步进式加热炉液压系统分析及改造

　　1　概述

　　随着冶金轧钢工艺自动化程度的不断提高,步进式加热炉以其加热方式灵活,加热质量好,炉长不受限制,操作方便,易于实现自动控制等优点,被愈来愈多的轧钢企业所采用。步进加热克服了直推式加热钢坯下表面与支撑梁(固定梁)移动摩擦所产生的表面磨损;同时,克服了直推式的钢坯间相互靠拢的情况,可以使钢坯散开通过炉底,有利于钢坯均匀加热。步进梁采用液压传动,使传动结构简单,省去了一套凸轮、齿轮机构,占地面积小,且传动平稳,体积小,负荷大,容易实现自动控制,因此步进加热炉传动装置一般都采用液压驱动。

　　2　动作分析

　　液压步进式加热炉主要分曲杆式和斜轨式两类,大中型步进炉多采用斜轨式,主要由步进梁、升降斜轨、固定梁和步进梁的液压驱动机构等组成。为了彻底消除板坯擦痕,避免惯性冲击,保证轧制质量,步进梁的升降和平移过程都涉及速度控制,即保证动梁在接近静梁时能够低速运动,做到轻抬轻放坯料,这就是说升降和平移过程中存在着匀速,匀加速,匀减速之间的转化过程。步进机构通常按矩形轨迹运动,一个运动周期由4 个动作组成: ①动梁上升,托起料坯; ②动梁及料坯按设定好的步距前进一定距离; ③动梁下降,将料坯放在静梁上; ④动梁水平移动退回起始位置。步进动作周期根据生产工艺要求控制在一定范围内。步进梁升降过程中要能实现对被加热料坯的轻托轻放,满足所有液压缸启停均匀变速等要求。如图1所示。

　　图1　液压缸动作图

　　3　液压原理分析

　　首先根据工艺和设备的要求,确定执行机构(液压缸)缸径行程等。根据步进梁和料坯重量,可以确定液压系统的工作压力。根据液压缸的速度可以确定系统流量。其中确定液压缸的速度是很重要的事。如果速度太小,步进梁的工作周期可能无法保证;如果速度太大,一方面控制阀的通径得加大,费用增加,另一方面可能造成系统稳定性差,系统冲击大的问题。

　　系统的压力流量确定后就可以确定泵的型号及电机功率。早期由于造价的原因,加热炉液压系统泵站常采用定量泵加溢流阀的配置。由于液压缸动作过程有加速,减速和匀速过程,流量只能按最大流量配置,这种配置造成大量溢流损失,功率损耗大,油液发热多。现在的液压步进式加热炉液压站大多采用恒压变量泵,这种配置液压泵输出流量的多少由执行机构的需要确定,功率损失和发热都少很多。

　　执行机构中平移和升降缸的控制主阀都选用比例控制阀,通过对比例阀的电磁铁电流的控制,相应的控制比例阀主阀芯的开口度,进而控制比例阀流量。所以控制油缸的速度,实现工作要求。由于此系统选用两个平移缸必须保持同步运动,两个升降缸也必须保持同步,所以在控制系统中选用了同步马达,虽然增加了成本,但是控制精度大大提高。如图2所示。