第 31 卷 第 6 期 2009 年 12 月

山
东
冶
金
Shandong Metallurgy
Vol.31 No.6 December 2009
1 前 言
制装置是目前大型轧钢企业广泛应用的电液伺服 系统, 具有自动调节轧机工作辊间隙, 恒定压下量, 控 制目标厚度的功能, 其安全稳定是设备管理的重点.
活塞 缸体 645
2 AGC 油缸存在的问题
济钢中板厂精轧机 AGC 系统于 2004 年 1 月正 式投用, 但从 4 月份开始, 压下油缸相继出现裂纹, 更换新缸后仍不见好转, 且呈现更加劣化的趋势. 压下油缸是液压 AGC 系统的执行机构, 主要承受巨 大的轧制力, 频繁的咬钢冲击, 剧烈的偏摆扰动, 高 温蒸汽和粉尘污染等影响, 同时还要高定位精度, 工作条件苛刻. 2.1 AGC 油缸的相关参数 油缸形式为单杆活塞式; 活塞直径Φ1 000 mm, 杆径Φ900 mm; 油缸最大工作行程 60 mm; 最高试 压压力 28 MPa, 额定工作压力 21 MPa; 最大承载能 力 18 000 kN (单缸) 额定承载能力 15 000 kN , (单 缸) 外形尺寸≈1 300 mm×1 300 mm×650 mm; ; 工 作介质为抗磨液压油; 工作油温≤85 ℃. 2.2 AGC 油缸裂纹情况 AGC 油缸的 1/4 剖视图见图 1.油缸主要由缸 体与活塞两部分组成, 设计中缸体材质为 原 42CrMo, 外径 1 300 mm, 底部厚度 165 mm, 缸壁厚 度 132.5 mm; 活塞材质为 45#钢, 活塞与缸体接触高 度为 125 mm.缸底与缸壁之间有半径为 10 mm 的 过渡圆角, 油缸裂纹出现在缸体底边, 45°～ 沿 60°倾角发生, 如图 1 中粗线所示区域.
图3
图1
AGC 油缸 1/4 剖视图
3 问题分析
3.1 有限元分析 油缸在使用过程中缸体底部出现裂纹, 缸体底 部过渡圆角结构如图 2 所示, 圆角半径 R=10 mm. 以图 2 为数学模型对缸体进行有限元分析, 结果如 图 3 所示.
R1 0
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图2
缸体过渡圆角结构
缸底圆角为 R10 的等效应力分布
此为最高试验压力 28 MPa 下的等效应力分布, 最高应力出现在根部, 应力值为 409.709 MPa, 已超 过其屈服极限值σ s=390 MPa.由此可见, 由于缸体 底部圆角过小, 产生应力集中, 导致缸底底部产生 裂纹.
收稿日期: 2009-11-02 作者简介: 李建文, 1969 年生, 男, 1991 年毕业于西安交通大学流体 传动及控制专业.现为济钢中板厂设备副厂长, 高级工程师, 从事 设备管理工作.
48
165.0

试验研究
精轧机 AGC 油缸裂纹原因分析
李 建 文
(济南钢铁股份有限公司 中板厂, 山东 济南 250101) 摘 要: 在频繁巨大的冲击负荷下, 精轧机 AGC 油缸连续多个出现了裂纹.通过有限元分析及强度校核计算, 发现裂纹产
生的原因是应力集中与设计承载不足.经过优化再设计, 消除了应力集中点, 实现了油缸在线安全运行 17 个月的行业纪 录, 直接经济效益达 440 万元. 关键词: AGC 油缸; 裂纹; 应力集中; 有限元分析 中图分类号: 号 TH137.51 文献标识码: A 文章编号: 1004-4620 (2009) 06-0048-02
液压 AGC (Automatic Gauge Control) 自动厚度控
李建文
精轧机 AGC 油缸裂纹原因分析
2009 年第 6 期
3.2 结构尺寸的校核 3.2.1 缸壁强度校核 缸体壁厚为δ1, δ1=δ0+C1+C2.式中:0 为材 则: δ 料允许最小壁厚, 1 为缸体外径公差余量, 2 为腐蚀 C C 余量.其中 C1, 2 可忽略不计, 1=δ0. C 则δ
全隐患. 根据对缸体强度校核的计算, 对壁厚及底部的 尺寸需要适当加大以提高安全承载系数, 改进后的 结构尺寸如图 5 所示.
φ1 340 φ1 000 +0.14 (0) 0.4 105 90 120 R50 φ40 225 75

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