圧延工場のワークロールシフトシステムの故障解析とトラブルシューティング

要約：ローラーシフトシステムのシリンダーヘッドでの接続を強化し、両側のシフトローラーの同期制御を確保し、潤滑システムを改善し、ローラーシフトのタイミングを最適化します。シフトローラーシステムの同期外れとシリンダーヘッド接続部のねじ山の剥離を効果的に排除します。シフトローラーの利用率は90%に増加し、ローラーの消耗を減らし、プレートの品質を向上させます。

キーワード: 圧延機; ワークロール; ローラーシフト; 詰まり

導入

圧延機のロールシフトシステムが正常に作動せず、フリーシーケンス圧延が実現できない場合、圧延ロールの表面に不均一な摩耗が発生します。 ワークロール 圧延機のロールシフトにより、荷重支持ロールギャップの形状が歪み、ストリップ形状の制御が失われます。そのため、熱間圧延ストリップ仕上げミルにはロールシフト技術が装備されており、その機能は熱間圧延ストリップの柔軟な生産組織と生産効率に直接影響を及ぼします。また、本質的にはフラット形状制御の問題でもあります。

熱間連続圧延F2～F6 圧延工場 済岡薄板工場の各ユニットもロール曲げとロールシフトの技術を備えていますが、設備レベルは低いです。プロセス設備は、伝動側のロール曲げブロック4つ、操作側のロール曲げブロック4つ、操作側のロールシフトシリンダー4つ、圧延機のアーチに固定された固定ブロック4つで構成されています。ローラーシフトシリンダーは移動ブロックに固定され、ローラーシフトシリンダーのピストンロッドヘッドはグランドを介して固定ブロックに接続され、油圧源はローラーシフトシリンダー、ロール曲げブロック、ロールを駆動して軸方向シフト変位を完了します。

システム障害分析

薄板工場のローラーシフトシステムの構造設計が不合理であるため、ローラーシフト力がロール曲げブロックの中心線と一致せず、一定の偏心モーメントがあります。ローラーをシフトするときは、作業ローラーとサポートローラーの間、および曲げブロックと固定ブロックの間の二重摩擦を克服する必要があり、ローラーシフトシリンダーのシリンダーヘッドにストレスがかかります。また、ピストンロッドとシリンダーの端との接続構造が不合理で、チャネリングローラーがブロックされ、チャネリングが所定の位置に配置されず、シリンダーの端の接続ねじが損傷します。ひどい場合は、チャネリングローラーが故障し、生産と製品の品質に影響を与えます。

1) ローラーシフトシステムの設備レベルが低く、全体的なプロセス構造設計が不合理であり、ローラーシフトシリンダーの駆動力の中心線が曲げローラーブロックのシフトローラーの動きの中心線と一致しておらず、ローラーシフトシステムに大きなストレスがかかります。

2）シフトローラー位置決めシリンダーヘッドの接続構造の設計が不合理で、ねじ山抜け故障が発生しやすい。図1に示すように、シフトローラーシリンダーのシリンダーヘッド3とピストンロッド6はねじで接続されています。設計仕様はM80×100です。M8位置決めネジは、油圧シリンダーとピストンロッドの相対回転を防止します。しかし、通常のローラーシフト中は、シリンダーエンド、グランド、ピストンロッドが主な応力支持部品です。偏心力により、シリンダーの端とピストンロッドは軸方向の力を負担し、転倒モーメントも受けて、ピストンロッドが回転します。このとき、位置決めネジの固定力が十分ではなく、シリンダー端とピストンロッドの接続ねじが損傷して故障します。

図1 ローラーシフト装置の構造

3) シフトローラー油圧制御システムの設計が不合理で、制御タイミングが間違っており、誤動作が頻繁に発生したり、設定値に到達できなかったりします。

4) シフトローラー潤滑システムの効果が低く、オイル供給が不足し、シフトローラー接合面の摩擦が増加し、詰まりが発生しやすくなります。

5) 工程レイアウト上の理由により、ローラーシフト工程が実施されない傾向があります。

トラブルシューティング

シフトローラーシリンダーヘッドの接続を強化する

ローラーシフト油圧シリンダーとローラーシフトブロックの接続部のねじ強度が低いため、干渉とホットフィッティング方式を使用して、ローラーシフトシリンダーヘッドと固定ブロックの接続を強化します。機械設計マニュアルによると、熱伝達負荷に必要な最小圧力は126.7MPa、ジョイント長さは95.5mm、摩擦係数は0.2です。熱取り付け干渉が0.2325mmの場合、ローラーシフトの要件を満たします。

