連軋前臺升降支撐輥調(diào)整系統(tǒng)改造

蘇小銘，姬洪魁，鄒　峰（天津鋼管集團(tuán)股份有限公司，天津300301）

連軋前臺升降支撐輥調(diào)整系統(tǒng)改造

蘇小銘，姬洪魁，鄒峰
（天津鋼管集團(tuán)股份有限公司，天津300301）

258PQF機(jī)組連軋前臺支撐輥調(diào)整裝置設(shè)計存在一定的缺陷，通過對支撐輥調(diào)整裝置的故障進(jìn)行分析總結(jié)，查找設(shè)備故障原因，根據(jù)實際情況提出更合理的改進(jìn)方案并實施，通過對調(diào)整裝置的改進(jìn)，設(shè)備故障率顯著降低，提高了支撐輥裝置設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，支撐輥的高度定位更精確，節(jié)約了設(shè)備的維護(hù)及備件成本。

支撐輥;調(diào)整;精度;液壓回路

1　引言

連軋前臺升降支撐輥（共4個）工藝功能：主要用于支撐毛管和芯棒，當(dāng)毛管和芯棒通過回轉(zhuǎn)臂輸送到連軋前臺軋線上時，毛管被放置在連軋前臺升降支撐輥上，為下一道工序限動齒條推動芯棒進(jìn)行毛管預(yù)穿做準(zhǔn)備。升降支撐輥分別都有3個位置即低位、毛管位、芯棒位，原設(shè)計它們從低位到高位均由液壓缸帶動連桿機(jī)構(gòu)完成。當(dāng)需要滿足不同規(guī)格芯棒要調(diào)整芯棒支撐輥的芯棒位時，由大千斤頂調(diào)整液壓缸底座大梁的位置來完成。當(dāng)需要滿足毛管位時，芯棒支撐輥可單獨(dú)通過各自帶小千斤頂?shù)膯巫饔酶讈硗瓿?。這4個千斤頂由統(tǒng)一的1個電機(jī)帶動4個直角減速機(jī)來驅(qū)動完成，保證其同步[1]。然而在實際生產(chǎn)過程中，受機(jī)械設(shè)備自身磨損、連軋前臺的氧化鐵皮、高溫、冷卻水等因素影響，整體調(diào)整后經(jīng)常出現(xiàn)升降支撐輥高度不一致的情況，由于該處工況條件較差，在處理升降支撐輥高度不一致問題時，需要投入較多人力和物力反復(fù)進(jìn)行測量和調(diào)整，每次至少耽誤40min，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。針對上述情況，決定對升降支撐輥調(diào)整系統(tǒng)進(jìn)行改造。

2　現(xiàn)狀及存在問題

升降支撐輥的毛管位是通過單作用缸缸杠與液壓缸缸頭撞擊實現(xiàn)定位，容易造成雙作用缸缸頭磨損。由于每個升降支撐輥雙作用缸缸頭磨損各不相同，造成每個升降支撐輥的毛管位不一致，而生產(chǎn)中換規(guī)格頻繁，需經(jīng)常對升降支撐輥的高度進(jìn)行調(diào)整，一旦發(fā)現(xiàn)個別升降支撐輥毛管位高度存在問題時又無法自動調(diào)整或補(bǔ)償；只有通過手動調(diào)整液壓缸底座或液壓缸絞點(diǎn)位置來實現(xiàn)，需要投入較多的人力物力，同時該處受空間位置的影響，每次調(diào)整至少需停機(jī)40min，由于目前生產(chǎn)規(guī)格小批號、小規(guī)格較多，經(jīng)常需對升降支撐輥進(jìn)行調(diào)整，為保證升降支撐輥高度的精度，則需經(jīng)常停機(jī)手動進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)整，嚴(yán)重影響生產(chǎn)，而且也帶來安全隱患。

由于連軋前臺工況條件較差，受氧化鐵皮、高溫、冷卻水等因素影響，直接影響設(shè)備的潤滑效果，再加上設(shè)備運(yùn)行過程的自身磨損如升降支撐輥輥?zhàn)?、傳動軸瓦，這些都將影響升降支撐輥高度，同樣需要投入較多人力和物力反復(fù)進(jìn)行測量和調(diào)整，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。

