熱卷箱開卷臂液壓控制回路的故障與排除

梁榮軍

摘要：熱卷箱是將鋼坯從粗軋機高速送至精軋機低速開卷的中間過程設備，具有保溫、縮短輥道長度的功能。而開卷臂是熱卷箱的關鍵部件之一，對開卷臂的良好控制能為穩(wěn)定順利開卷提供強有力的保證。本文詳細介紹了熱卷箱開卷臂液壓控制回路的故障與排除。

關鍵詞：熱卷箱;開卷臂;液壓系統(tǒng)

熱卷箱主要用于熱連軋機組中，在一定程度上改善了頭尾終軋溫度差和中間坯溫度的不均勻性，從而提高了產品質量。熱卷箱設置在粗軋機和精軋機之間，將粗軋機軋出的厚度在20～40mm的中間坯采用無芯卷取方式卷繞成卷，然后立即反向開卷，送入精軋機，實現邊開卷邊軋制?；诖?，本文在分析了熱卷箱開卷臂工作過程的基礎上，針對某鋼廠熱卷箱開卷臂在調試過程中出現的壓力無法調整到工作壓力的現象，論述了其產生的原因，并提出了合理的解決方案。

一、熱卷箱作用

熱卷箱是提高熱連軋產品質量的關鍵設備，它與軋機及輥道的速度匹配更為重要，直接影響整條生產線的穩(wěn)定性及產品質量。其位于粗軋機之后，又位于切頭飛剪之前軋線中部位置，是軋制工藝中間環(huán)節(jié)。當粗軋機軋出的中間坯（厚度30～45mm）完成最后一道次軋制時，由輸送輥道經過熱卷箱前側導位進入熱卷箱將熱中間坯卷成熱帶鋼卷，然后再將熱帶鋼卷進行開卷，經托卷輥及夾送矯直輥將中間坯矯直送入切頭飛剪進行切頭或切尾，中間坯切頭后除鱗進入精軋機進行軋制。

1、具有保溫的作用。在軋制過程中，由于將中間坯卷成卷，所以有效的減小了帶鋼的散熱面積、輻射面積，以及帶鋼頭尾溫差及帶鋼邊部溫降。

2、具有均溫作用。由于中間坯卷成卷，所以中間坯在全長度方向上成卷后發(fā)生熱傳遞、熱輻射，有效地保證了帶鋼的溫度均勻性，同時有效的減少了加熱爐在燒鋼過程中產生的黑印。

3、具有破鱗作用。由于卷取和開卷過程中中間坯發(fā)生機械彎曲變形，使帶鋼表面脆硬的二次氧化鐵皮碎裂，同時由于帶鋼的高速卷取，使氧化鐵皮大部分被拋離帶鋼，其余部分只是附著在表面保證了精軋除鱗的良好效果。

4、由于熱卷箱具有雙站工作特點，能放兩個中間卷，即縮短了軋線長度，又能作為粗、精軋的緩沖帶。

二、熱卷箱開卷臂開卷工作過程

熱卷箱開卷臂開卷工作過程如圖1所示，熱卷箱的卷取過程完成后，熱卷箱進入開卷過程，開卷臂在回轉液壓缸的驅動下，使開卷刀首先與中間坯熱卷外徑接觸，當回轉液壓缸繼續(xù)帶動開卷臂向下運動時開卷刀沿著中間坯熱卷外徑浮動下滑，直至開卷刀插入中間坯熱卷的頭部，開卷刀繼續(xù)向下運動到極限位置，將中間坯熱卷的頭部打開，完成開卷。

三、熱卷箱開卷問題及原因

1、熱卷箱開卷問題。某鋼廠在熱卷箱投用調試初期，當中間坯完成卷取后，開卷失敗問題主要表現為：開卷刀首先與中間坯熱卷外徑接觸，當回轉液壓缸繼續(xù)帶動開卷刀向下運動時，開卷刀沒有沿著帶卷外徑浮動下滑，而是把熱卷推離開卷位置，從而無法繼續(xù)完成開卷。

