[科普中国]-二十辊轧机

简介

二十辊轧机，包括机架、辊系、辊箱、压下装置、驱动装置，其特点是机架为优质钢铸造成型的矩形整体机架牌坊，辊箱为与牌坊窗口滑动配合的上、下分体辊箱，辊箱内装有背衬轴承矩形鞍座，用锁定装置连接矩形鞍座和辊箱，下辊箱设有包括摆动油缸、摆臂、连杆、楔块的双楔块调整机构，在上支撑辊A、 B之间和C、D之间各设有包括液压油缸、齿条、齿轮片的凸度控制装置。所采用的辊系能生产市场需要的冷轧带钢品种。这种新型二十辊轧机结构合理，机架刚度高，板型控制效果好，所生产的带钢厚度精度可达 0.001mm，矩形鞍座和牌坊加工方便，配合精度高，下辊箱调节方便，能使轧制线保持标准高度1。

二十辊轧机的结构二十辊轧机主体由内、外牌坊，辊系，各种轧机系统和配管组成，其中辊系是非常重要的组成部分。为了能够轧制更薄的带钢，应该尽量减小工作辊的直径，但是工作辊直径小又会使轧机刚度降低，为了解决这个矛盾，需要用其他轧辊来对工作辊进行支撑，二十辊轧机辊系因此而产生。二十辊辊系分为上、下两组，每组都由4 根支撑辊、3根二中间辊、2 根一中间辊和1 根工作辊组成。

二十辊轧机的特点硅钢随着硅含量的增加，钢的屈服强度和抗拉强度明显提高（硅含量小于3.5% 时） ，伸长率显著降低，硬度迅速增高。硅钢的轧制比其他钢种困难，而且硅钢特别要求要有精确的成品厚度及压下率，同时要有好的板形。因此，一般轧制较难规格的硅钢都是采用二十辊轧机进行可逆轧制的。与其他四辊、六辊轧机相比较，具有如下特点：

1） 工作辊直径小，轧制压下率大，适合大张力、薄规格轧制；

2） 辊系稳定，轧机刚度大，包括横向刚度与纵向刚度；

3） 具备良好的辊缝及板型控制调整系统。

二十辊轧机液压压上系统1 液压压上系统概述

液压压上系统包括压上液压缸、伺服阀、位置传感器、电气反馈系统和控制面板等组成。液压压上控制系统是轧机的主要控制系统之一，它的执行机构是伺服阀控液压缸。通过位移传感器、压力传感器、测厚仪等检测元件对相应参数的测量，调节伺服阀的控制电流，以控制通过伺服阀的压力油流量，从而控制压上液压缸的移动量，达到调整辊缝的目的。压上液压缸安装于二十辊轧机内牌坊底部，驱动侧与操作侧各一台，在自动控制压上时，通过液压同步系统保证两液压缸同步动作。磁尺安装于缸体中心，用于位置检测，能精确测量压上的位置变化。

2 液压压上系统组成

在轧制带钢时，压力油通过伺服阀控制压上缸快速响应、精准动作，换辊时压力油通过旁路电磁换向阀驱动压上液压缸快速动作，实现快速换辊。由于换辊时液压缸在较短时间内动作行程较大，需求液压流量大于正常轧制状态，因此，在正常轧制期间液压站开启一台主泵作为动力源，而在换辊时，液压站开启两台主泵以满足快速换辊动作对液压流量的需求。

3 液压压上系统工作原理

电液换向阀在换辊时控制压上液压缸大行程快速动作； 电磁换向阀控制相应液控单向阀的开闭，实现液压缸伸缩位置的固定； 电磁换向阀作为伺服阀供油的前一级，在自动轧制状态下为伺服阀供油，在其余状态下保证压力油不进入伺服阀及其附属元件，对液压伺服系统进行保护； 电液换向阀的动作由电磁换向阀控制，其功能为在自动轧制模式下为压上缸有杆腔提供压力，提高液压伺服系统刚度，提高液压缸回缩动作响应速度； 伺服阀及蓄能器、过滤器等附属元件就近安装于液压缸缸体上，便于伺服系统的快速反应，可以在最短的时间内实现辊缝调整。

分析故障1.产生的故障现象

二十辊轧机液压站主泵为1 用2 备，系统压力20．6MPa，仅为轧机液压压上系统阀台供油，控制压上液压缸动作。在自动状态下轧制带钢时，启动一台主泵为系统供油。故障现象描述如下：

1） 伺服阀入口压力测压点9 压力为16MPa，低于液压站主泵出口压力20．6MPa；

2） 系统显示驱动侧轧制力远远低于操作侧轧制力；

3） 启动2 台主泵阀台系统压力能够保持在20MPa，驱动侧与操作侧轧制力接近相同，在可控范围之内，可以维持生产。

2.产生故障的原因分析

1） 因液压站开启两台液压主泵后，可以维持生产，可排除电气控制系统、伺服阀本体及液压缸内泄故障；

2） 液压站开启两台主泵后比开启一台主泵时伺服阀入口压力大幅提高，说明液压系统存在泄露点，液压站油箱液面没有下降，可证明液压元件存在内泄，排除液压系统管路接头等密封损坏造成漏油、泄压；

3） 在轧制模式下，压上液压缸实时对辊缝进行调节，辊缝变化量很小，即通过伺服阀（ 伺服阀出口） 的瞬时流量非常少，开启两台主泵可以维持辊缝控制，说明液压油在进入伺服阀以前存在内泄点，排除伺服阀出口至液压缸之间液压元件故障；

4） 故障状态下驱动侧轧制力小于操作侧，可判定内泄点位于驱动侧压上缸伺服系统；

5） 系统内泄时存在压力油流，必将导致液压元件温升。

对驱动侧压上缸伺服系统中液压元件进行温度测量，发现驱动侧蓄能器温度过高62℃，远远高于操作侧蓄能器温度46℃，且检查发现驱动侧蓄能器内持续有油流通过（操作侧蓄能器内持续无油流通过） ，对蓄能器上一级液压元件常闭截门、液控单向阀进一步检查发现，常闭截门温度异常59℃，初步判断常闭截门闭不严，导致系统内泄故障。

3.故障处理验证

将驱动侧压上缸伺服系统中常闭截门更换新备件后投入使用，故障消除； 此常闭结门在设备施工安装期间液压管路冲洗时开启，实现进、回油管路的联通，便于管路冲洗，在设备投产后此截门处于常闭状态； 对下机截门进行解体，发现阀芯磨损致使关闭不严产生内泄，验证了以上分析判断结果2。

二辊轧机厚度自动控制的组成二十辊轧机的带钢厚度自动控制系统（AGC）由测量系统、控制系统和执行系统等组成，其中测量系统包括安装在轧机出入口平台的两台X射线带钢厚度测量仪和机架位移传感器等，控制系统是指PLC控制系统（硬件+软件），执行系统主要是指液压压下系统，其中包括液压伺服阀（集成了伺服放大器）和执行液压缸等3。

结语1） 对液压系统故障分析前要搞清楚所驱动控制机构的结构及动作特点，再进一步进行判断；

2） 对液压系统故障诊断前要对故障信息实际状况的收集尽可能客观、准确；

3） 分析判断液压故障首先要读懂液压原理图纸，掌握液压元件在油路中的作用；

4） 在较复杂的液压系统中，涉及的液压元件很多，排除法是一种实用的液压系统故障诊断方法，能够方便准确地判断出故障部位及原因，避免了故障诊断的盲目性，诊断结果符合实际，具有较高的实用推广价值。