1700mm四辊可逆冷轧机组液压系统

一、系统核心功能与设计目标

在 1700mm 四辊可逆冷轧机组里，液压系统的核心作用是为轧制过程供应 “动力驱动” 与 “精准控制”，具体依照以下目标进行设计：

满足轧制力需求：1700mm 机组轧制宽度较大，最大带钢宽度可达 1700mm，需要提供 10000 - 30000kN 的轧制力，该数值会依据钢种、厚度进行调整。液压系统必须能够稳定输出大流量高压油，以此确保轧辊对带钢实现有效轧制。

保证高精度控制：带钢厚度公差需控制在 ±5μm 以内，板形，如浪形、瓢曲等，需符合 GB/T 708 等标准，这就要求液压系统实现轧辊位置、轧制力的微米级调节。

适配可逆轧制工艺：机组需要频繁正反转轧制，可逆次数可达 5 - 10 次 / 卷，因此液压系统要具备 0.1 - 0.3s 的快速响应能力，防止因轧制力波动或位置滞后导致带钢出现缺陷。

保障设备安全：借助压力保护、过载卸荷、紧急停机等功能，避免轧辊碰撞、轴承损坏、管路爆裂等故障，进而延长设备的使用寿命。

二、系统组成与各子系统功能

1700mm 四辊可逆冷轧机组液压系统并非单一回路，而是由多个具备不同功能的子系统构成。这些子系统分工明确，相互协同工作，共同保障整个机组的稳定运行。

主轧制力液压系统：作为整个系统的核心部分，主轧制力液压系统主要负责为轧辊提供轧制力，精确控制上工作辊和支撑辊的压下量。在该系统中，高压柱塞泵产生高达 31.5MPa 的压力，为系统提供强大的动力源。伺服阀则根据系统的控制信号，精准调节油液流量，通常其流量范围在 200 - 500L/min，以满足不同工况下对油液流量的需求。液压缸是直接执行轧制力施加的部件，单缸推力可达到 15000kN 以上，能够确保对带钢施加足够的轧制力。压力传感器实时监测系统压力，其精度可达 0.1% FS，为控制系统提供准确的压力反馈信号，从而实现对轧制力的精确控制。该系统要求轧制力控制精度达到 ±1%，响应时间不超过 0.2s，压力波动控制在≤0.5MPa，以保证轧制过程的稳定性和产品质量的一致性。

板形控制液压系统：板形控制液压系统的主要功能是调节带钢板形，有效消除浪形等板形缺陷。它通过控制支撑辊或中间辊的弯曲和窜动来实现这一目标。弯辊液压缸在板形控制中起着关键作用，单缸推力一般在 500 - 1000kN 之间，能够对轧辊施加适当的弯曲力，从而调整带钢的横向厚度分布。窜辊液压缸则负责控制轧辊的轴向位置，其行程通常为 ±150mm，通过精确调整轧辊的位置，改善带钢的板形质量。比例阀用于精确控制油液的流量和压力，其控制精度可达 ±0.5%，确保对弯辊力和窜辊位置的精确调节。该系统要求弯辊力控制精度达到 ±2%，窜辊位置精度达到 ±0.1mm，响应时间不超过 0.3s，以满足板形控制的高精度要求。

轧辊平衡液压系统：轧辊平衡液压系统的主要任务是平衡上支撑辊和工作辊的自重，一般上支撑辊和工作辊的自重约为 10 - 20t。如果不进行平衡，轧辊会因自身重量而下垂，导致带钢头部咬入困难，影响轧制过程的顺利进行。该系统通过多个平衡液压缸来实现轧辊的平衡，通常会对称布置 4 - 6 个平衡液压缸，以确保轧辊在整个宽度方向上受力均匀。溢流阀用于稳定系统压力，保证平衡压力的稳定性，防止压力波动对轧辊平衡产生影响。通过该系统的作用，能够确保轧辊平行度误差在≤0.02mm/m 以内，为轧制过程提供稳定的轧辊工作状态。

轧辊压下位置控制系统：轧辊压下位置控制系统直接决定了带钢的厚度，其核心任务是精确控制上轧辊的压下位置，也就是辊缝的大小。伺服液压缸作为执行部件，根据控制系统的指令精确调整轧辊的位置。光栅尺作为高精度的位置检测元件，其位置精度可达 ±0.001mm，能够实时反馈轧辊的实际位置信息给控制系统。电液伺服控制器则根据设定的辊缝值和光栅尺反馈的实际位置信号，对伺服液压缸进行精确控制，实现对辊缝的精确调节。该系统要求辊缝控制精度达到 ±0.005mm，位置重复精度达到 ±0.003mm，以确保带钢厚度的高精度控制。

辅助液压系统：辅助液压系统为机组的其他部件提供动力支持，涵盖轧辊换辊装置、带钢张力控制的一部分以及导卫装置等。低压齿轮泵在该系统中产生 10 - 16MPa 的压力，为这些部件提供合适的动力。换向阀用于控制油液的流向，实现各个部件的不同动作要求。蓄能器则起到储存能量和稳定系统压力的作用，在部件动作时能够及时补充能量，防止压力波动。该系统要求各个部件动作平稳，无冲击现象，并且轧辊换辊周期不超过 5min，以提高机组的生产效率。

