1、Total No 280December 2022冶金设备METALLURGICAL EQUIPMENT总第 280 期2022 年 12 月第 6 期技术分析热轧卷取机卸卷小车液压系统故障分析姚世元1徐天亮2(1:上海梅山钢铁股份有限公司江苏南京 210039;2:宝武装备智能科技有限公司江苏南京 210039)摘要卸卷小车是热连轧板带卷取机关键设备之一，本文主要介绍了卸卷小车液压系统的设备组成、工作原理和常见故障，并采取油液清洗和油缸位置控制方法等改进措施。结果表明，液压系统控制、油液污染和电气控制设备等故障是造成卸卷故障主要原因;改进后，系统具备氮气吹扫、阀块缸体一体化和人机交互面对面等
2、功能;系统具有低故障率，机械设备运行安全、稳定特点，对于高集成化、污染严重的液压设备的改进具有借鉴作用。关键词卸卷小车油液冲洗液压缸中图法分类号TG333 24文献标识码ADoi:10.3969/j.issn.1001 1269.2022.06.016The Failure Analysis of the Hydraulic System ofStripper Car in the Hot RollingYao Shiyuan1Xu Tianliang2(1:Shanghai Meishan Iron and Steel Co，Ltd，Nanjing 210039;2:Baowu Zhiwei
3、 Technology Co，Ltd，Nanjing 210039)ABSTRACTStripper car is the one of the key equipment of the stripper car of the hot rolling，Stripper carworks by hydraulic lifting system，Stripper car break down because of hydraulic oil pollution and electrical control s faultyThis paper mainly introduces the equip
4、ment composition、the working process and common faults of thehydraulic system of Stripper car，take action of oil flushing and control method of cylinder position，Afterimprovement，The system has functions of nitrogen purging、the integration of hydraulic ram and valve block、man machine interaction。The
5、 results show that system has the characteristics of low failure rate、safe operation ofmechanical equipment、stabilization It can be used for reference to improve the hydraulic equipment with highintegration and serious pollutionKEYWORDSStripper carOil flushingHydraulic ram1前言热轧带钢产线是酸洗板、冷轧板的原料来源，也是外销
6、热轧带钢板材的主要生产线，设备大量采用了液压控制技术，钢卷经卷取机卷取成型后，卸卷至打捆位，经打捆后再运至升降鞍座位，升降鞍座油缸将钢卷举升起来，再由运卷小车运输至运输链，最后由行车转驳至成品库。其中卸卷小车是用来将钢卷从卷筒上卸载和转驳的关键设备，卸卷小车的升降由升降液压缸完成，平移由横移油缸完成。卸卷小车液压系统故障在 2020 年中累计发生 102 次，为降低卸卷液压系统故障，提升设备运行可靠性，对故障进行分析和并提出了37作者简介:姚世元，男，1977 年生，本科，工程师，邮箱:27448284 qq com改进方案，液压系统故障得到根本的改善，设备故障率由改进前 25%下降到 5%，
