摘要:工作辊弯辊系统是热轧带钢厂精轧机组的重要组成部分，用于对工作辊提供液压弯辊力，平衡上工作辊重量，消除工作辊和支承辊间隙；它与窜辊系统配合工作，实现带钢凸度和平直度控制。本文以首钢某热轧2250生产线为对象，详细介绍了工作辊弯辊机械结构和液压控制原理；对生产过程中出现的液压弯辊力突变，从液压故障和轧辊受力进行了详细分析，并提出针对性控制措施。
关键词：弯辊；液压；故障；控制措施
0 引言
首钢某2250热轧带钢生产线采用半连续式热轧带钢轧机，其中机械介质部分为德国西马克公司整体初步设计，并由首钢国际设计转化，采取进口设备和国内设备制造相结合。其精轧机为六机架连轧，每架轧机均设计有CVC shifting system(凸度控制系统)，即工作辊液压弯辊和窜辊板型控制系统。液压弯辊用于对工作辊产生弯辊力，平衡上工作辊重量，消除工作辊和支承辊间隙，以实现精轧带钢凸度和平直度控制。液压弯辊板型控制系统属于电液伺服力控制系统，它具有精度高、响应速度块、功率大、结构紧凑和使用方便等优点，因此得到广泛应用[1]。
2250热轧线自投产以来，精轧多次出现液压弯辊力异常，造成生产线停机。统计显示，精轧弯辊液压故障，约占该厂精轧液压总停机故障的80-85%，成为了困扰生产稳定的较大隐患，急需攻关解决。
1工作辊弯辊结构原理
1.1弯辊机械结构
每台精轧机安装有四台工作辊弯辊缸，分别布置在传动侧和操作侧牌坊入口和出口。操作侧弯辊缸与窜辊缸和工作辊锁紧缸集成在一起；传动侧弯辊缸与轴头抱紧缸集成在一起。弯辊缸缸杆直接作用在工作辊耳座上镶嵌的铜滑板上，实现上下工作辊弯辊、平衡和压紧功能。
1.2 工作辊弯辊液压控制原理
工作辊弯辊液压回路由精轧高压液压系统供油，进油压力为290ba。
四台弯辊缸的有杆腔相互联通，由比例减压阀组控制；两侧弯辊缸无杆腔由各自的伺服阀和比例阀组进行控制，其控制模式分为：轧钢模式和换辊模式。
（1）轧钢模式
在轧钢模式下，弯辊缸有杆腔设定压力为40bar，用作背压；无杆腔由伺服阀组进行控制，根据二级下发的弯辊力要求，由一级自动化系统控制伺服阀输出，通过压力传感器反馈进行闭环控制。
图1 精轧机工作辊弯辊液压控制原理图
（2）换辊模式
在换辊模式下，弯辊缸有杆腔设定压力80bar，两侧弯辊缸无杆腔分别由各自的比例减压阀组进行控制，其压力设定如下：
① AGC卸荷时，工作辊紧急平衡抬起，无杆腔比例阀压力为120bar；
② 调整阶梯垫时，工作辊下降，无杆腔比例阀压力为为0bar；
③ 调完阶梯垫后，工作辊抬起，无杆腔设定压力为75bar。
2 弯辊故障分析
2.1弯辊故障统计分类
统计精轧机弯辊力突变故障，可分为：管路外泄和阀件内泄。
管路外泄包括弯辊无杆腔软管本体破裂、压扣嘣脱等，以及弯辊油路块密封损坏等。
阀件内泄包括弯辊无杆腔溢流阀弹簧断裂、提升阀芯断裂等。
2.2弯辊典型故障分析
2.2.1 F2传动侧弯辊无杆腔软管故障
（1）故障经过
2014年2月27日，精轧画面弯辊状态报警，同时液压站报“液位低”，检查发现F2轧机传动侧弯辊无杆腔软管破裂漏油，造成轧线停机40min。
故障软管型号为：SN756 4SHC32*1400，压力等级350bar。
查看F2弯辊故障时压力曲线：轧钢时传动侧无杆腔压力为275bar，抛钢瞬间压力冲击至350bar。
（2）弯辊受力分析
轧钢过程中，对F2上工作辊辊系做受力分析，可表示如下：
