棒材轧制中冷床制动裙板液压系统特性分析

棒材 之间的摩擦阻力使棒材减速制动 ，并通过提升运
动将棒材托人冷床 。
裙板 升降 由 Ｉ 个液压 缸驱 动 ，通过 由多个联 轴 １
器联接在一起 同时转动的长轴进行 ，长轴上带有多个 曲柄 ，曲柄 另一侧 通过支杆支撑制动板 。液压缸伸缩
收 稿 日期 ：２ １ ０ ０—１ ０ ０— ９ 作者简介 ：刘建 （ ９５ ） １７ 一 ，男 ，工 程师 ，主要研究方 向为冶金液压系统设计。Ｅ—ｍ ｉ ｉ ． ｉ＠ｃ ｄ ｔｍ ｃ 。 ａ ：Ｊ ｎ Ｌｕ ｉ ｉ ｏ ．ｎ ｌ ａ ｓ．
关键 词 ：棒材 轧制 ；冷床制动裙板 ；液压系统
中 图 分 类 号 ：Ｔ ３ １９；Ｔ ３ ． Ｐ９． Ｈ１７ ７ 文 献 标 识 码 ：Ｂ 文 章 编 号 ：１０ —３８ （０ １ ２— ６ ０ １ ８ １ ２ １ ）２ ０７—２
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液压冲击的影响 ，拟定如图 ３所示的冷床制动裙板液 压控制 原理 图。 在 图 ３中 ，单 向阀 １ 装在 液压 阀 台的 回油 管上 ， 形成一定 背压 和防止 油液倒 流 ；球 阀 ２装在液压 阀台
在调试初期 ，将 １ 个液压缸上 的同步轴联轴器拆开 ， １ 分成 ３组 ，将 每一组 内的油缸速度通过调节单 向节流 阀调到 基 本 一 致 ，再 将 每 一 组 内 的 同 步 轴 连 接 起 来 ，这样每 一组 内的液压缸 基本 调 节 同步 。分别 完 成 ３组 的调试 ，最后再 调 节 ３组 之 间 的 同步 ，最 终 全部 连接起来 ，这样就 基本 保证 了同步 轴受 到较 小
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一
。
冷床是 中小 型棒 材 车 间不 可缺 少 的辅 助设 备之 其 功能是将 轧机轧制后经飞剪剪切成倍尺长度 的
１ ，制动板完成 １ 次 次升降 。在 同步轴上设 置 ３套接 近开关 ，检测和控制制动裙板高 、中、低 ３个工作位 置 ，通过液 压控 制 回路 ，可 准确 控 制制 动裙 板 的上 升 、下降及 中间停位 。
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第２ ２期
荣胜波 等 ：监督控制理论在 多任 务机床控制系统 中的应用
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不存 在 。输入信号 的周 期更新 会产 生时 间上 的延迟 ， 这也就意味着 由 Ｐ Ｃ执行 的监 督控 制理 论并 不 能实 Ｌ 现精确 的同步控制 。 基于以上几点原 因，为 了在工业控制 中应用监督 控制理论 ，采用多个监督分层结构化实现机床的控制。
２ 冷 床 制动裙 板液 压控 制调 节原理
冷床制动裙板 的 １ 个 升 降液压缸 之 间的连杆 曲 １ 柄 由一根长轴连接在一起 ，属于机械 同步 ，但是 由于 每两个 油缸之间的 同步轴长达 ６ｍ，不可避免地存在 同步轴 的挠性扭转 、机械间 隙，从而导致冷床上料装 置升降的不 同步 ；并且 由于油缸 的频繁快速换 向 ，不 可避免地存 在液压冲击。为了尽可 能地减 弱不 同步和
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６ ・ ８
机床与液压
第３ ９卷
是 高速 轧制 ，要求 棒材 在 中位 制动 ，棒材 可 以连 续
来料 。
制动裙板的带 中位动作时序表 如图 ２所示 。
高位
中位 低位 ｌ 单 向 阀 一
图 ２ 制动裙板带 中位动作 时序表
２Hale Waihona Puke Baidu９ ｌ＿ 、 、 ｏ＿球 阀
冷床上料装置 的动作 时序描述如下 ：经倍尺飞剪 分段 的棒 材 ，在 冷床输 入辊 道 上加 速 ，当到达 ｔ 时 刻 ，裙板 由高位 向低位 运行 至 ｔ 时刻 ，然 后 在低 位 停 留 （： ，其 中裙 板在 低 位 的停 留时 间 （： ｔ 一ｔ） ｔ一 ｔ）可调 ，在操 作画 面上 可根据 现场 情况 随 时调整 ； ， 在裙板 向下位运行时 ，由于冷床输入辊 道向裙 板方 向 倾斜 ，棒材靠 自身重 力作 用 滑入 裙板 ，开 始摩 擦制 动 ；在 ｔ 时刻裙板 返 回 中位 ，停 留至 ｔ 时刻制 动结 束 ，其 中中位停 留时 间 （ ｔ 一ｔ）为 可调 时问 ，在操 作画面上可根据现场情况随时调整 ；裙 板 由中位到达 高位至 ｔ 时刻 完成一个 动作周 期 ，等待下一 根棒材 ；
裙 板液压 系统对 棒线材 车 间 的正 常生产 有 着 十分重
要 的意 义 。
制动裙板 的单 个油缸 的传动结构示意 图如 图 １ 所