7、保证了生产稳定顺行。2故障汇总分析对 2020 年卸卷小车液压系统故障进行整理，分别是卸卷小车顶升缸顶升不到位、卸卷小车顶升缸在卸卷小车横移运行过程中自动下滑、卸卷横移油缸不到位、卸卷小车油缸泄露、卸卷小车横移速度调整失效、卸卷小车横移油缸不动作等故障。根据卸卷液压系统故障种类和数量，进行统计表分析(表 1)，确定卸卷小车顶升缸在卸卷小车横移运行过程中自动下滑、卸卷横移油缸不到位为该年度卸卷液压系统的主要故障。且卸卷小车顶升缸自动下滑为高频次故障，尽管每次通过清洗或更换减压阀、液控单向阀等措施，故障得以解决，但是使用一段时间后还是发生，说明根本原因没有找到，需要进一步追根溯源。21顶升缸故障分
8、析和油液冲洗方案卸卷小车顶升油缸工作流程:如图 1 所示，当卷取机卷钢临近卷钢尾声时，L1 系统要求卸卷小车顶升缸上升到固定位置等待，当卷取至尾部时，L1 系统要求卸卷小车顶升油缸无杆腔进油，油缸活塞杆抬升，当压轮压靠钢卷，托住钢卷，油压逐步提升到设定值后停止，随着卷径增大，液压缸无杆腔压力升高，经溢流阀回流到邮箱，保证背压。钢卷尾部定完后(压靠在托辊)，卷筒涨缩缸动作，涨径缩小，卷筒反向旋转一圈。此时钢卷全部重量落在卸卷小车上，并由液压锁锁定在卷芯中心与卷筒中心在同一直线上，卸卷小车将钢卷卸出，到达打捆位时，停止，打捆结束后，升降油缸维持原有高度，卸卷小车继续到达升降鞍座位置，此时卸卷小车顶
9、升油缸有杆腔进油，将钢卷卸在升降鞍座上。如图 2 所示，造成这一问题的一方面是连接卸卷小车顶升油缸平衡缸块的螺栓(4 M24)松动，缸块和顶升油缸之间的密封失效。进一步对顶升油缸进行分析，卸卷顶升油缸组件主要有油缸和平衡阀组成，如图 3 所示，平衡阀及阀块与顶升油缸采用螺栓连接，由于油缸承载大，液压冲击高，螺栓连接有松动。阀块与顶升油缸连接面之间间隙增大，发生外渗漏，检修紧固后，二次发生率仍有 25%。表 1卸卷液压系统故障统计表序故障名称故障次数 百分比数 累积百分数1顶升缸不到位38%8%2顶升缸下滑8070%78%3横移油缸不到位1515%93%4小车油缸泄露23%96%5横移速度失效1
10、3%99%6横移油缸不动作11%100%图 1卸卷小车顶升油缸液压系统原理图图 2卸卷小车顶升油缸平衡缸块示意图参照表 2，验算连接顶升油缸平衡缸块的螺栓(4 只 M24 内六角螺栓)预紧力:F0=T(K d)=10300.18 24=238.4kN式中:T拧紧力矩，Nmm;K拧紧力矩系数;F0预紧力，N;D螺纹公称直径，mm。表 2预紧力表材料45、35CrMo 或同等以上材料472022 年 12 月第 6 期总第 280 期冶金设备M18M20M22M24M27201 427(20.5 43.5)319 608(32.5 62.0)471 829(48.0 84.5)588 1030(6
11、0 105)883 1470(90 150)315(32)460(47)650(66.5)810(82.5)1180(120)采用液压扳手，进行紧固，效果仍然不明显。为此对卸卷小车顶升油缸结构进行改进(见图4)，增加承载能力。通过改进，通过持续跟踪和检查，未发生螺栓松动情况，压靠正常，能正常卸卷。图 3改进前平衡阀安装示意图图 4改进后平衡阀安装示意图改造后仍然存在产生卸卷小车顶升油缸在横移油缸将卸卷小车移动至打捆位的过程中自动微量下滑现象，当生产节奏慢，打捆机故障等异常情况时，卸卷小车顶升油缸不保压越发明显，顶升油缸无杆腔压力显示有下降，全年自动下滑的故障80 次。如果操作工未能及时发现，并
