120tRH液压系统的缺陷及其改进

120tRH液压系统的缺陷及其改进

王洪鹏  肖德飞

（武钢有限公司    湖北 武汉  430083）

摘  要：主要介绍RH设备的基本组成，其液压控制系统的功能原理，对设备在运行时的故障：钢包液压顶升高度不一致和真空主阀开关无动作的产生原因进行分析，提出了改进方案并实施，在实际生产中取得了良好的效果。

关键词：RH  液压系统 钢包顶升 主阀开关

1.前言

炉外精炼已成为炼钢生产不可缺少的重要工序,铁水预处理—转炉复合吹炼—RH精炼(炉外精炼)—连铸是现代炼钢厂的最佳工艺流程。而我国RH普及率还不高。RH真空精炼技术是提高产品质量,降低成本,扩大品种,提高炼钢生产能力,保证连铸顺行,实现全连铸,优化炼钢生产工艺的重要手段。RH这一真空脱气的炉外精练设备，具有脱气、脱碳、脱硫、升温、均匀钢液成分等功能。

2.120tRH基本组成

武钢某厂120tRH具有多功能真空精炼炉,其主要设备布置在CD跨（钢水接受跨）,辅助作业布置在出坯跨。主控室、电器室布置在RH的10.3m平台上。地面布置有真空室烘烤装置、液压室及各种车辆等设备。

120tRH多功能真空精炼炉采用双工位双真空室液压提升型式配有水冷弯头及其运输车辆。蒸汽喷射泵系统由5级蒸汽喷射泵和两级辅助真空泵、3级冷凝器、真空主阀、气冷器等组成。铁合金系统由上料系统和加料系统组成。上料系统包括运送皮带和18个高位料仓;加料系统由3个称量斗、2个真空料斗和3个加料电振组成。MFB系统主要由顶枪、顶枪升降装置、密封装置等设备组成。过程检测和控制系统主要由基础自动化和计算计控制系统组成。基础自动化配有3台S7—400型PLC;计算机系统主要由PC及其应用软件所组成。此外还有钢包车及运输系统、钢包液压顶升系统、插入管喷补系统、N2-Ar切换系统、取样测温及风动送样系统等。

鉴于C-D跨内的现有管廊等，无法设置深基础，因此不能采用通常的液压顶升方法来提升钢包。本设计考虑采用钢包托架式设计，利用两个布置在钢包车两侧的液压缸来顶升钢包托架实现顶升钢包的目的。钢包车开到处理工位，钢包被顶升直到插入管浸入钢水中。通过两个由柱塞缸驱动的框架结构实现顶升操作，柱塞缸的动作由液压站控制。

RH还设置一套真空泵系统，并增设两套水冷抽气管道、两个气体冷却器和两套真空主阀，通过两个真空主阀的切换，共用1套真空泵系统以实现RH两个处理工位的切换操作。

当需要强制脱碳或进行化学加热时，可通过顶枪向在真空室内循环的钢水吹氧。达到预计的真空度后，可进行各种工艺操作，包括合金料的最终调整。可用手动测温取样枪对钢包内的钢水进行测温和取样。处理结束后如检查发现真空室耐火材料出现磨损需要修砌时，则顶升真空室顶部，然后，该真空室由真空室台车开到吊换位，再送维修区进行修理。

3.120tRH液压系统功能

RH液压系统主要控制的动作有钢包的顶升，真空主阀的开闭、真空室拱顶的顶升以及MFB的旋转等。

钢包顶升系统包括顶升油缸及顶升框架（顶升框架上设有称重压头）等。在处理位置，钢包连同钢包座框架由液压顶升系统顶升。柱塞式驱动油缸将带有导向轮的升降框架顶起，并将钢包送至处理位置。顶升缸为活塞式油缸，两端与顶升框架及底座联接处均为关节轴承形式，以适应顶升过程中微小的偏移量。顶升油缸设有位移传感器用于分别实时检测和显示顶升液压缸的位置，并反馈给电气控制系统，通过信号的计算、放大后输入给比例阀，用于即时调整比例阀的阀芯开口度，从而控制经过比例阀的流量来控制提升液压缸的速度及位置顶升缸的升降速度，且该速度由控制系统预先设置的升降速度曲线进行自动控制，也可以在控制室或就地进行手动操作。在控制室的主控制台上有带预设定值的总高度和浸入深度的数码显示。限位开关控制顶升行程的终点位置，发生供电故障时可手动操作阀降下钢包。其系统原理如图3.1所示。

