宽厚板轧机弯辊系统故障分析与改进

１４６　应用方法论　科２０　１禚霾　２年第９期　宽厚板轧机弯辊系统故障分析与改进　吴国兵　（华菱湘潭钢铁集团宽厚板厂，湖南湘潭４１　１　１０１）　摘要本文描述湘钢３８００ｍｍ轧机弯辊系统基本功能、原理，并通过对弯辊系统所出现的问题进行持续跟踪、改进，解决了　轧机弯辊系统频繁出现了各类问题，减少了事故，提高生产效率，改善钢板形状。　关键词弯辊缸；伺服阀；承压头；弯辊力；板形　中图分类号ＴＧ３３３　文献标识码Ａ　文章编号１６７３—９６７１一（２０１２）０５１—０１４６—０２　湘钢３８００　ｍｍ轧机为ＳＥＭＡＣ设计，中国一重制造。其中电控　系统、液压系统和部分关键机械设备为进口设备。弯辊系统是中　厚板轧机重要的组成部分，对板型控制起到至关重要作用。通过　低温、大压下量轧制方式从而获得强度更高、性能更全面的现代　轧制工艺方法对中厚板轧机弯辊系统提出了更高的要求。　１系统组成、功能及原理　１）组成：３８００　ｍｍ轧机弯辊系统主要构成：伺服液压站、液　压控制回路（伺服阀、液控单向阀、溢流阀）、压力传感器、ＰＬＣ　和１６个弯辊缸构成。液压原理：弯辊缸活塞侧和杆侧分开控制，　杆侧是通过一个三通减压阀加切断阀，压力稳定在４０ｂａｒ，从而保　证轧钢时活塞与缸头无直接接触；换辊时能自动收回去。活塞侧　液压回路中有平衡功能回路和弯辊功能回路两部分，采用并联连　接，两个各自独立的回路上都有插装式切断阀并通过先导控制阀　进行控制切断，从而保证检修和事故状况下的回路安全可靠。　２）功能：①紧急平衡功能，下工作辊弯辊缸的活塞侧压力为　３０　ｂａｒ，作用是让下工作辊紧贴下支撑辊防止咬钢和抛钢时跳动；　上辊油缸活塞侧压力为１　１０　ｂａｒ，作用：平衡掉上工作辊的重力、　使上工作辊紧贴上支撑防止咬钢、抛钢时跳动。当弯辊功能出现　故障时，可切换到紧急平衡功能，保证生产的延续进行。②弯辊　功能：轧制以前，弯辊缸产生比较大的作用力，迫使工作辊产生　一定的反向预弯曲，消除掉轧钢时辊系中间变形量，保证钢板厚　度均匀和良好的板形。　图１　３）工作原理：当轧机Ｌ２接收到钢板信息后，轧制模型会自　动计算出每一道次需要的弯辊力，后将弯辊力自动发给ＴＣＳ系统　（ＩＪ１），此时ＰＬＣ根据此期望弯辊力和现场传感器检测到的实际　弯辊力进行比较，计算出偏差后，将此偏差信号送到伺服阀上从　而达到期望的弯辊力。当钢板在轧制过程中，为保证钢板平直　度，此时根据检测到实际轧制力对弯辊力再进行不停地修正，从　而保证钢板的平直度和板形。控制原理如图１所示。　２主要故障分析方法和处理措施　１）弯辊力上不去造成钢板中浪。弯辊力是通过压力传感器、　伺服阀以及ＰＬＣ进行闭环控制，在实际生产中，由于压力传感器　测压不准确导致实际闭环控制未起到作用；油缸内泄、溢流阀调　节弹簧问题造成伺服阀调节超调等原因造成实际弯辊力比期望弯　辊力低，导致钢板出现中浪现象。对于传感器问题，判断方法：　将两侧弯辊力传感器放在一起比较，正常情况下，两侧的弯辊力　很相近，相差不过２００　ＫＮ左右，而且伺服阀的输出变化量也近似　同步，明显不同步时，说明力的反馈环不稳定。对于因泄漏引起　的弯辊力上不去，从伺服阀的给定、油管的温度、声音都可以判　断出此故障。发生泄漏、或溢流阀问题时产生溢流时，此时该侧　伺服阀的输出量明显大于另外一侧输出量，油管的温度或溢流阀　的温度也较正常一侧回路高很多，如果溢流量较大时，在阀台附　近也能听到油流的声音。　将原有的管接　头去除，将弯　辊缸底板进行　接体加工，油　口保留一个　ＳＡＥＩ　ｌ，２法兰　连接．．　