一、系統(tǒng)核心功能與設計目標

在 1700mm 四輥可逆冷軋機組里，液壓系統(tǒng)的核心作用是為軋制過程供應 “動力驅動” 與 “精準控制”，具體依照以下目標進行設計：

滿足軋制力需求：1700mm 機組軋制寬度較大，最大帶鋼寬度可達 1700mm，需要提供 10000 - 30000kN 的軋制力，該數(shù)值會依據(jù)鋼種、厚度進行調(diào)整。液壓系統(tǒng)必須能夠穩(wěn)定輸出大流量高壓油，以此確保軋輥對帶鋼實現(xiàn)有效軋制。

保證高精度控制：帶鋼厚度公差需控制在 ±5μm 以內(nèi)，板形，如浪形、瓢曲等，需符合 GB/T 708 等標準，這就要求液壓系統(tǒng)實現(xiàn)軋輥位置、軋制力的微米級調(diào)節(jié)。

適配可逆軋制工藝：機組需要頻繁正反轉軋制，可逆次數(shù)可達 5 - 10 次 / 卷，因此液壓系統(tǒng)要具備 0.1 - 0.3s 的快速響應能力，防止因軋制力波動或位置滯后導致帶鋼出現(xiàn)缺陷。

保障設備安全：借助壓力保護、過載卸荷、緊急停機等功能，避免軋輥碰撞、軸承損壞、管路爆裂等故障，進而延長設備的使用壽命。

二、系統(tǒng)組成與各子系統(tǒng)功能

1700mm 四輥可逆冷軋機組液壓系統(tǒng)并非單一回路，而是由多個具備不同功能的子系統(tǒng)構成。這些子系統(tǒng)分工明確，相互協(xié)同工作，共同保障整個機組的穩(wěn)定運行。

主軋制力液壓系統(tǒng)：作為整個系統(tǒng)的核心部分，主軋制力液壓系統(tǒng)主要負責為軋輥提供軋制力，精確控制上工作輥和支撐輥的壓下量。在該系統(tǒng)中，高壓柱塞泵產(chǎn)生高達 31.5MPa 的壓力，為系統(tǒng)提供強大的動力源。伺服閥則根據(jù)系統(tǒng)的控制信號，精準調(diào)節(jié)油液流量，通常其流量范圍在 200 - 500L/min，以滿足不同工況下對油液流量的需求。液壓缸是直接執(zhí)行軋制力施加的部件，單缸推力可達到 15000kN 以上，能夠確保對帶鋼施加足夠的軋制力。壓力傳感器實時監(jiān)測系統(tǒng)壓力，其精度可達 0.1% FS，為控制系統(tǒng)提供準確的壓力反饋信號，從而實現(xiàn)對軋制力的精確控制。該系統(tǒng)要求軋制力控制精度達到 ±1%，響應時間不超過 0.2s，壓力波動控制在≤0.5MPa，以保證軋制過程的穩(wěn)定性和產(chǎn)品質(zhì)量的一致性。

板形控制液壓系統(tǒng)：板形控制液壓系統(tǒng)的主要功能是調(diào)節(jié)帶鋼板形，有效消除浪形等板形缺陷。它通過控制支撐輥或中間輥的彎曲和竄動來實現(xiàn)這一目標。彎輥液壓缸在板形控制中起著關鍵作用，單缸推力一般在 500 - 1000kN 之間，能夠對軋輥施加適當?shù)膹澢?，從而調(diào)整帶鋼的橫向厚度分布。竄輥液壓缸則負責控制軋輥的軸向位置，其行程通常為 ±150mm，通過精確調(diào)整軋輥的位置，改善帶鋼的板形質(zhì)量。比例閥用于精確控制油液的流量和壓力，其控制精度可達 ±0.5%，確保對彎輥力和竄輥位置的精確調(diào)節(jié)。該系統(tǒng)要求彎輥力控制精度達到 ±2%，竄輥位置精度達到 ±0.1mm，響應時間不超過 0.3s，以滿足板形控制的高精度要求。

