HGC缸卸荷的成因分析及应急措施

郑志斌，吴秀鹏，管宝伟

（首钢京唐钢铁联合责任有限公司热轧作业部，河北 唐山 063000）

热轧1580生产线，由中国一重公司设计，具有国内先进装备水平。粗轧区域有两台轧机为R1二辊轧机和R2四辊轧机,每台轧机上装配的HGC缸都是液压辊缝控制系统的主要设备，由高压液压系统为其提供动力，通过磁尺和压头或压力传感器，检测辊缝及轧制力的大小，并用于轧制过程中对辊缝大小及其调平状态进行调整，保证轧制正常运行。在轧制过程中，当出现HGC缸卸荷时，工作辊缝不受控制，可能会导致板坯撞击工作辊或轧辊压钢等事故，影响后续生产。本文系统的分析了HGC缸卸荷的成因及应急处理措施，为快速准确的锁定成因，将事故最小化、处理时间最短化，提供了依据。

1 粗轧高压液压系统简介

1.1 粗轧高压液压系统的组成及功能

液压系统首先是将机械能转化为液压能，再由液压能转变为机械能的控制装置，可实现机械设备直线往复运动。

1580产线粗轧高压液压系统大体由七台高压动力泵、两台循环泵、一座储油箱、若干执行液压缸和控制元件组成。

高压动力泵共七台，正常生产情况下启动六台，余一台作为备用泵。它的作用是将液压油增压到290bar，用于执行液压缸的动作，同时向整个液压系统提供动力。

循环泵共两台，正常情况下启动一台，备用一台。其作用是保证整个液压系统的液压油稳定循环。

储油箱是用来储存液压油，供给整个系统，其设有液位报警装置，液位过低会导致停泵。

执行液压缸包括E1立辊平衡缸、E1AWC缸、E2立辊平衡缸、E2AWC缸、R1HGC缸、R2HGC缸。粗轧其他液压装置均为低压液压系统控制。

控制元件在液压系统中起到控制系统的压力、调节液压油流量和方向的作用。液压阀可分为压力控制阀、方向控制阀和方向控制阀流量控制阀。在此基础上还具体分为多种功能不同如益流阀、减压阀、节流阀、单向阀、换向阀、定值控制阀和比例控制阀等。

1.2 HGC缸的作用

粗轧R1R2HGC缸位于上支撑辊上端，操作侧和传动侧轴承座上各有一个，其主要作用是调节轧机水平辊缝，以达到控制轧制板坯板型的目的；也可小范围的控制轧辊的辊缝大小(图1)。当两侧HGC缸同时伸出或缩回时，则可实现辊缝开度的调节；当两侧HGC缸反向动作时，则达到了水平辊缝的一侧增大而另一侧减小的目的，实现了对辊缝水平度的调整(图1)。

图1 HGC缸调整轧辊示意图

HGC缸的优点是：①响应速度快，调整精度高；②具有过载保护功能；③换向灵活；④可实现自动控制；⑤磨损小，使用寿命长。缺点是：①维修保养困难；②对液压油清洁度要求高；③压力高易发生泄漏；④控制元件多，故障不易确定。

HGC缸因其具有以上的优缺点，在生产中能及时有效的控制轧辊辊缝，调节带钢板型，操作简便，功能性强。但也要加强日常的保养维护，尤其对各种控制元件定期点检，还有液压管路的泄漏问题进行检查。

1.3 HGC缸的控制模式和异常处置

HGC液压辊缝控制有三种控制模式，它们是位置控制模式、锁定模式和快开模式。位置调节和补偿功能工作在位置控制模式下，如果检测到任何异常状况，控制模式转变到安全的合适的模式。①位置控制模式：在这种模式下，位置调节和补偿功能将投入。单向阀被打开和通过伺服阀控制辊缝位置。适当的大轧制力可能会触发恒张力调节。②锁定模式：如果检测触发锁定的异常条件，控制模式将转化到锁定模式，液压缸将通过关闭单向阀锁定和复位伺服阀参考到零。③快开模式：如果检测到触发快开的异常条件，控制模式将转化到快开模式，根据故障的不同，快开模式有两种模式。①通过伺服阀模式快开：仅用伺服阀对辊缝压下缸泻流，使液压缸在位置控制模式下到收缩位。②通过泻压阀快开：通过电磁泻压阀使辊缝压下缸快速泻流，这种情况仅用于伺服阀出现问题时候。