12、手动调整，极易造成翻卷事故。根据历次事故处理手顺书可知，主要原因是减压阀(2)和液控单向阀(1 1、1 2)卡阀，通过对液压油品进行油样检测，如表 3，结果显示油液存在污染，基本判定故障为液压系统油液污染所致，需要进行油液循环过滤冲洗。表 3液压油品油样检测数据温度检测34.3ISO 等级16/15/14含水率0.04%NAS 等级722油液冲洗方法循环冲洗:拆卸拖链软管与油缸的连接，并用短接的方法把进油管与回油管、泄漏管进行勾连。保护性拆卸原有阀台的伺服阀，利用普通换向阀替代。利用本系统进行循环油冲洗，并更换过滤器滤芯直到达到设定要求 NAS5 级，冲洗一次时间不少于 8 小时。图 5液压循
13、环冲洗管道连接示意图采用图 5 方法进行冲洗，用普通换向阀替换原系统的伺服阀，单配电磁阀24V 控制电源，将有杆腔和无杆腔管道相连，进行循环冲洗，主要冲洗的位置是油缸之前的管道部分，平衡阀并没有冲洗到，因此卡阀故障在不长的时间内还会发生。图 6 为外排式油冲洗方案:用普通换向阀替换原系统的伺服阀，单配电磁阀24V 控制电源，为了将平衡阀块内的杂质冲洗出来，在无杆腔油管安装球阀 1、2，在无杆腔油管安装溢流阀和球阀3。排出有杆腔液压油先打开球阀 1，关闭球阀 2、3，开启系统无杆腔进油，溢流阀背压，打开液压锁，油缸活塞杆伸出，并将缸体和平衡阀内一腔油冲出，反之排出无杆腔压力油需要，打开球阀 2、
14、3，关闭球阀 1，将无杆腔安全阀压力降为最低，机械附加力将活塞杆压回，冲出另一腔液压油，如此往复进行操作。57姚世元等:热轧卷取机卸卷小车液压系统故障分析2022 年 12 月第 6 期图 6外排油冲洗管道连接示意图采用外排方法有一定效果，但是环境污染大，不建议采用外排法。本文重点介绍采用氮气作为吹扫介质，对阀块工艺通道进行吹扫冲洗的方案。氮气吹扫方案:对上述问题，采用氮气做吹扫介质，准备氮气瓶组，经过滤、减压得到干净、恒压的吹扫气体，吹扫前先拆除所有工艺堵头，再进行残油清理，并收集，即在进油口接入软管用氮气吹扫 5min，将工艺通道内残留的污油吹扫干净，再进行工艺通道的正、反方向吹扫。表 4
15、不同冲洗方案对比效果表对比项目氮气吹扫油冲洗伺服阀更换数量410油缸异常下线26单次介质损耗氮气 3 瓶液压油 1200L检修人数4 人6 人检修时间4 小时8 小时滤芯损耗烧结滤芯 1 只液压滤芯 2 只冲洗后有效时间3 个月2 个月主要步骤如下:为了保证氮气吹扫的流量，气源采用 3 4瓶氮气连接而成的氮气瓶组;满瓶氮气瓶的压力约为 100kg(10MPa)，氮气吹扫的压力为 50kg 60kg(5MPa 6MPa)，在氮气瓶组后增加减压阀，调整到需要的吹扫压力;为避免氮气杂质给系统带来二次污染，设置了过滤器，滤芯采用烧结铜滤芯;为了尽量吹扫出油缸内杂质，采用了外力将油缸进行往复动作;进气管
16、道位置取消法兰，改为带橡胶台阶的喷嘴插入到法兰内，更换方便。采用进油口、回油口、泄漏口、工艺通道(堵头位置)交替堵 吹扫方法。如图 7，卸卷小车氮气吹扫步骤为:图 7卸卷小车氮气吹扫管道连接示意图连接氮气瓶组。调整氮气吹扫压力至 50kg 60kg。油缸外表面清洗，压缩空气吹扫表面垃圾。拆卸堵头，清洗堵头安装位置杂质。插入带橡胶台阶的喷嘴至进油管，开启球阀吹扫，橡胶锤震动配合。油缸外力驱动油缸往复动作(行车提升或手拉葫芦提升)。插入带橡胶台阶的喷嘴至回油管，开启球阀吹扫，橡胶锤震动配合。高压气体吹扫解决了平衡阀块工艺通道清洗不彻底的问题，具体地说是顶升油缸缸块沟槽多，工艺通道多，有较多工艺堵头，形成盲端，液压冲洗无法完成盲腔油液冲洗，液压油中杂质，以及加工油缸的切屑难以彻底清除，通过将油缸离线，打开工艺孔，用压缩气体吹扫，避免了死点，提高了冲洗质量。油缸作为液压系统油液冲洗最后一个环节，通过高压气体吹扫可以实现管道无死角循环冲洗。氮气吹扫 4 次，较以往油冲洗减少 2 次。伺服阀更换数量为 4 只，同期相比减少 6 只，油缸异常下线 2 次，同期相比少了 4 次，采用氮气吹扫单次损耗氮
