[科普中國]-翻鋼機

簡介

隨著板坯品種的開發(fā)，產(chǎn)品逐步向高端化、多樣化發(fā)展，對板坯表面質(zhì)量的要求越來越高，對板坯的檢查及清理的要求也越來越高。為適應(yīng)品種開發(fā)質(zhì)量檢查的需要，提高板卷質(zhì)量合格率，提高上料速度，需對前3 個試驗澆次的部分板坯及工況不穩(wěn)定的板坯進行翻轉(zhuǎn)檢查及清理，因此，需要配置離線板坯翻鋼機。由于翻鋼機是板坯品種生產(chǎn)的重要設(shè)備，液壓系統(tǒng)又是翻鋼機的重要組成部分，如果液壓系統(tǒng)運行不穩(wěn)定，會影響翻鋼機運行及品種的開發(fā)、生產(chǎn)。因此對翻鋼機液壓系統(tǒng)原設(shè)計中的一些問題進行分析，提出優(yōu)化方案，使設(shè)備平穩(wěn)運行，延長設(shè)備使用壽命1。

翻鋼機的相關(guān)設(shè)計翻鋼機的工藝流程設(shè)計要求翻鋼機將板坯翻轉(zhuǎn)180°，方便對板坯內(nèi)外弧面的檢查和清理。工藝流程如圖1所示。

翻鋼機機械設(shè)備設(shè)計翻鋼機翻坯過程中,翻轉(zhuǎn)臂與受料臂在88°到92°之間夾持板坯，保證板坯無傾倒及對設(shè)備沖擊。

翻鋼機主要機械設(shè)備：2 套固定臺架、2 套翻轉(zhuǎn)臂、2 套受料臂、4 臺液壓缸(2 臺翻轉(zhuǎn)活塞液壓缸、2 臺受料活塞液壓缸)。

翻鋼機設(shè)備參數(shù)：設(shè)備運行環(huán)境溫度為－30~500 ℃；翻坯周期為80 s，不大于90 s；液壓缸最大速度為50 mm/s；最大翻坯質(zhì)量為45 t；液壓缸型號為? 220/160～1 400 mm2。

翻鋼機液壓系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)根據(jù)翻鋼機工藝流程及機械設(shè)備設(shè)計要求，配套液壓系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)：工作介質(zhì)為46 號抗磨液壓油；系統(tǒng)工作壓力為20 MPa；循環(huán)泵為1 臺螺桿泵；系統(tǒng)主泵2 臺（1 用1 備）；主泵電機轉(zhuǎn)速為1 480 r/min；系統(tǒng)清潔度16/14(ISO4406)。

翻鋼機液壓系統(tǒng)的設(shè)計分析液壓系統(tǒng)主泵的設(shè)計分析其他同型號翻鋼機液壓系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)：工作壓力20 MPa，流量230 L/min,主泵電機轉(zhuǎn)速1 480 r/min，主泵電機功率90 kW。

2 臺液壓缸以最大速度運動時所需流量為最大流量，建議選用Parker 的PV180R1K1T1NFWS 或Rexroth 的A4VSO180DR/22R-PPB13N00 型恒壓變量泵。

建議主泵電機功率選取110 kW。其他同型號翻鋼機設(shè)計系統(tǒng)流量只考慮液壓缸以最大速度運動所需流量，未考慮系統(tǒng)泄漏流量，不能滿足液壓缸的運行速度，因此不能滿足翻坯周期。由于流量小，電機功率也選小了。重新設(shè)計后能夠滿足系統(tǒng)所需流量和電機不過電流3。

液壓系統(tǒng)油溫度控制的設(shè)計分析其他同型號翻鋼機液壓系統(tǒng)油溫度控制設(shè)計：大于20 ℃時啟泵，溫度控制在（45±5）℃。

液壓系統(tǒng)油溫度高、低都會影響系統(tǒng)的正常運行，尤其是系統(tǒng)主泵運行時間最長，以它運行對油黏度的要求來控制系統(tǒng)溫度比較合理，系統(tǒng)主泵100%運行時間下黏度范圍16～100 mm2/s。