軋輥平衡液壓系統(tǒng)：軋輥平衡液壓系統(tǒng)的主要任務是平衡上支撐輥和工作輥的自重，一般上支撐輥和工作輥的自重約為 10 - 20t。如果不進行平衡，軋輥會因自身重量而下垂，導致帶鋼頭部咬入困難，影響軋制過程的順利進行。該系統(tǒng)通過多個平衡液壓缸來實現(xiàn)軋輥的平衡，通常會對稱布置 4 - 6 個平衡液壓缸，以確保軋輥在整個寬度方向上受力均勻。溢流閥用于穩(wěn)定系統(tǒng)壓力，保證平衡壓力的穩(wěn)定性，防止壓力波動對軋輥平衡產(chǎn)生影響。通過該系統(tǒng)的作用，能夠確保軋輥平行度誤差在≤0.02mm/m 以內(nèi)，為軋制過程提供穩(wěn)定的軋輥工作狀態(tài)。

軋輥壓下位置控制系統(tǒng)：軋輥壓下位置控制系統(tǒng)直接決定了帶鋼的厚度，其核心任務是精確控制上軋輥的壓下位置，也就是輥縫的大小。伺服液壓缸作為執(zhí)行部件，根據(jù)控制系統(tǒng)的指令精確調(diào)整軋輥的位置。光柵尺作為高精度的位置檢測元件，其位置精度可達 ±0.001mm，能夠實時反饋軋輥的實際位置信息給控制系統(tǒng)。電液伺服控制器則根據(jù)設定的輥縫值和光柵尺反饋的實際位置信號，對伺服液壓缸進行精確控制，實現(xiàn)對輥縫的精確調(diào)節(jié)。該系統(tǒng)要求輥縫控制精度達到 ±0.005mm，位置重復精度達到 ±0.003mm，以確保帶鋼厚度的高精度控制。

輔助液壓系統(tǒng)：輔助液壓系統(tǒng)為機組的其他部件提供動力支持，涵蓋軋輥換輥裝置、帶鋼張力控制的一部分以及導衛(wèi)裝置等。低壓齒輪泵在該系統(tǒng)中產(chǎn)生 10 - 16MPa 的壓力，為這些部件提供合適的動力。換向閥用于控制油液的流向，實現(xiàn)各個部件的不同動作要求。蓄能器則起到儲存能量和穩(wěn)定系統(tǒng)壓力的作用，在部件動作時能夠及時補充能量，防止壓力波動。該系統(tǒng)要求各個部件動作平穩(wěn)，無沖擊現(xiàn)象，并且軋輥換輥周期不超過 5min，以提高機組的生產(chǎn)效率。

液壓油站與污染控制系統(tǒng)：液壓油站與污染控制系統(tǒng)是整個液壓系統(tǒng)穩(wěn)定運行的重要保障，其主要職責是為各子系統(tǒng)提供清潔、穩(wěn)定的液壓油，并對油溫、油壓和油液清潔度進行嚴格控制。油箱作為儲存液壓油的容器，容積一般在 5 - 10m3 之間，能夠滿足系統(tǒng)對油液的儲存需求。冷卻器用于控制液壓油的溫度，其冷卻能力通常在 50 - 100kW 之間，能夠有效防止油溫過高導致油液性能下降。過濾器是保證油液清潔度的關鍵部件，其精度可達 3 - 5μm，能夠有效過濾掉油液中的雜質(zhì)顆粒，防止雜質(zhì)對系統(tǒng)部件造成磨損和損壞。油溫傳感器實時監(jiān)測油液溫度，確保油溫始終控制在 35 - 55℃的合適范圍內(nèi)。同時，該系統(tǒng)要求油液清潔度達到 NAS 7 級以下，油箱液位保持穩(wěn)定，以保證液壓系統(tǒng)的正常運行。

三、關鍵技術特點

1700mm 四輥可逆冷軋機組液壓系統(tǒng)需要應對 “大負載、高頻可逆、高精度” 的復雜工況，因此集成了多項先進的核心技術，以滿足生產(chǎn)過程中的嚴格要求。

電液伺服控制技術：主軋制力和壓下位置系統(tǒng)廣泛采用電液伺服閥與閉環(huán)反饋相結合的設計方案。在這一設計中，壓力傳感器和光柵尺分別承擔著關鍵的數(shù)據(jù)采集任務。壓力傳感器實時監(jiān)測軋制力的實際值，其精度可達到 0.1% FS，能夠準確捕捉到軋制力的微小變化。光柵尺則以 ±0.001mm 的高精度實時檢測軋輥的位置信息。這些采集到的數(shù)據(jù)被實時傳輸至控制器，控制器將實際值與預先設定的目標值進行對比分析。根據(jù)兩者之間的偏差，控制器迅速計算并生成相應的控制信號，動態(tài)調(diào)節(jié)伺服閥的開口度。例如，當帶鋼厚度檢測結果顯示偏厚時，控制器會立即發(fā)出指令，通過增大伺服閥開口度，使更多的高壓油液進入液壓缸，從而增大軋制力或減小輥縫，確保下一道次的帶鋼厚度符合標準要求。這種精確的閉環(huán)控制方式，能夠實現(xiàn)對軋制力和輥縫的精準調(diào)節(jié)，有效保證了帶鋼的軋制質(zhì)量。

