基于电液比例控制的步进式钢坯加热炉液压系统设计

　　建材用的螺纹钢成形轧制，其工艺流程是先用已经轧制的 6 m 长的方形钢坯，将其送入加热炉加热，加热炉炉底面积较大，炉中可装若干方形钢坯。方形钢通过滚道由电动机带动滚子向前推送进入炉中，接着炉底上矫正机构在油缸的推动下先将方形钢坏在炉底上的位置矫正，然后加热炉的举升机构在升降油缸 ( 两只同步油缸) 的作用下升起，接着推进机构由另外的平移油缸向前推移一个步距 ( 300mm) ，升降油缸再将举升机构落下，此时，方形钢坯平稳地放在炉底上，接着平移油缸带动步进机构退回原始位置，这样实现一个动作循环，如此往复。加热炉以高炉煤气作为燃料，最终把方形钢坯加温到1 100 ～ 1 150 ℃ ，为下道轧制工序作好准备。钢坯出炉送入轧钢机被轧制成一定规格的螺纹钢。

　　在这个工作循环中，关键要注意方形钢坯被送进过程中，不能损坏钢坯外形，这就要求举升机构开始接触钢坯时，接触力要适中，推进机构向前推动时力要适当，举升机构落下钢坯时力要平缓。这些是设计液压系统时要注意考虑的问题。

　　1 液压系统的设计

　　( 1) 举升机构的驱动系统[1 -2]。如图1 所示，液压升降缸 1、2 推动的举升机构要使整个炉底升降，炉底面积较大，故采用两个油缸同时推动，需将两缸设计成同步油缸 ( 此处靠机械式同步，即整个炉底是个机械框架，两缸均与框架直接联接) 。举升机构开始接触钢坯时，接触力要适中，以免损坏高温下的钢坯外形; 举升机构把钢坯落下时运动也要平缓。同时要注意落下时液压缸承受的是超越负载。

　　基于上述的考虑，两油缸在起升初期和降落到终点时速度要缓慢，其余行程速度可适当放快。为此采用比例流量控制阀9，通过适时改变控制电流使油缸在起升初期和降落到终点时速度缓慢，从而保证钢坯不受损。在比例节流阀9 的两端配置定差减压阀 ( 10 为先导式溢流阀、11 是插装式流量阀，两者共同组成先导式定差减压阀) ，以保证比例节流阀9 进、出油口的压力基本恒定。有利于有效地控制比例电磁铁，进而控制同步油缸运行速度。

　　在比例节流阀9 的后面配上电液换向阀8 控制同步油缸的伸出和缩回。电液换向阀8 的先导控制采用外控外泄式，考虑到钢坯加热炉周围环境以及液压系统受环境影响，外控压力油在进入先导阀之前需经过滤器12 过滤，这样有利于减少故障发生，提高系统运行的可靠性。升降油缸托起的炉底举升机构，负载较重且无论油缸是伸出和缩回，都得承受向油缸缩进方向的负载，即在油缸缩回时有超越负载。为此应配置平衡回路，利用液控平衡阀控制油缸，可适用于油缸缩进时超越负载有变化的场合。由于系统压力大，所以在平衡阀4、6 的控制油路上设置单向节流阀3、7 以减轻平衡阀运行过程中的冲击。为增强可靠性采用两个液控平衡阀4、6 并联的平衡回路。同时在无杆腔油路中设置安全阀5 以防压力过高而卸荷。