示。
图 １ 制动裙板单个油缸传动结构示意图
制 动裙板 的控制操作有两种模式 ：
１ 冷床 制动裙 板 动作 原理 制动裙板是位 于输入 辊道一侧的一条可在垂直方
２１ ０ １年 １ １月 第３ ９卷 第 ２ ２期
机床 与液 压
Ｍ ＡＣＨＩ ＮＥ ＴＯＯＬ ＆ ＨＹＤＲＡＵＬ ＣＳ Ｉ
ＮＯ ． ０１ Ｖ２ １ Ｖｏ． ９ Ｎｏ ２ １３ ． ２
ＤＯ ： ０ ３ ６ ／ ．ｓｎ １０ Ｉ １ ． ９ ９ ｊ ｉｓ． ０ １—３ ８ ． ０ ２ ． ２ ８ １２ １． ２０ １ １
卜 三 位 四通 电 磁 换 向阀
４ 双单 向节 流 阀 一 ｓ－ ＿ 补油 阀
６＿安 全 阀 ＿
７ 一 测 压接 头 、８
图 ３ 冷床制动裙板液压控制原理
由于冷 床上料装置有 １ 个液压缸 ，故共 设 １ 个 １ １
由于裙板 向冷床方 向倾斜 ，当裙板到达高位时 ，棒材
靠 自身重力作用滑入冷床矫直板 ，完成卸钢 。裙板除 完成棒材 的制 动与上钢外 ，通过其低位到 中位再返 回 高位的运动 ，还起 到了分钢作用 。
的扭转力矩 。
３ 冷床 制动裙 板液 压 系统现 场测试
裙板升 降液压缸在工作过程 中，当换 向阀迅速换 向时 ，液压 系统管道 中的液压油 因突然改变运动而导
的进油管上 ，其作用 为在 阀台检修 时切 断压力油 ；三
位 四通 电磁换 向 阀 ３为 ０型机能 ，其作 用是 实 现液
致动能 向压力能的瞬时转变 ，并且 由于液压缸及负载 的运动惯性 ，增加了液压系统 内的液压 冲击。通 常换 向速度 越快 ，冲击越 大 ；液 压缸 连 接负 载 的惯 性越 大 ，冲击越大 。 某 钢厂线棒材生产线冷床制动裙板液压系统压力 为 １ ａ ４ＭＰ ，在液 压 阀台上对 其 中的 １ 液压 缸 的两 个
上述 液压阀台 ，每个液压 阀台控制 １ 液压缸 ，通 过 个 １ 个液压 阀台上 的 电磁 换 向 阀 ３同时得 失 电来控 制 １ 油缸的 同步 。虽然 每个 油缸 回路 的液压元 件选 用 一 致 ，但是每个油缸 回路 的元 件特性 还是 有一定 差别 ，
并且存在机械安装和油缸的摩擦力差别 的影响。为了 达到 １ 个油缸 的基本 同步 ，尽量减少 同步轴的扭转 ， １
棒 材 ，输送 并卸到冷床齿条上进行冷却 ，使棒材温度 由９ ０℃降至 ０ ０ ０ ～３０℃ ，然后 由冷 床下 料装 置将其 收集成组送 至输 出辊道上 ，再 由输出辊 道将其 送到冷 剪剪切成定尺成品…。随着棒线 材车间产量和速度的 不 断提高 ，冷床上料装置 制动裙 板 的动作 十分频 繁 ， 动作 周期一般为 ２Ｓ 右。根 据不 同规格 的产 品和产 左 量 ，制 动裙 板 平均 每 天动 作 次数 在 １ ０ ３ ０ ００ ０～ ００ ０ 次 ，因此上 料装 置 的制 动裙 板液 压 系统 工 况 十分 恶 劣 ，除要求 制动裙 板高 、中 、低 ３个工作位置停靠 准 确外 ，还必 须妥善解 决好 液 压 系统 在换 向过程 中的 冲击 。制 动裙板是 棒材 轧 制 中 的咽喉 部 ，一旦 不 能 正常动作 就会导 致停产 ，因此设 计 性 能 良好 的制 动
腔压力进行现场测试 ，结果 如图 ４和 ５ 所示 。
压缸的换 向和停位功能 ，由于制 动裙板下 降时有 负负 载 ，需选用 回油节流 ，因此双单向节流阀 ４的作用是 实现油缸的运 动速度 调节 ；补油 阀 ５的作用为防止油 缸吸空 ；安全 阀 ６的作用为在油缸 内压力超过设定值 后溢流 ，减弱压力冲击和保 护油缸 ；元件 ７和 ８都为 测压接头 ，方便 测取 油缸 两腔 的压 力 ；元件 ９和 １ ０ 为检修调试用球 阀。
棒材 轧 制 中冷 床 制 动 裙板 液 压 系统 特 性 分析
刘建 ，刘勋 ，李新有 ，刘玉
（ 中冶赛迪 工程技 术 股份 有 限公 司 ，重庆 ４ １２ ） ０ １２
摘 要 ：在 阐述 棒材轧制 中冷床制动裙板工艺控制过 程的基础上 ，针对某钢 厂的冷床制动裙 板液压 系统 ，结合 现场实测 数据 ，分 析其 性能 ，为冷床制动裙板液压 系统 的设计 、现场 调试 和生产维护提供理论支持 。
向上 下运动的板 ，制动裙 板利用板与从辊道上滑入 的
（ ）大规 格低 速轧 制。制动 裙板 由高位 降至低 １ 位 ，延 时后再 由低位升至高位 ，往复动作一周为一个 动作周 期。此种模式 由于是低速轧制 ，棒材可 以在低 位制动 ，故对来料没有要求 ，可以是连续或断续来料。 （ ）小规 格 高速轧 制 。制动 裙板 由高位 降至低 ２ 位 ，延 时后再 由低位升 至中位 ，停在 中位延时一段时 间 ，使 棒材在 制动板 上 有充 分 的时 间制 动 ，然 后继 续上升 至高位 ，完 成一个 动作 周 期 。此 种模 式 由于