大流量高壓供油技術：為了滿足主系統(tǒng)在軋制過程中對大流量高壓油液的需求，通常會采用多臺高壓柱塞泵并聯(lián)的供油方式，一般會配置 4 - 6 臺高壓柱塞泵，單泵流量在 160 - 250L/min 之間。這些高壓柱塞泵共同工作，能夠為系統(tǒng)提供強大的動力支持。同時，配備容積在 50 - 100L 的蓄能器組，蓄能器組在系統(tǒng)中起著至關重要的作用。在軋制力突變的瞬間，如帶鋼咬入或拋出的瞬間，系統(tǒng)對油液流量的需求會突然增大。此時，蓄能器能夠迅速釋放儲存的油液，補充系統(tǒng)流量，避免系統(tǒng)壓力因流量不足而驟降。通過這種多泵并聯(lián)和蓄能器輔助的供油方式，能夠有效減少帶鋼在軋制過程中的厚度波動，保證軋制過程的穩(wěn)定性和產(chǎn)品質(zhì)量的一致性。

抗污染與長壽命設計：液壓油的污染是導致系統(tǒng)故障的主要原因之一，據(jù)統(tǒng)計，因液壓油污染引發(fā)的系統(tǒng)故障占比超過 60%。為了有效解決這一問題，該液壓系統(tǒng)采用了精心設計的 “三級過濾” 方案。在吸油階段，安裝精度為 80 - 100μm 的吸油過濾器，其主要作用是防止油箱內(nèi)的大顆粒雜質(zhì)進入泵體，避免這些雜質(zhì)對泵的內(nèi)部零件造成磨損，影響泵的正常工作性能和使用壽命。在壓力油輸出階段，設置精度為 10 - 20μm 的壓力過濾器，用于過濾高壓油液中的雜質(zhì)，保護系統(tǒng)中的關鍵元件，如伺服閥等，防止雜質(zhì)顆粒進入伺服閥內(nèi)部，導致閥芯卡滯或磨損，從而影響系統(tǒng)的控制精度和響應速度。在回油階段，配備精度高達 3 - 5μm 的回油過濾器，將回油中的磨損顆粒、氧化產(chǎn)物等雜質(zhì)進行過濾，確保返回油箱的油液清潔度符合要求。此外，油箱內(nèi)壁采用磷化處理工藝，磷化處理能夠在油箱內(nèi)壁形成一層致密的保護膜，有效避免油箱內(nèi)壁銹蝕產(chǎn)生雜質(zhì)，從而延長油液的使用壽命。一般情況下，經(jīng)過這樣精心設計和維護的液壓系統(tǒng)，油液使用壽命通?？蛇_ 6 - 12 個月才需要進行更換，大大降低了系統(tǒng)的維護成本和因油液問題導致的故障發(fā)生率。

可逆軋制的動態(tài)響應優(yōu)化：針對機組頻繁正反轉的特殊工況特點，該液壓系統(tǒng)采用了一系列先進的動態(tài)響應優(yōu)化策略。其中，“預充壓” 策略是在軋制方向切換前，提前向液壓缸無桿腔充入壓力油，使壓力達到設定值的 80% 左右。這樣在軋制方向切換時，液壓缸能夠更快地響應，減少因壓力建立時間過長而導致的切換滯后現(xiàn)象，有效提高了系統(tǒng)的響應速度。同時，采用 “流量預判” 策略，系統(tǒng)能夠根據(jù)軋制速度、帶鋼厚度等實時工藝參數(shù)，通過精確的計算模型，提前預測所需的油液流量。然后，根據(jù)預測結果提前調(diào)節(jié)泵組的輸出流量，確保在不同工況下系統(tǒng)都能及時提供足夠的油液流量，避免因流量不足導致的軋制力波動，保證軋制過程的平穩(wěn)進行。