LF炉液压系统改造及使用情况分析

LF炉液压系统的分析、调试及改进
高东升李彦锁
摘要：210“L ”炉钢水精练液压系统是近几年来我厂
引进的较为先进的液压设备，该系统在设计、控
制和元件选型等方面有很多独特之处，值得借鉴，
同时系统设计上也存在一些缺陷，在此次设备的
安装、调试过程中，对系统原理进行了消化吸收
并修改了部分不合理部位，使该系统技术性能得
以更加完善。

关键词：“LF”炉液压系统分析调试改进
１、前言
LF炉是70年代初期发展起来的钢水精练设备，其功能模式为：采用三根石墨电极埋弧加热，补偿后续工艺处理所需的钢水温度；利用良好的氩气搅拌和控制炉内还原气氛，通过加入碱性还原渣造白渣精练，降低钢中氧、硫及夹杂物含量调整钢水成分和温度均匀，提高合金吸收率；由于效能高、稳定性好、且设备简单、操作灵活，因而得以广泛应用。

LF液压系统的主要控制炉盖升降、电极升降、埋弧加热时三根电极的上下浮动、电极的夹持和放松动作以及炉门开闭、测温枪摆动。

此套液压系统除活塞式蓄能站为国内总成外，其它诸如泵站、执行元件、电控系统、联锁控制皆为德国设计配套。

该系统的制造成本并不太高，个别元件的选型也相当朴素，但设计思路很巧，电控联锁很严谨，加之控制理念非常先进从而突显了整个系统的配置水平。

２、系统设计、配置思路分析
该系统配置两台（一备一用）E－A10V100DR恒压变量泵，电机功率45KW；流量每分钟140L ，采用两组活塞式蓄能器（V E＝2×120L），为三条￠１２５×３２００电极升降缸、一条￠１８０×１３００炉盖顶升缸及炉门缸、电极夹持缸、测温枪倾斜缸提供动力源。

系统工作介质：水－乙二醇抗燃液。

２.１、
与国内系统设计不同，该系统在设计计算中系数选择都很小，即，在满足工况基本需要的情况下，力求配置最小化以节约制造和使用成本。

以油箱为例，按冶金液压系统的经验公式油箱容积为10倍泵流量计算则油箱容积应为1.4m3，如考虑油缸复位和蓄能器放空等因素油箱容积应在2000L左右。

而此次设计的系统油箱容积为1500L 几乎没有余量，当油缸和蓄能站充满油后，油箱内的正常液面距设置的低油位报警线只有60mm ，较以前习惯的中、高运行油位有很大差距。

然而，油箱虽小但进、出油液达到了平衡，加之较强调油冷却系统和灵敏可靠的液位控制装置使得系统的油位、油温一直比较稳定。

系统所需的最大流量为三条电极升降缸，该缸要求速度V＝0.15 m / s，按三条缸同时动作、以缸径0.125 m 计算，系统所需最大流量为3×πD2 / 4×V，即331.17 L / min 。

很明显，光靠一台排量100 mL的油泵无法满足工况要求，而两个活塞蓄能器的主要任务是在事故状态下为电极和炉盖的提升提供紧急动力，如果用其为系统补充流量则势必会影响其主要功能的发挥。

因而解决系统流量不足的方法只有增加泵的排量、数量或单独设置一组事故蓄能站，但这样一来不但配置费用将会大幅上升，而且液压系统的规模结构也会大大增加。

然而该系统在此部设计上非常取巧，只用了一个两位电磁阀便解决了蓄能站既要为系统
补充较大流量，又能确保事故状态下的油缸紧急提升之间的难题。

如图1所示：
两位电磁阀是与泵压联锁的。

系统起机正常运行时该电磁阀得电，插装液控单向阀被打开，系统向蓄能器充压，同时蓄能器补充系统流量不足；当系统突然出现机械、电气故障或大量漏油事故时，下降的泵压会被泵出口设置的电子压力继电器检测并发讯，使两位电磁阀断电，此时插装液控单向阀关闭，切断蓄能器组与系统的联系，以确保蓄能器内保留足够的动力来对电极、炉盖进行必要的紧急提升。

电极的固定是通过夹紧装置内的蝶簧完成的，夹紧力为２７５ＫＮ。

正常情况下靠蝶簧加载抱紧电极柱。

需要更换电极或调整电极位置时，使压力油进入油缸有杆腔，克服弹簧力将夹持臂打开。

电极夹持缸为单作用油缸，缸径160mm ，杆径 80 mm ；如按油压P＝14Mpa 计算，油缸的拉力为
问题。

如图2所示：
Mpa降至11 Mpa
到316 KN。

与国内大多数LF炉配置不同，该系统的电极控制没有采用伺服系统，而是选择了放大级为内置式的NG10/NS10/100L/min+/-10V OBE的电液比例换向阀来控制电极的上下浮动，这样一来则大大简化系统控制的复杂性，也降低了维护维修难度。

