連鑄機(jī)扇形段遠(yuǎn)程自動(dòng)調(diào)節(jié)輥縫的液壓系統(tǒng)及其控制方案的分析

?專題綜述?收稿日期:2023-02-23;修訂日期:2023-04-11作者簡(jiǎn)介:谷振云(1940-男西安重型機(jī)械爭(zhēng)論所爭(zhēng)論員級(jí)高級(jí)工程師。谷振云,李生斌(西安重型機(jī)械爭(zhēng)論所,陜西 西安710032摘要:分析了近年來(lái)從國(guó)外引進(jìn)的板坯連鑄機(jī)承受液壓電氣掌握實(shí)現(xiàn)扇形段輥縫自動(dòng)調(diào)整的根本工作要求液壓掌握原理及各掌握方案的特點(diǎn)。開(kāi)關(guān)閥的掌握方式已成功用于西安重型機(jī)械爭(zhēng)論所設(shè)計(jì)制造的攀鋼2#大方坯連鑄機(jī)的輕壓下系統(tǒng)。關(guān)鍵詞:輥縫;自動(dòng)調(diào)整輕壓下;液壓掌握中圖分類號(hào):TF77711 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A :1001--05AnalysisofthecontrolofCCMrollgapadjustingGUZhen2yun,LISheng2bin(XiπanHeavyMachineryResearchInstitute,Xiπan710032,ChinaAbstract:Thebasicrequirement,hydrauliccontrolmechanismandfeaturesofvarioussolutionsofCCMseg2mentautomaticrollgapadjustinghydraulicsystemintroducedfromabroadarediscussed.Theon2offvalvecontrolhasbeensuccessfullyappliedtothe2#bloomcastersoft2reductionsysteminPanSteel.Keywords:rollgap;automaticadjusting;soft2reduction;hydrauliccontrol概述上世紀(jì)90年月中末期,歐洲的德馬克、奧鋼聯(lián)以及意大利的達(dá)涅利等公司先后技術(shù)這一技術(shù)的成功應(yīng)用也使扇形段對(duì)鑄坯的動(dòng)態(tài)輕壓下成為可能目前它已作為一項(xiàng)成熟技術(shù)廣泛應(yīng)用于世界各地很多冶金廠的連鑄機(jī)設(shè)備中。近年來(lái),我國(guó)上海動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù),這對(duì)提高鑄平起到了明顯作用。然而,國(guó)內(nèi)的冶金科研院所和連鑄成套設(shè)備設(shè)計(jì)、制造公司等部門和單位尚未作為獨(dú)立的專有技術(shù)進(jìn)展成功的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用(目前西重所與寶鋼爭(zhēng)論院聯(lián)合研制的試驗(yàn)鑄機(jī)已獲應(yīng)用,2023年5月已投產(chǎn)試驗(yàn)。本文將在消化吸取國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的根底上對(duì)德扇形段輥縫自動(dòng)調(diào)整的根本要求每個(gè)扇形段有四只夾緊液壓缸(靠近扇形段上口和下口各兩只,其構(gòu)造是液壓缸的活塞桿與扇形段的下框架相連固定不動(dòng)而液壓缸缸體與扇形段上框架相連,帶動(dòng)上框架及其輥組作?1?2023No13 重型機(jī)械升降運(yùn)動(dòng)液壓缸上裝有可實(shí)現(xiàn)檢測(cè)目的的位置傳感器。