260 機(jī)組軋機(jī)平衡裝置的改進(jìn)實(shí)踐

秦偉 杜永軍 靳長(zhǎng)青

安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司 河南安陽(yáng) 455004

260 機(jī)組是安陽(yáng)鋼鐵股份公司其中的一條全連續(xù)棒材軋制生產(chǎn)線，主要生產(chǎn)φ12-32 螺紋鋼，其中φ12-22 規(guī)格采用切分軋制工藝，其它規(guī)格采用單線軋制工藝。精軋機(jī)列使用的是進(jìn)口波米尼350 短應(yīng)力線軋機(jī)，采用的是液壓平衡缸平衡裝置，在生產(chǎn)過(guò)程軋機(jī)平衡裝置故障率高，維護(hù)量大，平衡效果差，嚴(yán)重影響生產(chǎn)運(yùn)行及產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定，急需進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，改善運(yùn)行狀況。

1 存在的主要問題

進(jìn)口350 軋機(jī)中有四個(gè)平衡裝置，用于軋輥平衡，供給張力拉桿預(yù)緊力，并消除各種接合件的間隙，保證輥縫處于正常狀態(tài)。由于平衡預(yù)緊力來(lái)自于四個(gè)液壓缸，液壓缸正常運(yùn)行需要液壓系統(tǒng)的正常保障，正常生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)軋機(jī)平衡失效，導(dǎo)致軋機(jī)輥跳增大，在不過(guò)鋼狀態(tài)時(shí)沒有輥縫，增加了軋輥的磨損及過(guò)鋼咬入對(duì)軋輥的沖擊，降低了軋機(jī)的剛性及運(yùn)行的穩(wěn)定性。2017 年260機(jī)組由于精軋區(qū)的液壓缸事故全年共出現(xiàn)14 次事故，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，認(rèn)為對(duì)液壓平衡系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)是優(yōu)化工作的重點(diǎn)。

2 平衡裝置的對(duì)比分析

目前平衡裝置主要形式有螺旋彈簧、碟簧、液壓平衡和阻尼體平衡等類型。新型軋機(jī)使用最多是的液壓平衡或阻尼體平衡，螺旋彈簧及碟簧在舊型號(hào)軋機(jī)上使用較多，現(xiàn)在的新型軋機(jī)上已基本不再使用。

2.1 液壓平衡系統(tǒng)主要構(gòu)成為

（1）動(dòng)力系統(tǒng)，主要是液壓泵，只要功能是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓的壓力能，是液壓系統(tǒng)的動(dòng)力元件。

（2）輔助系統(tǒng)，主要是油缸、過(guò)濾器、管路等，主要作用是貯存油、過(guò)濾油液。輸送油液以及加熱或冷卻油液。

（3）執(zhí)行系統(tǒng)，主要是液壓缸，主要是把液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。

（4）液壓控制系統(tǒng)，主要是各種控制閥、調(diào)節(jié)閥等，主要是控制和調(diào)節(jié)各部分液體的壓力、流量和方向。

（5）工作介質(zhì)，主要是液壓油。

2.2 液壓系統(tǒng)特性

（1）運(yùn)動(dòng)慣性小、響應(yīng)速度快，調(diào)節(jié)靈敏。

（2）可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，設(shè)備安全性較高。

（3）液壓油易泄露，處理不恰當(dāng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)污染嚴(yán)重，而且容易引起火災(zāi)和爆炸事故。

（4）工作性能受溫度影響較大，使用范圍較小，在較低或很高的溫度條件下性能不穩(wěn)定。

（5）液壓元件制造時(shí)要求精度高，所以價(jià)格相對(duì)較高。

（6）液壓系統(tǒng)元件較多，工作過(guò)程較復(fù)雜，出現(xiàn)故障不容易查找，因而使用過(guò)程中維修成本高。

2.3 彈性阻尼體特性

（1）具有較高的內(nèi)阻。膠狀彈性阻尼體的黏性高，可產(chǎn)生很大摩擦力，能吸收活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)外力所產(chǎn)生的能量，減振緩沖效果好。

（2）壓縮性。當(dāng)彈性阻尼體受外力作用時(shí)，體積縮小，收縮部分與液體類似，壓力在0.1-0.4Mpa 之間時(shí)，收縮率可達(dá)15%以上，收縮率較大，方便生產(chǎn)過(guò)程中軋機(jī)操作調(diào)整。

