chǎn)品，從而保證帶材厚度及平整度，使帶材質(zhì)量最佳，不論是在最硬和最軟的條件下都是如此。同時(shí)液壓壓下具備自動及快速卸荷功能，以防止軋輥及軋輥軸承的過載和損壞，延長軋輥壽命等特點(diǎn)。

液壓壓下方式雖然有各種各樣的方案，但就其壓下油缸安放位置來說，分為壓下和壓上兩種結(jié)構(gòu)形式。

2 液壓壓下油缸安放在軋機(jī)機(jī)架上部

將液壓壓下油缸安放在軋機(jī)機(jī)架上部（上支承輥軸承座上面），這種安裝方式在一定程度上可以使其免受來自軋機(jī)工藝潤滑系統(tǒng)的乳化液、軋制油等造成對液壓壓下油缸污染，但是由于液壓壓下油缸處在軋機(jī)機(jī)架上部，軋制時(shí)，當(dāng)需要壓下油缸活塞往上運(yùn)動時(shí)，因無外力使其活塞動作，所以在液壓壓下系統(tǒng)中還需設(shè)置壓下油缸活塞平衡回路及必要的電氣聯(lián)鎖控制，因此增加了液壓壓下系統(tǒng)設(shè)備制造成本。

油缸安裝于軋機(jī)機(jī)架上部時(shí)安裝、維修不便，由于液壓壓下油缸處在軋機(jī)機(jī)架上部，還需增加固定液壓壓下油缸的懸掛機(jī)構(gòu)。液壓壓下油缸維修時(shí)，必須先卸掉液壓壓下油缸的懸掛機(jī)構(gòu)后，才能將液壓壓下油缸落下，并放在上支承輥軸承座上面拉出，全部工作需要在軋機(jī)機(jī)架上進(jìn)行，從而導(dǎo)致更換困難。

因液壓壓下油缸安裝在軋機(jī)機(jī)架上部，考慮安裝、維修等因素，壓下油缸閥裝置與液壓壓下油缸多數(shù)分開設(shè)置，兩者之間是靠管道連接，這樣就導(dǎo)致管道油液質(zhì)量轉(zhuǎn)化到壓下油缸活塞上當(dāng)量質(zhì)量增加，直接影響到系統(tǒng)的動態(tài)指標(biāo)是否滿足要求，容易導(dǎo)致軋機(jī)剛度降低，系統(tǒng)響應(yīng)頻率降低等不良后果，為了減小這些不良影響，壓下油缸閥裝置的安放位置及其連接管道受到嚴(yán)格制約。

液壓壓下油缸安裝在軋機(jī)機(jī)架上部，軋機(jī)的基準(zhǔn)在下部，當(dāng)軋輥磨損后，為保證軋線位置不變，為此還需在機(jī)架下面裝有調(diào)整軋線用的絲杠、螺母、減速箱、電機(jī)等一套復(fù)雜的機(jī)械軋線調(diào)整機(jī)構(gòu)，而且軋線調(diào)整機(jī)構(gòu)還需考慮承受整個(gè)輥系的重量，因此機(jī)械設(shè)備造價(jià)成本高，同時(shí)還需對這套軋線調(diào)整機(jī)構(gòu)及相關(guān)的傳感器等做防污染處理，防止乳化液、軋制油以及氧化鐵皮的滲蝕，以保護(hù)機(jī)架下面軋線調(diào)整機(jī)構(gòu)，保證其可靠的工作。

3 液壓壓下油缸安放在軋機(jī)機(jī)架下部

將液壓壓下油缸安放在軋機(jī)機(jī)架下部，而軋線調(diào)整裝置則安裝在軋機(jī)機(jī)架上部，采用這種安裝方式時(shí)，將壓下伺服閥、壓力傳感器、電磁溢流閥集中安裝在閥塊上形成壓下閥裝置，將壓下閥裝置鑲嵌安裝于液壓壓下油缸側(cè)面，從而組成壓下油缸裝置。這種組合方式減少了管道連接，從而使得管道油液質(zhì)量轉(zhuǎn)化到壓下油缸活塞上當(dāng)量質(zhì)量大大減少，提高了壓下油缸的固有頻率，從而提高了整個(gè)壓下系統(tǒng)響應(yīng)頻率，進(jìn)而滿足并提高了軋機(jī)的動態(tài)指標(biāo)要求，更有利于軋出質(zhì)量好的帶材。由于壓下油缸裝置安放在軋機(jī)機(jī)架下部，雖然對壓下油缸裝置來說存在污染問題，但通過在壓下油缸裝置上做些輔助的防污染措施，將伺服閥及壓力傳感器使用保護(hù)罩保護(hù)起來，對電氣接頭進(jìn)行防水處理，就完全可以免受來自軋機(jī)工藝潤滑系統(tǒng)的乳化液、軋制油等物造成對壓下油缸污染及滲蝕。這種防污染措施相比軋線調(diào)整機(jī)構(gòu)的防污染要簡單，而且可靠性高。而且當(dāng)壓下油缸下置時(shí)，位移傳感器采用內(nèi)置的方式，位移傳感器可以得到有效的保護(hù)，從而減少了位移傳感器損壞的風(fēng)險(xiǎn)。

油缸安裝于軋機(jī)機(jī)架下部時(shí)安裝、維修方便，由于液壓壓下油缸處在軋機(jī)機(jī)架下部，其靠自身的重力落在軋機(jī)機(jī)架底座上，當(dāng)其密封等損壞需要更換時(shí)，只需要借助手動葫蘆等將其吊起即可移除，一些小問題甚至不用移除，在機(jī)架內(nèi)部即可處理，大大減小了維修強(qiáng)度。

