H型钢九辊矫直机的结构与液压系统分析

机械2010年增刊总第37卷·1·———————————————收稿日期：2010－04－19作者简介：文广（1983－），湖北武汉人，硕士，助理工程师，主要从事冶金设备液压系统设计工作。H型钢九辊矫直机的结构与液压系统分析文广（中冶华天工程技术有限公司，安徽马鞍山243005）摘要：针对H型钢九辊矫直机的两种类型——九辊悬臂式变节距矫直机和九辊紧凑式双支撑矫直机，对其结构分别进行了介绍，并对这两种九辊矫直机液压系统中的压下调整和轴向调整液压系统进行了原理介绍和功能阐述。关键词：H型钢；九辊矫直机；结构；液压系统TheanalysisoftheHbeamninerollerstraightener’sstructureandhydraulicsystemWENGuang(HuaTianEngineering&TechnologyCorporation，MCC，Maanshan243005，China)Abstract：ThispaperintroducedthestructuresofthetwotypesoftheHbeamninerollerstraightener-ninerollervariablepitchCantileverstraightenerandninerollerdoublesupportstraightener,andintroducedtheprincipleandfunctionofthepressdownadjustmenthydraulicsystemandtheaxialadjustmenthydraulicsystemwhicharethemostimportanthydraulicsystemoftheHbeamninerollerstraightener.Keywords：Hbeam；ninerollersectionstraightener；structure；hydraulicsystem目前，国内H型钢矫直机为九辊矫直机，具体形式可分为两种：九辊悬臂式变节距矫直机和九辊紧凑式双支撑矫直机，这两种矫直机都布置在步进式冷床之后，其主要作用是用来矫直轧件因在轧制、冷却、运输过程中由于受到变形不均匀应力、温度应力等多种因素影响而可能出现的翼缘内并、外扩、扭转及镰刀弯等缺陷，使钢材平直度和断面形状达到国家相应标准的要求。辊式矫直机的矫直原理是由连轧机轧出的轧件经冷床冷却后进入九辊矫直机，在交错排列矫直辊的外力作用下其弯曲部位产生一定的反弯曲，使该部位产生一定的塑性变形，当外力去除后，钢材经过弹性回复后趋于平直，以达到对H型钢进行矫直的目的。1H型钢矫直机九辊矫直机主要由主传动系统、矫直辊系统、调整系统及辊系夹紧系统等组成。辊系由四个上矫直辊、五个下矫直辊组成。四个上矫直辊为主动辊，五个下矫直辊为被动辊并装有助动液压马达，以保证上下辊同步运转，其结构如图1所示。矫直辊之间的节距可根据被矫钢材品种规格的不同在1200～2200mm范围内连续调整，小规格产品的矫直辊节距小，以满足不同规格产品的矫直要求。1.进口托辊、立辊座2.立柱横梁3.上辊轴承座4.主传动系统5.上横梁6.下辊轴承座7.出口托辊、立辊座8.下横梁9.标高调整系统10.氧化铁皮收集系统①～.⑨矫直辊图1九辊矫直机结构示意简图1.1九辊悬臂式变节距矫直机九辊悬臂式变节距矫直机节距变化灵活，矫直·2·机械2010年增刊总第37卷力较小，多用于小H型钢生产线上，该矫直机九个辊的传动侧为支撑侧，操作侧为悬臂侧，在矫直机前的输入辊道上设置一台喂钢机（一对直径260mm的夹持辊），由液压马达驱动，可以旋转、升降、横移，以保证轧件对准矫直机辊子的中心线。矫直辊的装卸是用专用液压换辊工具进行的，换辊时分别对矫直辊和锥套卸压，取下矫直辊锥套将预装好的矫直辊装上，再分别对锥套和矫直辊加压，更换全套矫直辊可在30分钟内完成。九辊悬臂式变节距矫直机的调整主要有：上、下矫直辊的轴向调整，上矫直辊的压下调整，矫直辊的节距调整，矫直标高调整等。调整的顺序一般是先调整矫直标高，其次调整矫直辊节距，再次调整上矫直辊的压下，最后是上、下矫直辊的轴向调整。矫直过程中的所有调整参数都由二级计算机系统给出，一级计算机PLC控制系统执行。1.2九辊紧凑式双支撑矫直机九辊紧凑式双支撑矫直机矫直力较大，多用于大H型钢生产线上，该矫直机采用紧凑式双支撑设计，机架牌坊由两块厚钢板构成，形成支撑4根上矫直辊垂直调整轴承座和5根下矫直辊的框架。4根上矫直辊的垂直调整为液压调整，可负载在线调整，这4根上矫直辊每个辊两端各有一个轴承座，每个轴承座都可由一只液压缸对其进行垂直调整，垂直调整液压缸固定在机架下部，与机架上部的固定矫直轴形成一个非正三角形。矫直机的9根矫直辊安装在耐磨轴承中，各个矫直辊的轴承座安装在机架牌坊上，每一个轴承由圆柱滚子轴承和两个轴向辊子轴承构成，矫直辊轴套为圆锥形座，配合液压预应力拉杆，能够实现自动定中，这9根矫直辊的轴向调整为液压形式，可以负载调整，用于轴向调整矫直辊。