基于上述兩種主要原因，為保證升降支撐輥高度的精度，解決升降支撐輥高度不一致調(diào)整困難、影響生產(chǎn)時間長的難題，決定對其進(jìn)行改造。

圖1　改造后傳動結(jié)構(gòu)圖

3　改造方案

升降支撐輥分別都有3個位置，即低位、毛管位、芯棒位，原來主要是通過,2個液壓缸、調(diào)整大梁、電機(jī)減速機(jī)、千斤頂、液壓控制系統(tǒng)配合使用來實現(xiàn)，涉及的點(diǎn)多、比較復(fù)雜。新的改造方案是將原來的控制原理進(jìn)行修改和簡化，即通過改成帶位移傳感器的液壓缸來實現(xiàn)升降支撐輥3個位置的定位，即低位、毛管位、芯棒位，這需涉及對機(jī)械傳動、液壓控制、電控系統(tǒng)三方面進(jìn)行改造，詳細(xì)方案如下：

3.1機(jī)械傳動

將原來使用的普通液壓缸80/56-280改成帶位移傳感器液壓缸，配裝MTS品牌位移傳感器，其型號為RH-M-0300M-F30-1-A01，同時將原來的單作用液壓缸、毛管位調(diào)整的小千斤頂和電機(jī)減速機(jī)拆除，將大梁調(diào)整的電機(jī)減速機(jī)和大千斤頂與升降支撐輥調(diào)整大梁斷開。改造后的機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)如圖1所示，更簡單、實用、維護(hù)更方便。

3.2液壓控制

原設(shè)計每個芯棒支撐輥用兩組普通液壓閥組控制，改造后新設(shè)計為每個芯棒支撐輥用一組比例液壓閥組進(jìn)行控制，同帶位置傳感器液壓缸實現(xiàn)閉環(huán)控制，液壓缸行程能實現(xiàn)0~280 mm范圍內(nèi)任意位置控制，液壓原理圖如圖2所示。為保證升降支撐輥的響應(yīng)速度，比例閥換向閥選品牌為力士樂其型號為4WRTE16V125L-4X/6EG24ETK31/F1M[2]，該閥響應(yīng)速度快，死區(qū)小接近，完全滿足生產(chǎn)節(jié)奏要求?？紤]到升降支撐輥定位要求高，比例換向閥使用一段時間后可能產(chǎn)生零飄，影響定位等因素。為保證設(shè)備的可靠性，液壓控制原理中除了在液壓缸A、B兩腔設(shè)計液控單向閥（型號：SL20PA1-4X/ V）保壓定位外，在主油路高壓P口專門增設(shè)1組液控單向閥，同時在系統(tǒng)高壓油路中設(shè)計了帶溢流功能的減壓閥（型號：3DRE6P5-5X/250Y/00V），保證了系統(tǒng)壓力調(diào)整功能和安全。

3.3電控系統(tǒng)

3.3.1控制原理

圖2　改造后液壓原理圖

從圖3可以看出，操作臺通過輸入芯棒支撐輥所需高度值的指令后，電控系統(tǒng)自動向比例閥發(fā)出給定命令，比例閥打開液壓缸開始動作[3]，期間電控系統(tǒng)將液壓缸的實時位置與設(shè)定位置進(jìn)行比較，自動調(diào)整比例閥的給定值大小，直到液壓缸動作到操作臺設(shè)定所需的高度值后，電控系統(tǒng)自動取消給定值，比例閥關(guān)閉回到中位，這時液壓系統(tǒng)通過自鎖回路，將芯棒支撐輥保持在設(shè)定高度的位置，完成升降支撐輥位置調(diào)整的閉環(huán)控制[4]。

圖3　電控系統(tǒng)控制流程圖

3.3.2操作原理分析

自行設(shè)計的操作畫面在實際生產(chǎn)中的截圖（如圖4所示），最左側(cè)菜單欄名稱依次為：Mode（運(yùn)行模式），HB RefPos（毛管位設(shè)定位置），MB RefPos（芯棒位設(shè)定位置），ActPos（實際運(yùn)行位置），HB pos（毛管位位置信號），MB pos（芯棒位位置信號），Low pos（低位位置信號），Jog select（慢速選擇）。實際操作時，由于事先在程序的數(shù)據(jù)庫中根據(jù)不同規(guī)格的芯棒和毛管建立了升降支撐輥芯棒位和毛管位的數(shù)據(jù)庫，操作人員只需在原有參數(shù)調(diào)整程序中輸入芯棒的規(guī)格和毛管尺寸，系統(tǒng)將自動進(jìn)行位置調(diào)整和位置數(shù)值的匹配（例如：圖中HB Sup roll 1下方Ref欄中的數(shù)值，HB RefPos毛管位數(shù)值59.9，MBRefPos芯棒位數(shù)值70，這兩個數(shù)值都是通過系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的方式自動匹配），操作簡單、便捷。如需對自動設(shè)定的升降支撐輥位置進(jìn)行微調(diào)，只需在操作畫面Input下方對話框中輸入所需的毛管位或芯棒位的微調(diào)數(shù)值，升降支撐輥位置將自動進(jìn)行微調(diào)。為保證設(shè)備的安全和可靠性，在程序中將微調(diào)數(shù)值的范圍設(shè)定在±10 mm。另外考慮實際運(yùn)行過程中設(shè)備和液壓閥自身的精度因素，將4個升降支撐輥高度的精度誤差范圍初步設(shè)定為±3 mm，經(jīng)過一段生產(chǎn)運(yùn)行的檢驗，完全滿足了生產(chǎn)工藝和設(shè)備的要求。