（3）使用穩(wěn)定性好，使用溫度范圍廣。彈性阻尼體具有良好的熱穩(wěn)定性，工作環(huán)境的承受溫度范圍較大，不容易發(fā)生老化現(xiàn)象，使用壽命較長(zhǎng)。

（4）結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡(jiǎn)單，使用期間不需要特別維護(hù)，降低使用成本及過(guò)程中的生產(chǎn)停頓。

（5）安裝和拆卸簡(jiǎn)便，無(wú)需潤(rùn)滑系統(tǒng)，利于使用過(guò)程的維護(hù)保養(yǎng)，大大降低現(xiàn)場(chǎng)職工勞動(dòng)強(qiáng)度。

2.4 最終方案選擇

液壓平衡裝置技術(shù)先進(jìn)，但相對(duì)使用過(guò)程維護(hù)要求高，管理難度大。阻尼體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)使用現(xiàn)場(chǎng)條件要求較低，結(jié)合人力資源配置情況及設(shè)備工作環(huán)境特點(diǎn)，分析認(rèn)為使用阻尼體完全能滿足現(xiàn)場(chǎng)使用要求，最終決定選用阻尼體裝置替換液壓平衡裝置。

3 阻尼體的選擇

彈性阻尼體裝置是把彈性膠體材料壓入密閉的容器內(nèi)，預(yù)設(shè)壓力，以與外部壓力相互平衡，工作中當(dāng)外力小于預(yù)壓力時(shí)，活塞桿不動(dòng)作，當(dāng)外力大于預(yù)壓力時(shí)，活塞桿向下運(yùn)動(dòng)，缸體內(nèi)彈性阻尼體體積減小，預(yù)壓力增大，直至與外力相平衡。選擇時(shí)，軋輥?zhàn)畲筝亸脚c最小輥徑軋機(jī)軸承座之間的距離值是確定平衡裝置外形長(zhǎng)度的主要依據(jù)。平衡裝置的平衡力主要是承受上輥輥系的重量[1]，平衡體系有四個(gè)支撐點(diǎn)，受力相同，F(xiàn)1=F2=F＊1/2。若F1 點(diǎn)為零點(diǎn)，那么輥系與平衡裝置組成的體系平衡時(shí)力矩方程為[2]：G＊L/2=F＊L 則F=G＊1/2；考慮過(guò)平衡系數(shù)（一般取1.2-1.4），那么F=K＊G＊1/2，上輥輥系重量約為900Kg，過(guò)平衡系數(shù)K 取為1.4，則Fmin=6.17KN。350 軋機(jī)輥徑差為60mm，工作最大行程70mm.需要的最小輸出力為3.08KN（此時(shí)預(yù)壓量為5mm）。要求輸出力穩(wěn)定，最大輸出力與最小輸出力相差不能過(guò)大，一般要求控制在1.75 倍內(nèi)，據(jù)此確定了260 機(jī)組350 軋機(jī)阻尼體平衡裝置的型號(hào)要求。

4 使用效果

260 機(jī)組350 軋機(jī)液壓平衡系統(tǒng)改為阻尼體平衡系統(tǒng)以后，兩年來(lái)沒有發(fā)生過(guò)平衡裝置失效以及影響生產(chǎn)運(yùn)行的事故，運(yùn)行質(zhì)量得到很大提升。軋機(jī)剛性、穩(wěn)定性得到極大提高，產(chǎn)品質(zhì)量得到進(jìn)一步的提高，成品各段尺寸偏差達(dá)到0.1mm 以內(nèi)。近年來(lái)的平衡裝置事故為0，運(yùn)行穩(wěn)定[3]。

5 結(jié)語(yǔ)

260 機(jī)組應(yīng)用阻尼體平衡之后的情況表明，阻尼體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性高、使用壽命長(zhǎng)，過(guò)程維護(hù)簡(jiǎn)單，降低了職工勞動(dòng)強(qiáng)度，得到了現(xiàn)場(chǎng)操作與維護(hù)職工們的認(rèn)可，很好的解決了精軋軋機(jī)使用液壓平衡事故多，生產(chǎn)不穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量受影響大的難題。提高了作業(yè)率，穩(wěn)定了產(chǎn)品質(zhì)量，對(duì)增加效益降低消耗起到了積極的作用。此類改造簡(jiǎn)單易行，費(fèi)用低，效果明顯，值得向同類機(jī)組推廣應(yīng)用。