3MN液压剪液压系统的设计

　　连铸技术由于具有简化冶金生产、缩短生产流程、节约能耗和提高金属的回收率等优点，已经成为各冶金钢铁厂的主流技术。钢坯的定尺寸切割是整个连铸系统的重要环节。目前比较常用的钢坯切割方法主要是火焰切割法和机械切割法。火焰切割法运行费用高，切割时需喷射铁粉，污染环境，因此需要专门的除尘设备; 同时切缝一般为 6 ～ 10 mm，造成了钢坯的极大浪费; 在高拉速的情况下切割时间不足，生产效率不高。与之相比，液压剪由于具有剪切时间短、剪切时金属损失极少、操作安全可靠、劳动强度低、工作环境好和生产成本低等优点［1］，在国内外的许多钢铁厂得到了应用。作者主要对 3 MN 液压剪的液压系统进行分析设计。

　　1 设备组成和工作原理

　　1. 1 设备组成

　　整个液压剪主要由机械部分、液压系统和电气控制系统组成［2］。机械部分由机架体、机体拖入拖出装置、剪刃装置等组成。剪体 45°斜向布置，这样即使液压油泄漏，也不会掉在轧件上，保证设备安全。采用 PLC 电气控制系统，可靠性高，编程使用方便，通用性好，网络通讯功能强。液压系统采用二通插装阀控制回路，主要由泵站、液压阀台和液压执行机构3 大部分构成。

　　1. 2 工作原理

　　剪切钢坯时，剪切力不是恒定的，图 1 显示了剪切力随相对切入深度变化的情况。当剪刃与钢坯接触后，剪切力随切入深度的增加而增大，当达到最大变形阻力时，剪切力达到最大，此时钢坯开始发生剪切滑移，剪切力又随着剪切断面的缩小而很快衰减，直至钢坯断裂。根据钢坯的剪切力学特性，设计了图 2 所示的液压剪液压系统原理图。泵站由 4 台泵组成，3 用 1 备，由溢流阀限定系统最高工作压力，因 4 台泵的结构完全一样，原理图中只画出了 1 台泵。待机时，所有电磁阀断电，泵通过插装阀 6 卸荷。剪切时，电磁阀 YA1 和 YA2 通电，YA3 断电，插装阀 11 打开，同时插装阀 10 闭合，液压油通过插装阀 11 进入剪切缸的无杆腔，推动剪刃上升。当剪切力低于顺序阀 17 的设定压力时，插装阀 13 不会打开，剪切缸有杆腔的油经插装阀 12和 11 回到无杆腔，形成差动回路，实现快速剪切。当剪切力超过顺序阀 17 的设定压力时，插装阀 13 打开，剪切缸有杆腔的油经插装阀 13 回油箱，此时开始慢速剪切。当剪切力随着剪切断面的缩小而减小，低于顺序阀 17 的设定压力时，插装阀 13 又关闭，系统形成差动回路，剪刃将钢坯快速切下。这种速度变化与钢坯的剪切力学特性相适应，使剪切过程平稳。当剪切完毕后，电磁阀 YA3 通电，YA2 断电，液压油经插装阀 12 进入剪切缸有杆腔，无杆腔液压油通过插装阀 10 流回油箱，剪刃退回初始位置，准备下一步剪切。为了降低剪切过程中产生的冲击振动，采用了带阻力器的插装阀，同时利用溢流阀 16 来缓冲钢坯剪断瞬间所形成的液压冲击。