壓下油缸下置時(shí)當(dāng)軋輥磨損，需要調(diào)整軋線時(shí)，可啟動軋線調(diào)整機(jī)構(gòu)，以調(diào)節(jié)上支承輥軸承座的位置，下部則由壓下油缸活塞行程來實(shí)現(xiàn)帶材軋制。

4 液壓壓下裝置安放在軋機(jī)機(jī)架下部的主要特點(diǎn)及其效果

這種安裝形式獲得如下顯著效果：

（1）由于將壓下油缸裝置安裝在軋機(jī)機(jī)架下部，有軋輥重量作用在壓下油缸上，因此不需要活塞自重平衡裝置。（2）壓下油缸的結(jié)構(gòu)形式簡化，同時(shí)也簡化了液壓壓下系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)沒有必要再設(shè)置壓下油缸活塞平衡回路，節(jié)約了成本，減少了出問題的幾率。（3）壓下油缸閥裝置與液壓壓下油缸直接連在一起，減少了管道連接，提高了系統(tǒng)響應(yīng)頻率，滿足并提高了系統(tǒng)的動態(tài)指標(biāo)要求。（4）維修方便，拆卸壓下油缸時(shí)，不需要專門的拆卸油缸裝置，同時(shí)也避免因零件的跌落造成損壞等事故的發(fā)生。（5）更換工作輥和支承輥時(shí)，直接將支承輥落在其換輥軌道上，而不需要用專用裝置去支承壓下油缸。（6）壓下油缸裝置在軋制線之下，可免受壓力傳感器、位置傳感器、電液伺服閥、電磁溢流等受到來自機(jī)械上的損傷。（7）軋線調(diào)整機(jī)構(gòu)裝在軋機(jī)機(jī)架上部，所用的調(diào)整機(jī)構(gòu)不必承受整個(gè)輥系重量，驅(qū)動容量小，機(jī)械結(jié)構(gòu)大為簡化，設(shè)備制造成本大大降低。（8）由于軋線調(diào)整機(jī)構(gòu)裝在軋機(jī)機(jī)架上部，不存在軋機(jī)工藝潤滑系統(tǒng)的乳化液、軋制油對軋線調(diào)整機(jī)構(gòu)污染及滲蝕，無需對這套軋線調(diào)整機(jī)構(gòu)做防污染處理，減少了軋線調(diào)整機(jī)構(gòu)的日常維護(hù)，提高了工作可靠性。

5 壓下油缸的控制原理

壓下油缸的控制系統(tǒng)是軋機(jī)的核心控制系統(tǒng)，其液壓系統(tǒng)原理如附圖1所示。動力站的高壓油接至油口PS1，為整個(gè)壓下系統(tǒng)提供動力，高壓油經(jīng)過高壓過濾器2-1的過濾由液控單向閥4-1控制是否供向伺服閥8-1和8-2，液控單向閥的開啟和關(guān)閉由電磁換向閥3-1控制，高壓過濾器5-1和5-2用于穩(wěn)定伺服閥8-1和8-2的供油壓力，回油過濾器7-1和7-2用于穩(wěn)定伺服閥8-1和8-2的回油壓力，伺服閥供油和回油的壓力穩(wěn)定有利于伺服閥的控制，伺服閥8-1和8-2用于控制壓下油缸的壓力和位移，當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)壓力控制時(shí)伺服閥8-1與壓力傳感器9-1閉環(huán)控制操作側(cè)壓下油缸的壓力，伺服閥8-2與壓力傳感器9-2閉環(huán)控制傳動側(cè)壓下油缸的壓力。當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)位移控制時(shí)伺服閥8-1與位移傳感器11-1閉環(huán)控制操作側(cè)壓下油缸的位移，伺服閥9-1與位移傳感器11-2閉環(huán)控制傳動側(cè)壓下油缸的位移。電磁溢流閥10-1和10-2用于軋制力的溢流保護(hù)，其標(biāo)定為最大軋制力從而限制了作用在輥?zhàn)由系牧?，從而保護(hù)了機(jī)械設(shè)備。減壓閥12-1用于壓下油缸的桿腔壓力控制，當(dāng)出現(xiàn)事故輥縫需要快速打開時(shí)，此減壓閥壓力起作用，使得輥縫快速打開，疊加式減壓閥13-1用于壓下油缸閉環(huán)控制時(shí)背壓使用，其余疊加式溢流閥14-1配合，用于實(shí)現(xiàn)壓力控制及位移控制時(shí)壓下油缸桿腔的壓力，此壓力使得壓下油缸的桿腔產(chǎn)生一定的背壓，有利于壓下油缸的穩(wěn)定。

1 球閥；2高壓過濾器；3電磁換向閥；4液控單向閥；5高壓蓄能器；6高壓過濾器；7回油蓄能器；8伺服閥；9壓力傳感器；10電磁溢流閥；11位移傳感器；12減壓閥；13疊加式減壓閥；14疊加式溢流閥；15測壓接頭；16測壓軟管；17壓力表。

6 工程實(shí)踐

近些年，中國重型機(jī)械研究院承接了大量的四輥、六輥及連軋機(jī)設(shè)計(jì)及成套項(xiàng)目，項(xiàng)目采用了壓下油缸下置的安裝方式及如附圖1的控制原理，工程實(shí)踐證明此控制原理及安裝方式比較合理，壓下系統(tǒng)響應(yīng)頻率快，可以取得很好的壓下控制效果，使用在軋機(jī)上可以軋出優(yōu)質(zhì)的帶材，從而為用戶取得了很好的社會效益及巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

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作者簡介：李鵬（1985-），男，陜西西安人，本科，工程師，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)、液壓技術(shù)。