中板轧机工作辊平衡液压系统故障分析与改造

汪友龙

(福建三钢集团有限责任公司，福建三明 365000)

中板轧机工作辊平衡液压系统故障分析与改造

汪友龙

(福建三钢集团有限责任公司，福建三明 365000)

针对中板轧机工作辊平衡液压系统出现的各类故障，有针对性地分析了故障原因，并提出了改进措施，有效解决了系统震动大、漏油频繁及油缸寿命偏短的问题，极大地降低了生产成本和故障时间，创造了巨大的经济效益。

液压系统;故障分析;改造措施;成本效益

中板3 000 mm轧机工作辊平衡系统主要功能是让工作辊紧贴支撑辊，以消除支承辊与油膜轴承的间隙，避免在咬钢、抛钢时产生冲击震动和辊缝误差。液压站工作压力为18 MPa，配4个55 L皮囊式蓄能器，有杆腔与无杆腔由两个独立的阀台控制，工作方式分轧钢与换辊状态，单台轧机装配8个φ160/φ120 ×150上平衡油缸及8个 φ160/φ120×55下平衡油缸，系统控制原理图如图1所示。轧钢状态下震动特别大，尤其在轧辊咬钢抛钢瞬间，系统冲击异常剧烈，导致平衡缸本体及部件寿命大大缩短，系统管路频繁发生漏油喷油事故。

2 系统主要故障类型及原因分析

(1)系统管路漏油:①油缸高压胶管破裂;②接头O型圈老化或断裂渗漏油;③无缝管路的管壁、焊接弯头、三通漏油。主要原因为系统震动剧烈，咬钢抛钢瞬间压力峰值过高，管夹松动及碳钢管壁厚不足，长期受水气腐蚀导致漏油。

(2)油缸本体故障:①油缸活塞或活塞杆密封失效导致内漏无法动作;②弯辊缸头部方法兰锁紧螺栓断裂导致脱开喷油及壁厚不足受震动产生裂纹;③油缸滑板螺栓频繁断裂或松动卡住工作辊抽拉;④油缸活塞杆及缸筒严重受拉伤;⑤油缸导向套磨损严重;⑥油缸工作辊轴承座上耐磨垫变形，弯辊缸活塞杆承压头碎裂，活塞杆变形等。分析认为主要原因为油液在活塞杆缩回过程中带入钢渣破坏密封、缸体轴向和径向窜动大带来剧烈震动冲击、自位杆硬度不足、螺栓强度不够等因素造成。

(3)平衡缸的牌坊安装窗口尺寸变大，配合公差超出设计标准:①单个平衡缸径向、轴向及重力方向的8个受力配合面;②对称面两个平衡缸衬板之间尺寸。主要原因为自位杆球头与下辊系球面垫的叠加磨损造成平衡缸行程不够带来的震动磨损、支撑辊滑板间隙带来的震动磨损、工作辊滑板尺寸间隙磨损及其他各种因素带来的磨损。

3 弯棍液压系统改造措施

针对工作辊平衡缸的恶劣工况，通过大量现象观察及原因分析，从2011年始结合生产制定长周期的一系列改造方案，主要从液压控制系统、油缸本体、安装及配合尺寸控制三大方面着手，详细改造措施如下:

(1)针对液压控制系统主要改造

①对液压管路管夹进行补焊、增加，将塑料管夹更换为铝合金管夹，确保管路的有效固定，减小震动;对管壁厚进行超声波检测，将薄壁弯头和三通改为厚壁;原有碳钢的高压管改成1Cr18Ni9Ti材质不锈钢管，减小水腐蚀造成的漏油。

②对蓄能器的充氮压力进行检测、补充氮气，更换破损的皮囊，重新调整压力继电器上下限报警值，保证蓄能器能充分吸收冲击震动能量。

③使用耐压等级较高的高压胶管管身替换原有胶管。

(2)工作辊平衡缸本体改造

①改变活塞密封型式，将Y型密封圈更换成适应现场工况的Y3型密封圈，增强密封的耐摩擦性。

②增加活塞杆密封道次，考虑密封圈沟槽尺寸，将1道密封增加到2道密封，在原有1道Y型圈基础上增加1道格莱圈密封。

③改变方法兰与导向套的配合型式，将原来的独立结构改造为焊铜结构，减小导向套的窜动。

④改造油缸内部结构，增加下弯辊缸行程，由原来的55 mm加长到75 mm，消除下辊系一系列磨损叠加后造成的行程不够问题。

⑤耐磨垫的硬度必须小于承压头的硬度，耐磨垫硬度为HRC35～40，承压头硬度为HRC45～50，对自位杆作渗碳处理，增加其硬度，减小杆头球面磨损。

⑥平衡缸锁紧螺栓强度等级由8.8级提高到10.9级，减少螺栓受剪切力而被切断的概率。

(3)控制安装及配合尺寸改造

①对牌坊上的平衡缸安装窗口进行测量，24个磨损的配合面重新精整修复。

②下平衡缸32个M36螺栓孔重新堆焊修复。

③定期测量平衡缸衬板间隙，磨损量过大时及时加装规格为0.25～2 mm的不锈钢薄垫板或更换衬板，减少工作辊的间隙和窜动量。

4 处理效果评价及结论

通过对工作辊平衡缸系统的综合改造，并做好日常点巡检工作，改造全部完成后平衡缸故障率比原来降低约84.2%，漏油量减少88.9%，震动大幅度缓解，设备运行更加稳定;同时，油品及水处理过滤罐滤料消耗大大减少，钢板成材率及合格率也得到很大提升，为单位创造了巨大效益。

图2为2010—2012年度工作辊平衡缸非计划工时对照表，图3为2010—2012年度工作辊平衡缸漏油消耗量对照表。

图2 2010—2012年度工作辊平衡缸漏油消耗量

图2 2010—2012年度工作辊平衡缸非计划工时

【1】王勇，张宇.中板轧机上工作辊平衡缸设计改进［J］.一重技术，2007(3):3－5.

【2】雷天觉.液压工程手册［M］.北京:机械工业出版社，1990.

【3】孙文质.液压控制系统［M］.北京:国防工业出版社，1985.

【4】宋凯.临钢3 000 mm四辊中板轧机工作辊平衡钢改进［J］.山西冶金，2009(4):62－64.

TH137;TP182

B

1001－3881(2014)8－161－2

10.3969/j.issn.1001－3881.2014.08.052

工作辊平衡液压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。由于轧机频繁往复咬钢、抛钢，不断调整的轧辊开口度等恶劣工况导致工作辊平衡缸故障率居高不下，成为制约轧机正常生产的瓶颈。通过改进平衡缸结构及完善控制系统功能，从而达到提高其使用寿命、降低非计划工时和降低维检人员劳动强度的目的。

1 系统原理及工况简介

图1 工作辊平衡缸控制原理图

2013－03－18 作者简介:汪友龙 (1983—)，男，硕士，工程师，从事设备液压方面的管理与维护工作。E－mail:wangyoulong0595@ 163.com。