系統(tǒng)主泵吸油口壓力不小于80 kPa（絕對壓力），；礦物油50 ℃時（空氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%），空氣分離壓約40 kPa；20 ℃時，空氣分離壓約1.3~6.7 kPa。

油溫度低，雖然空氣分離壓低，但是油黏度大，主泵吸油管阻力大，容易造成氣蝕；油溫度高，空氣分離壓高，也容易造成主泵氣蝕。因此，油溫度控制：大于25 ℃時啟泵，溫度控制在(40±5) ℃；低于25 ℃加熱時，先啟循環(huán)泵再啟加熱器，防止局部加熱造成油變質(zhì)2。

液壓系統(tǒng)污染控制的設(shè)計分析其他同型號翻鋼機液壓系統(tǒng)油箱容積1 500 L，循環(huán)泵流量112 L/min，回油濾芯精度20 μm，主泵出口濾芯精度10 μm，循環(huán)系統(tǒng)濾芯精度3 μm。

液壓系統(tǒng)油箱容積小、循環(huán)泵流量小、濾芯精度低，都不利于系統(tǒng)污染控制。冶金液壓系統(tǒng)油箱容積一般選擇為系統(tǒng)流量的7~10 倍，建議油箱容積2 500 L，有利于散熱、分離空氣、沉淀雜質(zhì)；選擇循環(huán)泵流量和濾芯精度。

每分鐘通過旁路過濾器的油液體積為系統(tǒng)油液體積的10%。系統(tǒng)清潔度等級不低于16/14，回油濾芯精度10 μm，主泵出口濾芯精度10 μm，循環(huán)系統(tǒng)濾芯精度3 μm，循環(huán)泵選用HSNH210-54-N-Z（1 450 r/min，269 L/min）。

液壓系統(tǒng)動作控制的設(shè)計分析其他同型號翻鋼機液壓系統(tǒng)同步設(shè)計：電液換向閥+平衡閥+整流板、調(diào)速閥（液壓缸無桿腔）+同步馬達（液壓缸無桿腔）+液壓缸兩油口液控單向閥。使用電液換向閥，液壓缸始終運動速度相同，液壓缸啟、停沖擊大；由于液壓馬達本身誤差造成液壓缸有累計誤差出現(xiàn)不同步問題。

為了減小翻轉(zhuǎn)臂（受料臂）兩臺缸的啟、停沖擊，消除累計誤差和保證同步精度，重新設(shè)計同步回路：P口壓力補償器（集成梭閥）+比例閥+平衡閥+同步馬達（液壓缸無桿腔）+帶位移傳感器液壓缸（無桿腔裝液控單向閥）+極限位置接近開關(guān)。

用比例閥調(diào)整液壓缸不同階段的運動速度，有效地減小啟、停沖擊。液壓缸運動過程中負載不斷變化，比例閥只起到節(jié)流調(diào)速的作用，造成液壓缸運動不穩(wěn)定，比例閥前配置P 口壓力補償器（集成梭閥），保證比例閥節(jié)流口壓差不隨負載變化，改善了比例閥的調(diào)速特性，使液壓缸運動速度穩(wěn)定。液壓缸每次達到水平極限位置，通過接近開關(guān)和位移傳感器消除由于同步馬達的精度帶來液壓缸同步誤差。選用柱塞式同步馬達提高兩臺液壓缸同步精度3。

總結(jié)（1）按照同時運動的液壓缸最大速度計算系統(tǒng)所需流量，同時考慮系統(tǒng)泄漏，得出系統(tǒng)所需最大流量。用系統(tǒng)最大流量、運行壓力、泵總效率計算電機功率。液壓泵運行平穩(wěn)，液壓缸能達到設(shè)計速度，電機無過電流。

（2）按照主泵運行對油液粘度要求控制油溫度；大于25 ℃時啟泵，溫度控制在(40±5) ℃，有利于主泵穩(wěn)定運行。

（3）根據(jù)系統(tǒng)工況選定濾芯精度等級和循環(huán)系統(tǒng)的流量。

（4）P 口壓力補償器（集成梭閥）+比例閥使執(zhí)行元件運動速度穩(wěn)定；選用高精度同步馬達提高液壓缸同步精度；用接近開關(guān)和位移傳感器能夠有效消除液壓缸同步誤差3。