両側のシフトローラーの同期を確実に制御する

上部および下部の作業ロールの動きは、2 つのローラーシフト油圧シリンダーによって同時に駆動されるため、2 つのローラーシフトシリンダーは、それぞれロールの入口と出口に設置されています。通常の状況では、2 つのシフトローラーシリンダーは同期して同じ速度で動作する必要があります。そうしないと、作業ロールが移動せず、つまり詰まりが発生します。ローラーシフトシリンダーはサーボバルブによって制御されますが、油圧シリンダーの片側のサーボ油圧システムに問題がある場合、またはシフトローラーシリンダーの磁気スケールに問題がある場合、両側のシフトローラーシリンダーの動きが同期しなくなり、シフトローラーが詰まります。 。したがって、ローラーシフト油圧シリンダーの磁気スケール、シフトローラーの変位などのキャリブレーションを強化し、システムエラーを排除し、制御精度を向上させる必要があります。

シフトローラーシリンダー制御弁の信号源はバランス油圧ステーション信号であるため、油圧源の停止と送信のプロセス中に、機器の設定とフィードバックがゼロ位置にない場合は動作します。ローラーシフトストロークが制限を超え、機器が損傷し、ローラー表面を傷つけることは非常に簡単です。シフトローラー油圧システムは、バランス油圧ステーションのOK信号によってパイロットバルブを制御します。信号源は、システム圧力が15 MPaを超えるとパイロットバルブがオイルを通過することです。カートリッジ油圧制御チェックバルブが通常開位置にあることを確認し、サーボバルブがオンになり、2秒後に動作を開始します。パイロットバルブが閉じると、オイル回路が密閉され、機器は動きません。現在のシステムの油圧制御ワンウェイバルブは機能せず、ロール表面に傷がつきやすく、機器に損傷を与える可能性があります。改善方法：油圧システム内の油圧制御チェックバルブのパイロットバルブの電源オフタイミングを最適化します。ローラーシフトしていない状態では、パイロットバルブの電源がオフになります。ローラーシフト条件が満たされると、パイロットバルブがオンになり、ローラーシフト動作が実行されます。

潤滑システムの改善

元の設計では、曲げローラーブロックの摩擦面と固定ブロックの間にオイル潤滑ポイントが1つしかなく、乾式オイル潤滑システムのオイル供給能力が不十分で、オイル供給量が少ないという問題がありました。同時に、シフトローラーシステムは水分の多い環境にあり、潤滑油は水の浸出の影響を受け、潤滑効果が低下します。改善策：オイル供給ポイントを増やし、ポンプステーションシステムのオイル供給能力を向上させ、定期的な監視を実施します。

ローラーシフトタイミングの選択

前述の計算から、ワークロールシステムがバランス圧力状態にあるとき、システム摩擦力は27〜40tであることがわかります。ワークロールシステムが曲げ圧力下にあるとき、システム摩擦は87〜131tです。油圧ローラーシフトシステムによって出力される最大駆動力は129tです。したがって、ロールバランスシステムでロールシフト操作を実行すると、ローラーシフト油圧システムの駆動力がシステム摩擦よりも大きくなり、ロールシフト動作がスムーズに進行します。そうでない場合、圧延機設備に大きな損傷が発生します。

あアプリケーションの効果

生産ラインの仕上げ圧延ユニットのロールシフトシステムを最適化およびアップグレードすることにより、仕上げ圧延ユニットのロールシフト機能の正常稼働率が90%以上に向上しました。これにより、安定した生産、柔軟な生産組織、仕上げ圧延ユニットの平坦形状制御、ロール消費量の削減が保証され、シリンダーヘッド接続部のねじ山剥離現象が解消されました。