1 概述

KR铁水倾翻车是济钢第三炼钢厂铁水预处理工艺环节中的关键设备之一，它的作用是铁水罐在倾翻车上先完成对铁水的搅拌然后进行扒渣处理。在进行扒渣前需要由两个液压油缸来实现铁水罐的倾翻。由于负载较大，所以该液压系统回路采用了液控单向阀与节流阀串联来控制油缸速度，并利用液控单向阀锁紧性能，实现铁水包倾翻停止准确、安全定位的目的。

2 原液压回路

KR铁水倾翻车在倾翻铁水罐过程中要求必须平稳运行不得振动溢出铁水，因为该液压系统与铁水罐同在倾翻车上，如果溢出铁水很容易使液压系统着火，直接造成生产中断。同时铁水罐倾翻到要求角度时铁水罐不得滑动，需保持10分钟以上对铁水液面进行扒渣处理，处理完毕后再下降。

图1是原KR铁水罐倾翻车液压系统原理图。由泵1输出压力油进入单向阀再由三位四通电液换向阀3控制执行油缸8、9。

倾翻缸上升时电液换向阀3 的DT1得电，压力油经过调速阀4、液控单向阀6、7进入液压缸8、9的无杆腔，同时有杆腔回油，上升过程中满足平稳运行的要求。当液压缸运行到位停止位时DT1失电，电液换向阀3回到中位，由于中位机能为Y型，即使由于内泄产生的压力油也能够泄回油箱而不会受重力挤压产生振动，因此上升转停止时不会产生振动。

倾翻缸下降时电液换向阀3的2DT得电，压力油通过调速阀5进入液压缸8、9的有杆腔，同时液控单向阀的控制油路也有压力使回油路液控单向阀6、7打开，使液压缸8、9回油从而实现下降。

原液压回路在油缸8、9的无杆腔安装分别安装了液控单向阀，是利用液控单向阀的反向锁紧功能保证铁水罐倾翻到位后不下滑，同时需要反向打开时能够打开。电液换向阀阀3选用Y型机能的好处是需要停止时压力油不被立即封闭，也使电液换向阀产生的内泄油能够回油箱，避免停止时产生冲击和振动，并使换向阀处中位时液控单向阀控制端无压力，保证液控单向阀封牢。单向调速阀4、5构成回油调速回路，作用是使回油有一定背压，使速度可控，实现运动过程的平稳可调。电磁溢流阀10用于设定系统压力、卸荷控制、扒渣处理过程中液压缸不动作时压力油排回油箱。

3 故障分析

该设备在实际应用中却出现在下降过程时停时落、振动严重的现象，经常造成铁水外溢，并使车身钢结构支架开裂，给生产造成中断的严重影响。由于铁水罐位置与液压系统紧靠，随时有引燃该液压系统的危险。产生这种现象的原因是液控单向阀6、7的控制油路接在油缸8、9有杆腔的主油路，当下降时由于铁水包的自重达240 吨，下落时在铁水包在自重作用下瞬间速度过大有杆腔瞬时形成空隙，有杆腔的压力几乎变为零，从而使液控单向阀6、7控制油路失压、油缸8、9回油路突然关闭，下降又突然被停止，由于自重产生的惯性冲击力巨大，产生振动，长此以往造成钢结构支架开裂。下降停止后当油缸8、9有杆腔的压力增大时，液控单向阀6、7又被打开，铁水包又开始下降 ，一下降又突然停止，如此往复循环。造成这种现象的根本原因在于液控单向阀6、7的控制油路没有进行外控，受有杆腔压力的制约，而有杆腔压力受铁水包自重过大的影响无法保证压力的恒定，从而产生这种时走时停、抖动严重的现象。

图1 原液压回路

4 改进措施

该设备故障现象发生后，经过分析采取了应急措施：把油缸有杆腔的油管拆除，封闭有杆腔进油端口，使进油压力只控制液控单向阀，下降时依靠铁水包重力实现下降，这样暂时解决了抖动问题。但是在运行过程中发生了一次油缸串油事故，由于油缸上腔油管拆除，串油后压力油直接喷出引发着火，所以这种措施也不可靠，不是长久之计。

当时也考虑改用单作用缸，原有杆腔主进油变为液控单向阀的控制油路。经过分析认为：单作用缸虽然改造起来比较容易，不用重新设计阀块，只更换成单作用油缸即可，但是还得考虑该设备在长期在处于高温环境下运行，随着时间的推移铁水包支架变形可能引起两个油缸阻力增大，仅靠自重有不能下落的风险。因此只有采取使下落时能有进压力油又使液控单向阀单独控制的方案。

改造后的液压系统如图2所示，两个液控单向阀6、7的控制油路引自泵出口，由二位四通电磁换向阀11控制。当油缸上升钢包倾翻时，1DT得电，电磁换向阀11不得电。油缸下降时2DT、 3DT得电，控制油进入液控单向阀6、7控制端，两液控单向阀开启。由于控制油路引自泵出口，所以控制油路不受液压缸负载变化的干扰，液控单向阀6、7始终有稳定的压力控制油，保证了液压缸下降时液控单向阀反向始终打开直到停止位，保证了下降过程主回油路的畅通。

改造后的KR铁水倾翻车无论上升还是下降、停止都非常平稳， 达到了生产工艺要求，使生产顺畅，并消除了铁水外溢引发火灾的重大隐患。

图 2 改进后的液压回路

5 结论

此项改进措施在保证原回路特点的情况下，消除了铁水包下降返回时的频繁抖动、避免了铁水外溢，保证了安全，降低了成本，项目投入少、效益高。