液压油站与污染控制系统：液压油站与污染控制系统是整个液压系统稳定运行的重要保障，其主要职责是为各子系统提供清洁、稳定的液压油，并对油温、油压和油液清洁度进行严格控制。油箱作为储存液压油的容器，容积一般在 5 - 10m³ 之间，能够满足系统对油液的储存需求。冷却器用于控制液压油的温度，其冷却能力通常在 50 - 100kW 之间，能够有效防止油温过高导致油液性能下降。过滤器是保证油液清洁度的关键部件，其精度可达 3 - 5μm，能够有效过滤掉油液中的杂质颗粒，防止杂质对系统部件造成磨损和损坏。油温传感器实时监测油液温度，确保油温始终控制在 35 - 55℃的合适范围内。同时，该系统要求油液清洁度达到 NAS 7 级以下，油箱液位保持稳定，以保证液压系统的正常运行。

三、关键技术特点

1700mm 四辊可逆冷轧机组液压系统需要应对 “大负载、高频可逆、高精度” 的复杂工况，因此集成了多项先进的核心技术，以满足生产过程中的严格要求。

电液伺服控制技术：主轧制力和压下位置系统广泛采用电液伺服阀与闭环反馈相结合的设计方案。在这一设计中，压力传感器和光栅尺分别承担着关键的数据采集任务。压力传感器实时监测轧制力的实际值，其精度可达到 0.1% FS，能够准确捕捉到轧制力的微小变化。光栅尺则以 ±0.001mm 的高精度实时检测轧辊的位置信息。这些采集到的数据被实时传输至控制器，控制器将实际值与预先设定的目标值进行对比分析。根据两者之间的偏差，控制器迅速计算并生成相应的控制信号，动态调节伺服阀的开口度。例如，当带钢厚度检测结果显示偏厚时，控制器会立即发出指令，通过增大伺服阀开口度，使更多的高压油液进入液压缸，从而增大轧制力或减小辊缝，确保下一道次的带钢厚度符合标准要求。这种精确的闭环控制方式，能够实现对轧制力和辊缝的精准调节，有效保证了带钢的轧制质量。

大流量高压供油技术：为了满足主系统在轧制过程中对大流量高压油液的需求，通常会采用多台高压柱塞泵并联的供油方式，一般会配置 4 - 6 台高压柱塞泵，单泵流量在 160 - 250L/min 之间。这些高压柱塞泵共同工作，能够为系统提供强大的动力支持。同时，配备容积在 50 - 100L 的蓄能器组，蓄能器组在系统中起着至关重要的作用。在轧制力突变的瞬间，如带钢咬入或抛出的瞬间，系统对油液流量的需求会突然增大。此时，蓄能器能够迅速释放储存的油液，补充系统流量，避免系统压力因流量不足而骤降。通过这种多泵并联和蓄能器辅助的供油方式，能够有效减少带钢在轧制过程中的厚度波动，保证轧制过程的稳定性和产品质量的一致性。

抗污染与长寿命设计：液压油的污染是导致系统故障的主要原因之一，据统计，因液压油污染引发的系统故障占比超过 60%。为了有效解决这一问题，该液压系统采用了精心设计的 “三级过滤” 方案。在吸油阶段，安装精度为 80 - 100μm 的吸油过滤器，其主要作用是防止油箱内的大颗粒杂质进入泵体，避免这些杂质对泵的内部零件造成磨损，影响泵的正常工作性能和使用寿命。在压力油输出阶段，设置精度为 10 - 20μm 的压力过滤器，用于过滤高压油液中的杂质，保护系统中的关键元件，如伺服阀等，防止杂质颗粒进入伺服阀内部，导致阀芯卡滞或磨损，从而影响系统的控制精度和响应速度。在回油阶段，配备精度高达 3 - 5μm 的回油过滤器，将回油中的磨损颗粒、氧化产物等杂质进行过滤，确保返回油箱的油液清洁度符合要求。此外，油箱内壁采用磷化处理工艺，磷化处理能够在油箱内壁形成一层致密的保护膜，有效避免油箱内壁锈蚀产生杂质，从而延长油液的使用寿命。一般情况下，经过这样精心设计和维护的液压系统，油液使用寿命通常可达 6 - 12 个月才需要进行更换，大大降低了系统的维护成本和因油液问题导致的故障发生率。

可逆轧制的动态响应优化：针对机组频繁正反转的特殊工况特点，该液压系统采用了一系列先进的动态响应优化策略。其中，“预充压” 策略是在轧制方向切换前，提前向液压缸无杆腔充入压力油，使压力达到设定值的 80% 左右。这样在轧制方向切换时，液压缸能够更快地响应，减少因压力建立时间过长而导致的切换滞后现象，有效提高了系统的响应速度。同时，采用 “流量预判” 策略，系统能够根据轧制速度、带钢厚度等实时工艺参数，通过精确的计算模型，提前预测所需的油液流量。然后，根据预测结果提前调节泵组的输出流量，确保在不同工况下系统都能及时提供足够的油液流量，避免因流量不足导致的轧制力波动，保证轧制过程的平稳进行。