取管”，
间。

制最高（50
停泵温度点。

比较出人意料是液位、温度控制器，很简单的一个浮筒式液位计，不但可以进行高、低、低低三个位置的开关量控制，而且嫁接了一个可输出4～20mA的温度传感器，可将随机温度模拟输出到计算机，由程序根据画面显示对加热器等元件进行控制。

其性能与我厂其它部位使用的德国HYDAC电子数显式多点模拟量的温度继电器相比好不逊色，但造价却实惠的多。

所以，一个好的液压系统并不是说它的配置有多高级、元件有多精密，制造费用有多高，而是看系统设计在满足工况、工艺需要的前提下是否最合理、最简单、最能满足供、需双方的最大利益。

３、系统的安装调试与改进
LF炉液压系统是我厂近几年来唯一全套进口的液压设备，因为是整机进口，因此现场的设备安装尤其是站外配管就成了重中之重。

为了确保设备安装调试的顺利完成，我们对《第二炼钢厂液压、润滑系统安装、冲洗、调试运行手册》进行了细化，其中着重突出了以下几点：
1）、管路配置
到货钢管的规格、材质和精度级别必须与质量证明书以及设计相符。

钢管表面不得有裂纹、折叠、离层和结疤缺陷存在。

检查钢管壁厚时，除壁厦本身的位偏差值外还皮包括同基表面部位的锈蚀、划道、刮伤深度，其总和不应超过标准规定的壁厚负负差。

管子一律用机械方法切割。

切割表面必须平整，不得有缺任何陷。

用管刀切割的管口，应将内壁被管刀挤起部分除去。

管子采用冷弯，弯管的最小弯曲半径应不小于管外径的３倍。

管道焊接全部采用气体保护氩弧焊焊接或用氩弧焊打底、电弧焊填充。

并对焊接进行抽
验。

2）、管道酸洗
采用循环酸洗法进行酸洗，并按以下工序进行：水试漏→脱脂→水冲洗→酸洗→中和→钝化→水冲洗→干燥→涂防锈油（剂）。

酸洗前回路管道最高部位应设置排气点，最低部位应设备排空点；酸洗后回路通入中和液，并用ｐＨ值试纸检查使出口溶液不呈酸性为止。

3）、管道冲洗
用自备的冲洗泵、油箔、滤油器和专门定购的水－乙二醇冲洗液对管路进行冲洗。

冲洗过程中采用变换冲洗方向及振动管路等办法加强冲洗效果。

在在冲洗过程中于冲洗回路的最后一根管道上连续进行２～３次油样抽取，以平均值为冲洗结果，直至达到规定要求的NAS6级。

冲洗合格后用工作介质对管路进行压力试验，试验压力为系统工作压力的1.5倍，其工作介质的过滤精度为桶装NAS6级。

由于控制严格、方法得当，以至外方人员检验了油样化验结果和控制程序后很快就同意了将站外配管与进口设备进行联接。

LF炉液压站由于整体引进，因此泵站、阀组部分的调试工作已在国外完成。

但是外方技术人员在系统调试运行时的一些做法对我们来说还是有所借鉴的。

如蓄能器站的压力监控。

按国内习惯，活塞式蓄能站一般对油压进行入机监测，因为它直接反映了我需要的压力，气压只是一个观察值。

然而该系统却检测气瓶的充氮压力，蓄能器的油压为观察值。

就其原因后，深感有理。

第一，正常运行时系统油压与蓄能器油压相同，而系统油压已在泵出口入机检测。

第二，气体的膨胀压力是随油压的变化而变化的，且气压存在这一个不易发现的泄漏问题，由此看来，对气压进行检测不但可以提早发现气体的泄漏，同时也可间接反映真实的油压。

此外，在系统调试运行期间，根据实际情况我们也有针对性的提出了一些改进意见并进行了实施。

蓄能站原设定的充氮压力较高，控制点为14Mpa，低点报警为11Mpa，而系统泵压才14Mpa，充氮压力过高造成的后果是蓄能器的有效蓄能容积降低，无法有效的为系统补充所需流量，甚至无法为电极、炉盖提供升到安全位置所需的动力。

经计算后将充氮压力降了下来，气压控制点为10.5Mpa ，气压报警点降至9Mpa。

原电极、炉盖油缸的自锁控制阀块安装在站内，并通过一段软管与油缸联接。

高位时，一旦软管破裂油缸将失去控制而造成重大事故。

鉴于此问题的严重性，外方很快修改了建议将自锁阀块直接安装在了油缸上。

此外，原设计的主泵不适应水－乙二醇这种介质，在我们的坚持下外方修改了设计从而确保了主泵的使用寿命。