图２　２）上弯辊缸底板接头漏油、伺服系统阀台回油管漏油。①底　板接头漏油：３８００　ｍｍ￣；Ｌ机上弯辊活塞侧油管自投产以来频繁出现　漏油情况，主要原因是接头松动引起。轧钢时，每一道次的辊缝　需要不停地调节，上辊需要上下动作多次，故弯辊油管也被扯动　多次，另上支撑辊轴承座与牌坊之间存在一定间隙，轧钢时支承　辊存在摆动现象。由于这两个现象导致弯辊缸底板油管接头松动　漏油，经不停的尝试和力学分析以后，我们选择加工整体式弯辊　莲宰南霸　应用方法论　１４７　缸底板，并将长度延伸２００ｍｍ，油１５采用ＳＡＥ１１／２的连接，改造完　以后，此处故障彻底消除掉。②伺服阀台回油管漏油：弯辊系统　瞬时流量达到４００　Ｌ／ｍｉｎ，当轧机咬瞬间，弯辊力急剧上升，为保　弯辊力快速稳定，弯辊伺服回路快速泄压，此时导致回油单向阀　Ｒ４４，ＤＮ８０单向阀压力快速升高，并推动阀芯撞击铜质阀体，常　时间之后，单向阀阀体支撑柱塌边，阀芯进入回油管路中，并造　成回油压力上升，直接冲破密封。经过现场反复试验，不管采用　硬质密封、聚合物密封都不行。由于回油过滤器以前有总管单向　阀，能够给回油管一个背压。我们将此弯辊伺服阀台回油单向阀　阀芯摘除，将原有的平面密封改成ＤＩＮ标准Ｏ型圈密封，此故障自　改造后，彻底消除。　３）换辊时弯辊锁不回。３　８００　ｍｍ￣；Ｌ机换辊时经常出现弯辊　不能正常缩回，主要原因有：①油缸杆侧回路中三通减压阀输出　压力不够，不能消除掉弯辊缸的重量。三通减少阀输出压力低　的原因有先导阀调整弹簧松动、断裂等导致预紧力不够，造成先　导控制压力不够，导致实际输出压力不够；先导阻尼孔和主阀芯　阻尼孔存在堵塞导致主阀芯力两侧控制腔压力不平衡，阀芯被迫　移动，建立新的平衡，也造成实际输出压力不够。此种现象只要　排除掉三通减压故障后，就可回复正常。②油缸内泄，导致杆侧　液压油窜到活塞侧，又因为换辊时，活塞侧泄压以后，右路自动　封闭。导致活塞侧压力最终和杆侧压力相同，但因活塞侧实际作　用面积大于杆侧实际作用面积，造成活塞侧液压力大于杆侧液压　力，油缸最终伸出而无法缩回。此时需要捅先导控制阀将活塞侧　弯辊回路主油路接通，拔掉伺服阀插头，让伺服阀处于Ａ—Ｔ位置　（事故情况下自动泄压位置），即可将弯辊缸缩回去。③未走正　常换辊程序，导致ＴＣＳ状态不对，油缸活塞侧没有泄压，弯辊缸缩　不回去。　承压头碎裂，活塞杆变形并损坏防尘圈、拉坏油缸活塞杆密封。　通过观察和分析发现：咬钢时，弯辊力快速上升，承压头瞬间受　力；工作辊受反向力作用往轧制方向瞬间后侧，导致耐磨垫与承　压头之间快速产生搓动力；抛钢瞬间也一样。轧钢时由于钢板头　部形状不规则，同板厚度、温度不均匀导致在咬钢瞬间工作辊轴　承座左右倾斜，使得耐磨垫与承压头之间局部接触，单位载荷很　高。由以上ｌ和２两种因素导致弯辊缸承压头局部受力，使用一段　时间后就开裂，并导致活塞杆炸开，损坏防尘圈、拉伤密封导致　漏油。通过频繁更换耐磨垫和承压头的材质与热处理工艺，最终　找到了规律：耐磨垫的硬度必须小于承压头的硬度，耐磨垫硬度　在３８—４０　ＨＲＣ，承压头硬度在５０　ＨＲＣ，　（经热处理强化后，如果　硬度太高，承压头塑性能力变差，５６　ＨＲＣ以上时，承压头就出现　断裂现象）。这样耐磨垫变形后我们可以在工作辊下线磨削时可　以将其更换，从而保证油缸更换周期内，承压头部变形，保护油　缸活塞杆不变形损坏密封。②油缸内泄，原因：活塞尺寸精度不　满足要求。缸筒尺寸超标，缸简原始尺寸为２００Ｈ７，下线后检测　发现最大尺寸处为２００．２　ｍｍ．