HGC缸功能控制中对于各种异常情况的应急处置见下表：

表1 HGC缸异常情况应急处置

2 HGC缸卸荷现象描述

通过查看PDA曲线，发现轧机两侧轧制力偏差较大，或轧制力0点存在较大偏差（图2），或辊缝偏差大（图3），确定为HGC缸卸荷。

图2 轧制力PDA曲线

图3 辊缝PDA曲线

3 HGC缸卸荷时程序保护

由于生产时，主操画面并不能详细显示HGC缸的伸出的具体数值，操作人员不能及时掌握HGC缸状态情况，当HGC缸卸荷时，继续轧制可能会导致板坯撞击工作辊或轧辊压钢等事故，影响后续生产。为了防止轧机卸荷引起较大事故，在一级程序添加了轧机卸荷报警程序，当操作侧和传动侧的轧制力偏差大于500T或两侧辊缝偏差大于20mm时，出现“HGC缸重故障报警，HGC缸卸荷”（图4）。

图4 HGC缸卸荷保护程序

4 HGC缸卸荷发生原因

4.1 高压液压系统停泵

粗轧高压泵站有7台工作泵组成，正常使用时启6备1，工作压力290bar（图5）。高压液压系统给平辊HGC缸，立辊AWC缸，立辊平衡缸提供动力。当出现管路漏油时，油箱液位低于下限值，易导致停泵。因此当出现液位低，首要查现场是否存在漏油现象，其他泵站本身问题造成的停泵则需要联系相关专业人员现场确认。高压泵站停泵会造成平辊HGC缸，立辊AWC缸，立辊平衡缸全部卸荷，同时会出现高压泵站故障报警。

图5 高压液压泵站

4.2 HGC缸磁尺故障

每一个HGC缸都包含进出口两个磁尺，用于反馈液压缸伸出数值，可选择单用一个或者两侧同时使用，数值取两侧平均值。一架平辊轧机包括操作侧和传动侧两个HGC缸，每一个HGC缸都会在画面上显示一个伸出量，一般标定完成后两侧伸出量偏差不会大于2mm，当偏差较大可确定磁尺故障（图6）。为了保护设备，在程序中添加保护，即当两侧HGC缸伸出值偏差大于15mm时，HGC缸卸荷。所以当某一侧磁尺出现故障，反馈的数值混乱，则会触发保护程序，造成HGC缸卸荷。

图6 磁尺反馈曲线分析

4.3 轧制力检测装置故障

粗轧用于轧制力检测的装置包含压头和压力传感器（简称油压）。两种检测装置可选择使用，压头的检测精度要高于压力传感器，所以生产中一般多用压头检测，而将压头作为备用选择（图7）。轧制力的检测也分操作侧和传动侧两个数值，正常生产时两侧轧制力偏差较小。当坯料存在楔形、坯料两侧温差较大或轧辊不平行等现象时，会造成两侧轧制力偏差较大，这种情况下，容易出现板坯中心线偏移较大，严重时会撞坏设备。为了保护设备，且防止压钢事故的发生，程序中添加了保护，当压头两侧轧制力偏差大于500T，且油压检测轧制力正常时，轧完当前道次抛钢后停车，HGC缸卸荷。

图7 轧制力检测设备选择

5 HGC缸卸荷事故应急处理

5.1 高压液压停泵应急措施

因高压液压停泵，首先确定是因泵站液位低停泵还是其他原因，查看液压介质画面和报警信息确定原因。通常漏油容易造成液位偏低，所以出现液位低时优先查找漏油点，当出现漏油时，需联系维检人员进行补漏、加油。当液位正常停泵，需联系液压专业工程师协助查找原因，再进行相应的处理。启泵恢复后即可出钢。

5.2 HGC缸磁尺故障应急措施

因HGC缸磁尺故障，在一级画面中的设备选择画面中，可清楚的看到两侧HGC缸磁尺进出口的数值，若有数值混乱的现象，则可确定是磁尺故障。如果HGC缸只有进出口单个故障，则选择只用好的一侧磁尺，对轧机重新标定，完成后即可出钢。如果单个HGC缸进出口的磁尺都故障，则需要联系自动化人员更换磁尺，重新标定后才能出钢（图8）。

图8 轧制力标定曲线图

5.3 轧制力检测装置故障应急措施

当轧制力检测装置故障时，在一级设备选择画面中，可看到当前选用的轧制力检测装置（压头或压力传感器），同时包含轧制力数值。正常状态下，轧机空载轧制力应该在0左右波动，如出现正负较大数值，则说明轧制力检测出了问题。若当前使用的压头检测，出现故障后，将检测装置切换至油压，将轧机重新标定后即可出钢。若当前使用油压，则切换成压头后标定出钢。

6 结语

通过近年来对HGC缸卸荷的事故及处理经过分析，针对不同现象制定出相应的应急措施，为生产班组快速处理事故，缩短事故处理时间提供依据，2018年7月4日，1580粗轧R1抛钢后停车，同时报警R1HGC缸重故障，HGC缸卸荷。事故发生后，操作人员迅速查找并锁定是压头故障导致，及时切换油压、并标定出钢，前后成卷间隔时间仅13分钟，且没有产生废钢，将事故损失降到了最低。