翻鋼機

隨着板坯品種的開發，產品逐步向高端化、多樣化發展，對板坯表面質量的要求越來越高，對板坯的檢查及清理的要求也越來越高。為適應品種開發質量檢查的需要，提高板卷質量合格率，提高上料速度，需對前3 個試驗澆次的部分板坯及工況不穩定的板坯進行翻轉檢查及清理，因此，需要配置離線板坯翻鋼機。由於翻鋼機是板坯品種生產的重要設備，液壓系統又是翻鋼機的重要組成部分，如果液壓系統運行不穩定，會影響翻鋼機運行及品種的開發、生產。因此對翻鋼機液壓系統原設計中的一些問題進行分析，提出優化方案，使設備平穩運行，延長設備使用壽命 ^[1]  。

要求翻鋼機將板坯翻轉180°，方便對板坯內外弧面的檢查和清理。工藝流程如圖1所示。

翻鋼機翻坯過程中,翻轉臂與受料臂在88°到92°之間夾持板坯，保證板坯無傾倒及對設備衝擊。

翻鋼機設備參數：設備運行環境温度為－30~500 ℃；翻坯週期為80 s，不大於90 s；液壓缸最大速度為50 mm/s；最大翻坯質量為45 t；液壓缸型號為ϕ 220/160～1 400 mm ^[2]  。

根據翻鋼機工藝流程及機械設備設計要求，配套液壓系統設計參數：工作介質為46 號抗磨液壓油；系統工作壓力為20 MPa；循環泵為1 台螺桿泵；系統主泵2 台（1 用1 備）；主泵電機轉速為1 480 r/min；系統清潔度16/14(ISO4406)。

其他同型號翻鋼機液壓系統設計參數：工作壓力20 MPa，流量230 L/min,主泵電機轉速1 480 r/min，主泵電機功率90 kW。

2 台液壓缸以最大速度運動時所需流量為最大流量，建議選用Parker 的PV180R1K1T1NFWS 或Rexroth 的A4VSO180DR/22R-PPB13N00 型恆壓變量泵。

建議主泵電機功率選取110 kW。其他同型號翻鋼機設計系統流量只考慮液壓缸以最大速度運動所需流量，未考慮系統泄漏流量，不能滿足液壓缸的運行速度，因此不能滿足翻坯週期。由於流量小，電機功率也選小了。重新設計後能夠滿足系統所需流量和電機不過電流 ^[3]  。

其他同型號翻鋼機液壓系統油温度控制設計：大於20 ℃時啓泵，温度控制在（45±5）℃。

液壓系統油温度高、低都會影響系統的正常運行，尤其是系統主泵運行時間最長，以它運行對油黏度的要求來控制系統温度比較合理，系統主泵100%運行時間下黏度範圍16～100 mm2/s。

系統主泵吸油口壓力不小於80 kPa（絕對壓力），；礦物油50 ℃時（空氣質量分數為10%），空氣分離壓約40 kPa；20 ℃時，空氣分離壓約1.3~6.7 kPa。

油温度低，雖然空氣分離壓低，但是油黏度大，主泵吸油管阻力大，容易造成氣蝕；油温度高，空氣分離壓高，也容易造成主泵氣蝕。因此，油温度控制：大於25 ℃時啓泵，温度控制在(40±5) ℃；低於25 ℃加熱時，先啓循環泵再啓加熱器，防止局部加熱造成油變質 ^[2]  。

其他同型號翻鋼機液壓系統油箱容積1 500 L，循環泵流量112 L/min，回油濾芯精度20 μm，主泵出口濾芯精度10 μm，循環系統濾芯精度3 μm。

液壓系統油箱容積小、循環泵流量小、濾芯精度低，都不利於系統污染控制。冶金液壓系統油箱容積一般選擇為系統流量的7~10 倍，建議油箱容積2 500 L，有利於散熱、分離空氣、沉澱雜質；選擇循環泵流量和濾芯精度。

每分鐘通過旁路過濾器的油液體積為系統油液體積的10%。系統清潔度等級不低於16/14，回油濾芯精度10 μm，主泵出口濾芯精度10 μm，循環系統濾芯精度3 μm，循環泵選用HSNH210-54-N-Z（1 450 r/min，269 L/min）。

其他同型號翻鋼機液壓系統同步設計：電液換向閥+平衡閥+整流板、調速閥（液壓缸無杆腔）+同步馬達（液壓缸無杆腔）+液壓缸兩油口液控單向閥。使用電液換向閥，液壓缸始終運動速度相同，液壓缸啓、停衝擊大；由於液壓馬達本身誤差造成液壓缸有累計誤差出現不同步問題。

為了減小翻轉臂（受料臂）兩台缸的啓、停衝擊，消除累計誤差和保證同步精度，重新設計同步迴路：P口壓力補償器（集成梭閥）+比例閥+平衡閥+同步馬達（液壓缸無杆腔）+帶位移傳感器液壓缸（無杆腔裝液控單向閥）+極限位置接近開關。

用比例閥調整液壓缸不同階段的運動速度，有效地減小啓、停衝擊。液壓缸運動過程中負載不斷變化，比例閥只起到節流調速的作用，造成液壓缸運動不穩定，比例閥前配置P 口壓力補償器（集成梭閥），保證比例閥節流口壓差不隨負載變化，改善了比例閥的調速特性，使液壓缸運動速度穩定。液壓缸每次達到水平極限位置，通過接近開關和位移傳感器消除由於同步馬達的精度帶來液壓缸同步誤差。選用柱塞式同步馬達提高兩台液壓缸同步精度 ^[3]  。

（1）按照同時運動的液壓缸最大速度計算系統所需流量，同時考慮系統泄漏，得出系統所需最大流量。用系統最大流量、運行壓力、泵總效率計算電機功率。液壓泵運行平穩，液壓缸能達到設計速度，電機無過電流。

（2）按照主泵運行對油液粘度要求控制油温度；大於25 ℃時啓泵，温度控制在(40±5) ℃，有利於主泵穩定運行。

（3）根據系統工況選定濾芯精度等級和循環系統的流量。

（4）P 口壓力補償器（集成梭閥）+比例閥使執行元件運動速度穩定；選用高精度同步馬達提高液壓缸同步精度；用接近開關和位移傳感器能夠有效消除液壓缸同步誤差 ^[3]  。