超出标准，导致活塞密封补偿不足，　运行一段时间出现轻微磨损以后漏油。活塞杆密封处沟槽倒角过　大。标准为Ｒ０．５，实际上达到了Ｒ２以上，导致密封受压后出现了　明显的变形，失去补偿和密封功能，导致油缸内泄。　３结束语　通过对弯辊系统出现的故障，从原理上分析，找到弯辊系统　各故障的源头，并予以处理，为轧钢液压传动设备故障判断和分　析提供了一种方法，为生产提供保证。　４）弯辊缸失效原因分析①油缸活塞杆漏油，原因：承压头碎　参考文献　【１］黄志坚．液压设备故障分析与改进［ＭＩ．华中理工出版社，１９９９，Ｏ１　［２］王春行．液压伺服控制系统［Ｍ】．机械工业出版史，１９８１．　裂。宽厚板投产前期，下弯辊缸使用寿命不Ｎ３个月就频繁出现油　缸缸头漏油。现象为工作辊轴承座上耐磨垫变形，弯辊缸活塞杆　（上接第１５０页）　７水位指示接口位置　主要有两个因素是水位指示接口位置导致加大水位差：第一　是未能适当操作安装设计水位计，解决此种问题可采取控制和改　设备的传热效果。显然，充分地排放不凝结气体对提高加热器的传　热效果是非常重要的。目前，我国为了能够使加热器内部的不凝结　气体充分的排除来，很多的高压加热器在结构设计上都充分考虑了　凝结水对排气管的影响。　６上级疏水入口保护装置　般而言，管束最容易损坏的部位就是受蒸汽和疏水直接冲　击的部位，为了有效预防这些区域受损，通常会将不锈钢防冲板　设置在人口区，尽管如此，还不能从根本上解决问题，仍然普遍　存在侵蚀管束的现象。深究得知，当高压加热器压力级别较低　时，来自上级的疏水汽化得非常迅速，高速气流不断加剧了水滴　的运动速度所致。所以，防护区域扩大、扩容空间够大是设计上　级疏水人口保护装置时需要认真考虑的要素。这样，侵蚀情况就　一进安装技术的办法；二是存在有假水位指示现象，导致这一问题　产生的原因比较多样化，需要具体问题具体分析。因此，可以看　出，为了有效解决水位相差较大的问题，合理设计加热器接口的　位置，有效控制壳体内压差及流动不均匀等因素对水位所造成的　影响。日本东芝公司在这方面具有非常丰富的经验，并在其设计　中有详细的规定，引进型高加也将充分考虑东芝公司的经验和国　内实际需求进行设计，以保证流体介质稳定测量和读数具有代　表性。　参考文献　【１］牛相山，李红．３００　ＭＷ机组高压加热器结构特点【ＪＪ．锅炉制造，２００３，０３：２９—３１．　［２］庞雪峰．３００　ＭＷ机组高压加热器安全经济运行【Ｊ１＿山西焦煤科技，２０１１，Ｂ０７：　１１—１２　不会来自于上级疏水人口了。　（上接第１２６页）　碎玻璃管，特别对４　Ｌ／ｈ一９０　Ｌ，ｈ的转子流量计更应小心。　对装置进行定期的检查保养和维护。这样，能有效保证检定装置　的顺利、安全运行，且在一定程度上能延长检定装置的寿命。　１）校验装置的二位四通阀，夹紧装置和放水部件的密封件均　内为耐磨橡胶“Ｏ”型圈，使用日久磨损有漏水现象时应予调换。　２）水位玻璃管和玻璃转子流量计，使用时间长了可能有水锈附着　内壁，影响读数，可用草酸洗刷，即能清晰如新。３）各阀门（流　量调节阀、进水阀）如有渗漏，可更换密封填料，如无效则更换　阀门　４）在使用转子流量计时，流量调节阀应缓慢打开，以防打　５结束语　升级改造后大口径水表检定装置具有科学先进、准确可靠、　数据管理功能强和智能化高等性能特点，减少了检定人员的工　作量。　参考文献　［１］张正国．降噪技术在大口径水表检定系统环境中的应用【ＪＪ．绿色科技，２ｏ１１，ｏ８　【２】韩昆．大口径水表检定装置（容积法）的升级改造［ＪＪ．计测技术，２Ｏｌ　１，ｏ２．