矫直机更换矫直辊时，首先将一个带有矫直辊支撑架的机械手移入矫直机中，抬起9根矫直辊，然后，液压预应力拉杆压力释放，矫直机操作侧的机架以液压方式移开，然后机械手将矫直轴辊系移出矫直机，放到更换架上，接着机械手抬起新的一组矫直辊系，移入矫直机中，更换全套矫直辊可在20分钟内完成。矫直机入口有两根侧立式导辊，用于在水平方向调整轧件，为液压调整；矫直机出口侧水平导辊，用于垂直方向调整轧件，为电机调整。2H型钢矫直机压下调整和轴向调整液压系统九辊矫直机液压系统主要包括：上辊的垂直调整、上下矫直辊的轴向调整、单侧机架移动、矫直机换辊装置、矫直机机架锁定、矫直机进口立辊调整、咬入辊调整、翻转台液压驱动等。下面就两种矫直机中比较重要的两个液压系统（压下调整和轴向调整液压系统）进行介绍，在这两种矫直机中这两个系统的原理基本相同。H型钢矫直机上辊压下调整和轴向调整，是用来调整矫直机棍子压下量和孔型设置的，系统动作精确度要求较高，比较重要，下面就这两个调整装置的液压系统进行分别说明：（1）H型钢矫直机上辊压下调整液压系统H型钢矫直机上辊压下调整液压系统原理如图2所示，矫直机的四个上辊分别具有两套压下调整系统，分别布置在相应工作辊的操作侧和驱动侧，四个上辊之间调整相对独立；每个压下调整液压缸上的有杆腔装有压力传感器，活塞杆上都装有位移传感器，用来检测系统工作情况、参与系统控制与调整。图2H型钢矫直机上辊压下调整液压系统原理图系统正常工作时，换向阀547.2电磁铁b保持机械2010年增刊总第37卷·3·通电，单向阀471.3和471.4被打开；当辊缝调节需要上辊上升时，阀654.2给正信号，同时，阀556.1电磁铁b得电，压下调整液压缸下腔进油，上辊上升；当辊缝调节需要上辊下降时，阀556.1电磁铁b继续保持通电，同时，阀654.2给负信号，压力油进入压下调整液压缸上腔，由于压下调整液压缸上腔溢流阀756.2压力设定为275bar，且压下调整液压缸下腔压力油减压阀827.1设定为50bar，再加上上辊自重，所以上腔作用力大于下腔作用力，此时下腔压力开始增高，当下腔压力上升到一定程度，减压阀827.1的A口与T口相通，上辊开始下降。阀556.1在矫直机工作时电磁铁b一直保持通电，压下调整液压缸下腔一直保压，液压缸的上下运动靠高频响的三级电液伺服阀654.2来控制，该阀具有控制精确度高，频率响应快的特点，阀芯内置有传感器，配合液压缸位移传感器和控制系统可以精确控制系统位移，误差可控制在±0.1mm以内。系统不工作时，换向阀547.2电磁铁b失电，单向阀471.3和471.4被锁死，系统处于被保护状态，阀654.2和阀556.1操作无效。（2）H型钢矫直机轴向调整液压系统H型钢矫直机轴向调整液压系统主要用于离线调整，每个矫直辊都配有一个轴向调整液压缸，共有9套轴向调整液压系统，每个系统独立控制，每个轴向调整液压缸都为双作用液压缸，活塞杆上装有位移传感器，液压缸两腔装有压力传感器，用于检测系统运行状态和位置控制。轴向调整是离线调整，离线状态孔型设置完毕后，由液压锁锁死保持调整后的状态，直到下次调整，液压系统原理图如图3所示。系统调整时，方向阀547.2电磁铁b得电，单向阀471.4、471.5、471.6打开，此时阀652.2可以操作，阀652.2得正信号，轴向调整液压缸向左移动（图示位置），阀652.2得负信号，轴向调整液压缸向右移动（图示位置）。阀652.2为三级电液伺服阀，配合液压缸位移传感器和控制系统，轴向调整系统在调整范围±30mm内线性可调，误差在0.01mm范围内，可以满足系统使用要求。系统调整结束后，阀652.2无信号输入，阀547.2失电，单向阀471.4、471.5、471.6锁死，液压缸锁在调整好的位置。阀748.3和748.4为安全阀，防止因H型钢变形太大造成单侧负载过大影响设备正常运行设置的，在矫直过程中，如单侧受力偏大单侧压力偏高到一定程度，这侧的压力通过该侧的安全阀卸到另外一侧，从而达到保护设备的目的。图3H型钢矫直机轴向调整液压系统原理图3结束语对H型钢的九辊悬臂式变节距矫直机和九辊紧凑式双支撑矫直机进行了分别介绍，并对这两种九辊矫直机液压系统中的压下调整和轴向调整液压系统进行了原理上的介绍和功能上的阐述，这有助于加强对H型钢九辊矫直机的理解与认识，对实际工作有较强的指导作用。参考文献：[1]曹燕，等.H型钢辊式矫直机及矫直辊设计特点[J].冶金设备，2003，（5）：16-18.[2]王向周，张先雨，王渝.H型钢定辊距矫直的工艺方案及压下规程[J].燕山大学学报，2000，（2）：163-167.[3]刘英瑞，吴秀娟，管山吉.工艺及装备先进的H型钢生产线[J].钢铁，2001，（1）：29-32.[4]许益民.电液比例控制系统分析与设计[M].北京：机械工业出版社，2005.[5]卢长耿，李金良.液压控制系统的分析与设计[M].北京：煤炭工业出版社，1991.