F0+2F1+F3=2F2+G1+G2，其中：
F0为带钢反作用力；F1为单侧弯辊力；F2为单侧AGC压下力；
F3为支承辊平衡力；G1为支承辊重力；G2为工作辊重力。
分析带钢抛钢瞬间，原受力平衡破坏，带钢的反作用力F0瞬间消失，而AGC施加的压下力F2未卸载；抛钢瞬间，向下的合力全部由弯辊缸承载，产生压力冲击350bar时，超出溢流阀315bar溢流能力，造成软管受压力冲击损坏。
2.2.2 F2传动侧弯辊溢流阀故障
（1）故障经过
2016年4月20日，生产人员反映，F2工作辊平衡抬升时无动作，检查比例减压阀输出100%，现场弯辊压力较小为25bar，小于设定的75bar。排查溢流阀发烫，存在泄油情况，且调节无效；判断溢流阀故障，更换溢流阀后恢复，故障停机58min。
对弯辊下机溢流阀拆解，发现其调压弹簧断裂为三截，且提升阀芯销轴部位也发生断裂。
查看精轧F2弯辊无杆腔压力趋势发现：换辊前抛钢瞬间，压力突然冲击至350bar，之后迅速下降到约140bar，其后，一直未超过175bar。
分析，系统压力冲击造溢流阀调压弹簧断裂后，在油液压力冲击作用下提升阀芯超出限位，造成销轴部位断裂且无法复位，造成常溢流，导致无法建立设定的压力。
3弯辊故障控制
通过以上分析，可以看出液压弯辊系统故障为表象，其根本原因是带钢抛钢冲击造成。解决故障的措施为降低冲击压力和冲击造成的影响。可从尾部控制和液压抗冲击采取控制措施。
3. 1 优化带钢尾部控制
（1）精确计算带钢尾部定位，在抛钢瞬间，切换为双伺服阀卸荷或单伺服阀加电磁溢流阀卸荷。
（2）根据轧机前活套失张瞬间，估算带钢尾部，逐步降低AGC压下力，以降低弯辊压力冲击。
3.2提高液压系统抗冲击能力
精轧机负荷分配中F2轧制力最大，F3次之，带钢轧制过程中，需要保证较大的弯辊力，来实现带钢凸度和平直度控制，因此针对弯辊故障控制，必须保证弯辊力。可以从提高液压系统抗冲击能力进行控制，措施如下：
（1）提高软管耐压等级
弯辊系统软管耐压等级由35MPa提高到40MPa。
（2）优化一级自动化背压设定
有杆腔为背压腔，轧钢期间设定为40bar，减小该背压力至10-15bar，在保证弯辊力时，可有效同步降低弯辊无杆腔约8-10bar。
（3）提高系统安全溢流能力
针对F2和F3传动侧抛钢弯辊压力冲击，多次造成故障，在无杆腔管路增加通径为DN20的溢流阀，提高系统卸荷能力。
通过以上设备强化、改造和一级优化等控制措施，弯辊故障已得到有效控制。
4 结论
通过以上分析和控制措施，该厂弯辊液压故障得到了有效控制，同时减少了停机时间和液压油品消耗，节约了大量的生产成本。本文总结的弯辊故障分析思路，也为国内同行在分析和控制液压系统故障方面提供了借鉴经验。
参考文献:
[1] 陈卫国，陈章位，丁凡，吴根茂. 热轧机组液压弯辊力控制系统特性分析与改进. 钢铁. 2001，36（11）
作者简介:
1 牛金良，流体传动与控制工程师，首钢股份公司迁安钢铁公司热轧作业部，系统工程师，河北迁安，
2 李琪，机械助理工程师，首钢股份公司迁安钢铁公司热轧作业部，点检工程师，河北迁安
论文作者:牛金良1,李琪1
论文发表刊物:《电力设备》2019年第13期
论文发表时间:2019/11/12
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