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轧辊平衡和弯辊液压回路优化方案

【摘要】:平衡力及弯辊力由液压缸产生的液压力提供,由液压回路进行压力控制。在同一轧辊的两端所施加的弯辊力由同一个液压回路控制,并提供相同的液压力。图10-19 工作辊正弯辊液压原理图

1.轧机平衡、弯辊设备及功能

轧机的平衡和弯辊是轧机的两个主要功能,基本上所有的冷轧轧机都具备这两个功能。下面以某厂的UCM六辊轧机为例,介绍平衡和弯辊的液压控制及液压原理。

由于轧机各零件间存在着配合间隙,因此在辊面间以及辊颈或轴承间可能会产生一定的间隙,而这种间隙会在轧制过程中产生强烈的冲击,从而使辊缝发生跳动,同时还会造成辊面之间打滑,产生浪形以及擦伤辊面的现象。采用上支承辊平衡可以有效地消除这种现象,而工作辊、中间辊的弯辊缸液压则同时起了弯辊和平衡的作用。

弯辊是通过液压缸来对工作辊或中间辊施加附加的弯曲力,使轧辊产生附加的挠度,补偿轧辊原始辊形凸度,以达到改善板形的目的。弯辊分为正弯辊和负弯辊两种,UCM轧机的工作辊可以做正弯辊和负弯辊两种控制,中间辊只做负弯辊控制。

轧机的平衡及弯辊的施力点布置如图10-18所示。平衡力及弯辊力由液压缸产生的液压力提供,由液压回路进行压力控制。在同一轧辊的两端所施加的弯辊力由同一个液压回路控制,并提供相同的液压力。在近年来的轧机设计中出现了一种不对称弯辊的设计,这种设计理念就是将轧辊两端所受的弯辊力分开控制,施加不同的液压力,使辊子出现一种不对称的挠度,用以改善一些特殊的浪形。这种不对称弯辊的控制方法与普通弯辊的控制方法基本相同,并且通过两个相同的液压回路控制轧辊两端的弯辊力,但这种方式还未见实用,因此本书不做介绍。

2.轧机平衡及弯辊液压回路分析

虽然轧机上各轧辊的平衡及弯辊作用各不相同,但是液压控制原理都一样,以下只对工作辊的正弯辊液压回路进行分析。

轧辊的弯辊力是由弯辊液压缸提供的,工作辊正弯辊液压原理如图10-19所示。该回路的换向机构为32通径的两位四通电液换向阀,无中位机能,而该回路只用了B腔油路,A腔油路封闭,使用两位四通电液换向阀后就形成了B腔通油和B腔不通油两种状态,所以轧辊弯辊力只有加载和释放两种状态。B腔油路分为两路,分别控制传动侧和工作侧的弯辊液压缸,这样就保证了两侧液压缸的压力均衡。

在B腔油路的两侧油路上分别使用了两组调速阀和整流板。使用调速阀可以避免负载对速度的影响,由于轧辊两侧的负载不同,为了保证轧辊在平衡状态时两侧提升速度一致,所以使用了调速阀进行速度控制,这样不论负载状况如何都能保证提升速度的恒定。而整流板配合调速阀使用,可使得不论进油还是回油状态油液都要能通过调速阀,这样既可进油节流,又可回油节流,故具有两种调速功能。

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图10-18 轧机平衡及弯辊的施力点布置图

回路调压控制使用了三通比例减压阀,以对输出的压力进行调节,即在加载状态时对弯辊液压缸的无杆腔进行压力控制,从而控制了轧辊的弯辊力。比例减压阀使用了外置放大器,其可根据输入的电流信号自动调节输出的压力。与比例减压阀配套使用的是一组压力传感器,压力传感器用于检测减压阀调节后的压力,并转换成电流信号输入控制系统,通过计算后显示出弯辊力的数值并参与控制。

弯辊液压缸的有杆腔由另一组支路控制,该支路由一个减压阀和一个溢流阀组成。减压阀的调定压力为3MPa,溢流阀的调定压力为4MPa。当处于弯辊加载状态时,该支路为弯辊液压缸的有杆腔提供3MPa的背压,使液压缸受力稳定,并具有一定程度上的防止液压缸内泄的作用。当处于弯辊力释放状态时,液压缸无杆腔由于一直受到背压压力,故可使得液压缸活塞杆缩回并保持缩回状态,保证设备安全。当处于轧辊平衡状态时,液压缸活塞杆伸出,有杆腔压力升高,当压力达到4MPa时,油液经过溢流阀流回油箱。该支路上常闭的截止阀用于在检修状态时释放该油路中的压力。

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图10-19 工作辊正弯辊液压原理图