宽厚板热矫直机机械压下装置升级改造技术

赵 岽 吴庆君

(1.太原重工股份有限公司矫直机研究所，山西030024；2.淮南市石油化工机械设备有限公司，安徽232033)

宽厚板热矫直机的矫直力约为2800 t，在此矫直力作用下会引起矫直机自身垂直方向的弹性变形，从而引起板材反弯曲率不足。早期的矫直机采用机械压下装置进行辊缝调整，其自动化程度低，调整速度慢，调整精确低，不具备对这种自身垂直方向弹性变形进行动态补偿的功能，因而造成了设备能力没有得到全面的发挥，不能满足矫直精度和产量提升的要求。

为解决以上问题，开发了具有动态补偿功能的液压压下装置，以满足矫直速度快、矫直力大矫直后的钢板平直度高、表面无压痕、残余应力小且分布均匀、自动化程度高的要求。

1 两种压下装置的分类比较

两种压下装置虽然在结构形式、使用功能上各有特点，但液压压下装置更具明显优势。

1.1 机械压下装置

1.1.1 机械压下装置概述

机械压下装置安装在机架上部横梁处，由两台交流变频电机通过圆柱齿轮减速机、蜗轮蜗杆减速机带动4个压下丝杠在压下螺母内转动，压下螺母固定在上部横梁内，所以压下螺丝在转动、升降过程中带动活动梁升降，可实现活动梁的垂直调整及倾斜调整，以达到调整辊缝开口度的目的。压下丝杠顶部装有四个高精度的直线位移传感器，可通过PLC通讯系统与压下交流变频电机形成位置闭环，实现工作辊缝值的设定。压下丝杠下部装有起安全保护作用的液压垫，当矫直力过大或矫直过程中发生卡钢现象时，可使活动梁及上辊系快速抬起，对设备起到保护作用。机械压下装置如图1所示。

1—压下电机 2—蜗轮蜗杆减速机 3—上部横梁4—压下螺丝 5—压下螺母 6—液压垫7—活动梁 8—平衡缸图1 机械压下装置Figure 1 Mechanical screwdown device

1.1.2 机械压下装置特点

(1)结构简单，制造、使用、维护成本低。

(2)矫直精度与产量较高。

1.2 液压压下装置

1.2.1 液压装置概述

液压压下装置采用4个带位移传感器的AGC液压缸实现辊缝调整动作。AGC液压缸安装在机架上横梁内，其下部与活动梁连接。当同步或分组调整4个AGC液压缸时，可实现活动梁的垂直调整及倾斜调整，以达到调整辊缝值的目的。通过位移传感器检测矫直辊缝值的大小以及倾动量，压力传感器对设备载荷进行检测，当设备过载时AGC液压缸使上辊系快速抬起，实现设备的过载保护，如图2所示。

表1 两种压下装置的比较Table 1 Comparison of two types screwdown devices

1—上部横梁 2—带位移传感器的AGC液压缸3—活动梁 4—平衡缸图2 液压压下装置Figure 2 Hydraulic screwdown device

(a)压下装置改造前

(b)压下装置改造后
图3 压下装置改造前后结构对比
Figure 3 Structural contrast of screwdown device before and after renovation

1.2.2 液压压下装置特点

(1)当在矫直力作用下引起矫直机自身垂直方向的弹性变形时，伺服液压压下系统根据压下量设定值与辊缝检测装置实测值之间的偏差量，使压下液压缸不断补偿压下量，修正偏差量。

(2)采用液压AGC动态辊缝调整先进技术，不仅提高了板材的矫直质量，并且具有过载保护和弹跳补偿等功能。

(3)采用自动控制矫直模型能够根据材料变形原理和板坯数据，设计载荷条件，完成矫直参数的设定计算及物料跟踪，实现板材在咬入、矫直、甩尾阶段的自动控制功能，提高板头和尾端的矫直质量。

(4)对于板头变形较大难以咬入的情况，可采用加大辊缝开口度，提高咬入条件模式，在板头完全咬入后，采用带钢压下的方式对其进行矫直。

1.3 两种压下装置的比较

综合以上两种压下装置的特点，进行分类比较，见表1。

2 压下装置升级改造分析

热矫直机的机架通常采用预应力框架焊接结构。此机架由两个上横梁、两个中间框架、一个下机架、四根预紧拉杆、八个螺母(四个液压螺母)组成。整个机架具有刚度系数大、重量轻、加工和拆装方便等特点[1]。压下装置安装在两个上横梁处，只要打开四个液压螺母就可以将两个上横梁拆下，需重新制造两个既满足压下AGC缸的安装，又保持与现有机架安装接口尺寸一致，并留有用于AGC缸拆装空间的上横梁；再对现有活动梁与液压垫连接部分进行改造，以适应压下AGC缸的连接；并且新增了压下比例伺服控制阀台、配套液压站、管线等设备。设备改造前后结构对比，如图3所示。

3 升级改造与施工方案

升级改造方案主要包括机械部分、流体系统、电控系统三个方面，在充分利用原有设备，减少投资，大幅提高设备能力的前提下进行的。

3.1 机械部分

(1)在保持与现有机架安装接口尺寸一致的条件下新增两个上横梁，以适应4个压下AGC缸的安装与维修更换。

(2)拆除原机械压下装置，新增4个AGC压下缸(带内置位移传感器)。

(3)利旧改造现有活动梁与液压垫连接部分，以适应压下AGC缸的连接。

3.2 流体系统

(1)拆除原机上液压垫的液压管路，其余管路利旧。

(2)保留原液压站，用于控制除AGC缸外的其他液压缸。

(3)新增压下比例伺服控制阀台，并增加相应液压系统。

(4)新增配套液压站。

(5)新增机上液压管线、中间管线。

3.3 电控系统

(1)保留现有电气自动化柜、电气自动箱和传动柜，均利旧使用。

(2)新增液压压下伺服控制系统。

(3)新增满足矫直机液压压下操作需求的台、箱、柜。

(4)新增满足矫直机自动矫直的自动化控制系统及矫直模型系统。

3.4 现场施工方案

(1)预先完成新增AGC缸与新增上横梁的制造和组装。

(2)预先完成新增配套液压站及中间管线安装及系统冲洗等。

(3)松开上辊盒夹紧机构，解除活动梁与上辊盒的连接状态。

(4)拆除原机械压下部分。

(5)拆下平衡油缸及其管路，待回装。

(6)采用高压油泵依次对四个机架预紧螺母打压拆卸。

(7)拆除现机架上横梁。

(8)拆下辊盒夹紧管路，吊出活动梁，待回装。

(9)修改活动梁与液压垫连接部分，以适应压下AGC缸的安装。

(10)装入改造后活动梁。

(11)装入已完成装配的新增AGC缸与机架上横梁组件。

(12)采用高压油泵依次对四个机架预紧螺母打压预紧。

(13)连接平衡油缸及其管路。

(14)连接辊盒夹紧管路，夹紧上辊盒。

(15)安装新增AGC缸液压配管。

(16)负荷调试。

4 结论

生产实践证明，采用液压压下装置替换机械压下装置对早期热矫直机进行升级改造是可行的。采用此方案对热矫直机进行升级改造后，设备能力得到了充分发挥，矫直精度和产量均提高，具有经济性、有效性、施工周期短等优点。