图3.1  钢包顶升液压系统原理图（设计）

RH的真空泵系统包括两套水冷抽气管道、两个气体冷却器和两套真空主阀，处理钢水时通过两个真空主阀的切换，共用1套真空泵系统以实现RH两个处理工位的切换操作。真空主阀的开闭通过液压系统控制，在1#工位处理时打开1#真空主阀，而2#主阀关闭，同样在2#工位工作时则1#真空主阀关闭2#主阀打开，这样真空泵就可以从密闭的真空室内抽气，达到处理钢水要求的真空度条件。同样真空主阀的打开有时间的限制。它的液压系统原理图如图3.2所示。

图3.2 真空主阀液压系统原理图（设计）

更换真空室则需要把真空室的中部和顶部分离，我们采用液压驱动顶升真空室顶部来实现，而真空室落下可以依靠真空室顶部自重自动降低。一部分钢种要求强制脱碳或进行化学加热是通过顶枪向在真空室内循环的钢水吹氧。这就需要MFB顶枪的操作，顶枪的工作位和检修位的转换是通过液压油缸带动旋转塔的旋转实现。它们的液压原理如图3.3所示。

图3.3  真空室顶部升降及MFB枪的旋转

4.120tRH液压系统缺陷及其改进

RH的热负荷试车和试生产过程中液压系统暴露出如下一些典型的设计缺陷：

4.1 钢包顶升有时东西两油缸升降高度不一致

RH 钢包顶升过程中，DT5得电。此时压力油通过插装阀到达比例换向阀，比例阀通过位置传感器对油缸的高度进行反馈来调节油缸的升降和速度，由于比例阀存在死区，信号反馈不能与比例阀内的滑阀位置一一对应，可能造成比例阀的瞬时静止，使东西两油缸高度不一样，当积累到一段时间就会发生两油缸的高度差比较大，超过50mm后程序自动切断电气控制。在故障发生后（假设西侧油缸高）,我们打开西侧油缸T管的常闭阀，在打开两油缸汇总T管的常闭阀利用钢包的自重使西侧油缸下降到一定高度，使东、西油缸高度基本一致，再启用电气控制操作钢包升降。当我们打开T管后发现西侧油缸不下降，检查发现油缸降落时只有下腔泄油而没有对上腔补油，改进方案是增加上腔补油管，其改进如图4.1所示。打开球阀可以导通油缸的无杆腔和有杆腔，当油缸下降无杆腔持续排油，此时有杆腔因活塞下落产生负压，将无杆腔排出的油液吸入有杆腔。

图4.1 钢包顶升液压系统原理改进图

4.2 真空主阀开关时阀不动作

真空主阀无动作是由于真空主阀在打开或关闭的过程中有炉渣卡进主阀密封，使主阀启闭的负载变大，工作压力上升。液压缸的驱动力不足以使主阀正常开闭，或者由于液压锁堵住造成油缸有杆腔和无杆腔压力平衡使油缸不动作。为了提高压力或打破压力平衡在换向阀前增加一件减压阀，先调高蓄能器压力，调节减压阀改变工作压力。系统原理如图4.2所示。正常工作时，减压阀设定压力低于系统压力，当主阀无动作或动作无力时适度调高压力，推动主阀运动。同时预警主阀密封卡炉渣或主阀油缸内泄可能，需要进一步排查。避免出现主阀不动作马上导致生产中断的情况发生。

图4.2 改进后的真空主阀系统原理图

5.结束语

实施上述两项改进工作后，通过设备的热负荷试车和生产，证明该系统运行可靠，操作方便，故障率低，维护方便，不仅降低了职工劳动强度等优点，而且保证了设备的连续稳定运行，提高了生产效率，降低了生产成本。

参考文献

1. 周士昌 液压系统设计图集  机械工业出版社 2004
2. 许益民 电液比例控制系统分析与设计 机械工业出版社 2005