從上述實際生產(chǎn)操作畫面截圖中可以看出1#~ 3#升降支撐輥位置在毛管位，4#升降支撐輥位置在芯棒位，處于自動等待軋鋼的狀態(tài)下，同時可以看出工藝操作人員，對1#升降支撐輥毛管位進(jìn)行了-1 mm的微調(diào)，對2#升降支撐輥的毛管位和芯棒位都進(jìn)行了2mm的微調(diào)，對3#和4#升降支撐輥均未進(jìn)行微調(diào)。1#升降支撐輥位置控制偏差為+0.8 mm，2#升降支撐輥位置控制偏差為+0.3 mm,3#升降支撐輥位置控制偏差為+1.5 mm，4#升降支撐輥位置控制偏差為+0.6mm，可以看出1#~4#升降支撐輥位置控制精度較高，遠(yuǎn)小于理論控制的±3 mm范圍。

圖4　操作界面

4　改造后實際應(yīng)用效果

升降支撐輥調(diào)整系統(tǒng)改造后運(yùn)行平穩(wěn)，響應(yīng)速度快，而且定位準(zhǔn)確，完全滿足生產(chǎn)要求；工藝人員調(diào)整和操作便捷，得到操作人員的較高評價；大幅降低了換規(guī)格停機(jī)時間，每月可減少停機(jī)約3 h；在運(yùn)行3個月后，停機(jī)檢修期間處理液壓缸漏油時，施工人員在更換液壓缸和軟管時沒有注意衛(wèi)生，將一些雜質(zhì)帶入系統(tǒng)內(nèi)，造成比例換向閥故障發(fā)生，后來通過加強(qiáng)施工人員衛(wèi)生過程管控，同時加強(qiáng)了更換件后對液壓系統(tǒng)的沖洗閥工作，杜絕了類似故障的發(fā)生。

5　結(jié)語

改造后經(jīng)過近1年多的生產(chǎn)，設(shè)備運(yùn)行非常平穩(wěn)，操作便捷、有效，雖然在前期運(yùn)行中出現(xiàn)比例換向閥故障，但最終還是得到圓滿的解決，充分說明此次改造的成功性；后續(xù)設(shè)備保養(yǎng)和維護(hù)時，必須嚴(yán)格控制液壓系統(tǒng)（回路）的清潔度，造成控制油路的堵塞的顆粒雜質(zhì)是絕對不允許進(jìn)入系統(tǒng)（回路）的；針對液壓回路中存在顆粒雜質(zhì)情況，應(yīng)

加強(qiáng)日常檢修或搶修時處理液壓缸、液壓閥、管線漏油等故障時的衛(wèi)生保護(hù)措施；還應(yīng)加強(qiáng)液壓站回油和循環(huán)過濾器濾芯的檢查更換工作，保證整個系統(tǒng)回路的衛(wèi)生；改造充分利用在線使用件的閑置備件，既使閑置備件得到充分利用，又節(jié)約了備件費(fèi)用。

[1]路甬祥.液壓氣動技術(shù)手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2002: 56-70.

[2]李壯云.液壓元件與系統(tǒng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.

[3]邢鴻雁,張磊.實用液壓技術(shù)300題[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009：103-152.

[4]成大先.機(jī)械設(shè)計手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002：40-72.

Revam p of Back-up Roll Lifting Ad justment System at PQF Front Platform

SU Xiao-ming,JIHong-kui and ZOU Feng
(Tianjin Pipe[Group]Corporation,Tianjin 300301,China)

Aiming at the design defect existing at the back-up roll adjustment system at 258 PQF front platform,revamp was executed on mechanical drive system,hydraulic control system and electric control system at Tianjin Pipe Corporation.Equipment fault rate was obviously lowered and the positioning of back-up roll heightmore accurate.The running stability of back-up roll was improved and production cost saved.

back-up roll;hydraulic circuit;precision

10.3969/j.issn.1006-110X.2016.01.012

2015-11-13

2015-11-28

蘇小銘（1979—），男，本科，工程師，主要從事冶金設(shè)備的技術(shù)管理工作。