2、熱卷箱開卷過程受力分析。熱卷箱開卷過程受力分析如圖2所示，由力的平衡條件可得開卷條件為：

G=N1 cosα+N2 cosβ-F sinθ-fsinα（1）

F cosθ≤N1 sinα-N2 sinβ+f cosα（2）

式中：G為鋼卷的重量（N）;

N1為輥道對鋼卷的壓力，（N）;

N2為輥道對鋼卷的壓力，（N）;

F為開卷刀對鋼卷的推力，（N）;

f為鋼卷與輥道的摩擦力，（N）。

由式（2）可知，當開卷刀沿著帶卷外徑浮動下滑時，θ角的數值變小，Fcosθ的值增大，當θ角的數值為0時，Fcosθ的值為最大F，此時如果仍能滿足式（2），則表示滿足開卷條件，反之，則不滿足開卷條件。

3、開卷臂液壓控制回路分析。通過上述分析可知，導致開卷失敗的原因是開卷刀對鋼卷的推力F偏大，推力F是由開卷臂擺動液壓缸來控制，其液壓原理圖如圖3所示。

元件1在拆換閥臺元件時切斷主壓力管路;元件2控制開卷臂擺動液壓缸伸出和縮回;元件3控制液壓缸伸出和縮回的速度;元件4鎖定液壓缸停位;元件5控制節(jié)流流量;元件6控制液壓缸無桿腔壓力;元件9為二級壓力調節(jié)閥，遠程控制元件6的溢流壓力。

當開卷臂準備開卷時，電液換向閥2上的電磁鐵b得電，壓力油通過單向節(jié)流閥3和液控單向閥4進入液壓缸的無桿腔，液壓缸上的無桿腔壓力通過溢流閥6來調節(jié)。溢流閥6上的油口X接到比例溢流閥9上，通過給定比例溢流閥9控制信號來實現對溢流閥6遠程壓力調節(jié)，控制開卷刀推力F的大小。

開卷故障出現初期，懷疑開卷臂液壓缸壓力無法減小的原因是比例溢流閥9給定的信號偏大，導致溢流閥6的設定壓力偏大，減小比例溢流閥9的信號，通過壓力傳感器10讀的數值為2.1 MPa，當繼續(xù)減小比例溢流閥9的給定信號時，壓力傳感器10的數值仍為2.1 MPa，問題沒有得到解決。經過排查，初步確定導致液壓缸無桿腔壓力無法減小的原因是無桿腔供油流量和溢流流量不匹配造成的。

產生液壓缸無桿腔壓力無法減小的原因描述如下：當熱卷箱準備開卷時，壓力油通過電液換向閥2進入液壓缸的無桿腔，同時給定比例溢流閥9控制信號，設定溢流閥6的溢流壓力，當回轉液壓缸帶動開卷刀向下運動，開卷刀沿著帶卷外徑下滑時，液壓缸在外力的作用下迫使有桿腔縮回，此時，溢流閥6需要溢流的流量小于通過電液換向閥2的流量和液壓缸有桿腔縮回產生的流量之和，導致液壓缸無桿腔的壓力只能減少到2.1 MPa，無法繼續(xù)減少。

分析原因后，在不改變原設計回路的基礎上，只要適當減少進入液壓缸無桿腔的流量，就可以解決此問題。在調試現場，調試人員適當調節(jié)單向節(jié)流閥3，減少進入液壓缸無桿腔的流量后，在不改變比例溢流閥9設定值的情況下，液壓缸無桿腔的壓力可以減小到1.3 MPa，問題得以解決。

四、結語

熱卷箱是現代化板帶鋼軋制工藝中用于將中間坯卷取并開卷的設備，位于粗軋機之后切頭飛剪之前。此工藝是將從粗軋機過來的高速中間坯卷成帶卷，然后再開卷將中間坯以低速送入精軋機組。而開卷臂液壓系統(tǒng)的作用為通過改變壓強增大作用力，為此，本文首先闡述了熱卷箱開卷臂的工作過程，結合某工程熱卷箱開卷問題，詳細分析了開卷臂液壓控制回路開卷問題產生的原因，為今后熱卷箱的調試和設計提供依據。

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