按連鑄機(jī)鑄造工藝要求,扇形段實(shí)際工作和設(shè)定的輥縫是一個(gè)楔形(收縮輥縫,沿著鑄造方向扇形段上口設(shè)定的輥縫,1m機(jī)長(zhǎng)的(對(duì)弧形區(qū)為弧線,對(duì)水平0112～012mm,而進(jìn)展輕壓下時(shí),壓下區(qū)的輥縫收縮量014～111mm/m。而同為扇形段上口或下口的兩只液壓缸的定位停頓位置應(yīng)一樣,以防扇形段上的輥?zhàn)悠?通常輥?zhàn)訉?duì)水平位置的偏斜程度不大于±011mm因此液壓缸位置傳感器的檢測(cè)精度必需高于±011mm一個(gè)數(shù)量級(jí)。對(duì)板坯連鑄機(jī)而言,扇形段上框架及其輥組的質(zhì)量均較大通常達(dá)幾噸甚至幾十噸以上為保證液壓缸的位置停頓精度即設(shè)定的輥縫應(yīng)盡可能削減液壓缸及上框架運(yùn)動(dòng)部件的慣性力和運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向部位的摩擦力,為此扇形段上框架的升降動(dòng)作接近停頓時(shí),液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度不能過(guò)大,否則難以保證扇形段輥縫的目標(biāo)設(shè)定值,并易引起輥縫超調(diào)和液壓電氣環(huán)節(jié)的振蕩。扇形段輥縫自動(dòng)調(diào)整過(guò)程扇形段輥縫的自動(dòng)調(diào)整液壓掌握方案,如圖1所示,奧鋼聯(lián)和德馬克公司各自承受了完全不同的液壓掌握回路,達(dá)涅利公司承受的液壓掌握方式與德馬克方式相類似。?2?重型機(jī)械 2023No13圖1 (a奧鋼聯(lián)方式 (bc 要求,、下口所需輥縫相應(yīng)的給定信號(hào)電壓缸缸體在最上位,給定信號(hào)與液壓缸位置傳感器檢測(cè)信號(hào)之間的誤差信號(hào)電流最大隨著調(diào)整動(dòng)作的進(jìn)展其誤差電流信號(hào)漸漸1a所示的掌握方案,該差值電流信號(hào)經(jīng)電氣調(diào)制后僅以導(dǎo)通電路的形式使電磁換向閥通入額定電壓和電流,以使閥電磁鐵動(dòng)作它與誤差信號(hào)電流的大小無(wú)關(guān)而極性的差異將用來(lái)掌握三位四通電磁閥不同電磁鐵的通、斷電狀態(tài),即掌握扇形段夾緊液壓缸的升降運(yùn)動(dòng)的方向;當(dāng)液壓缸的尺(時(shí)液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度也是一樣的。由此可見(jiàn)只要液壓掌握回路的組成肯定液壓缸將以一固定的速度完成輥縫調(diào)整動(dòng)作以到達(dá)輥縫設(shè)定的目標(biāo)值,其升降運(yùn)動(dòng)速度的,與誤差信號(hào)電流的極性和大小無(wú)關(guān)。液壓缸調(diào)整動(dòng)作的速度通常約為1～,隨缸徑大小的不同,1～L/min扇形段四只夾緊液壓缸的運(yùn)動(dòng)同步狀況則由液壓缸上的位置傳感器加以檢測(cè)并由電氣系統(tǒng)掌握。,其輥縫調(diào)整過(guò)程大致如下。假定調(diào)整初始扇形段上框架在最上位它相應(yīng)于上、下口夾緊液壓缸處零位此時(shí)它們的位置傳感器的反響檢測(cè)信號(hào)也為零;S為與扇形段上口輥縫設(shè)定值相應(yīng)的電氣信號(hào)量,ΔS為與上、下口輥縫設(shè)定差值相應(yīng)的電氣信號(hào)量,扇形段向下運(yùn)動(dòng)時(shí)電氣信號(hào)量的極性為反之則為“-”。依據(jù)生產(chǎn)要求,經(jīng)計(jì)算機(jī)和帶專用軟件的電氣掌握器向本扇形段掌握上、下口夾緊液壓缸運(yùn)動(dòng)的四只電液比例伺服閥同時(shí)設(shè)定和輸入電氣信號(hào)量+S此時(shí)給定信號(hào)與反響檢測(cè)信號(hào)之間的誤差電流最大,于是扇形段夾緊液壓缸將帶動(dòng)上框架以最大速度向下作平移運(yùn)動(dòng),隨著液壓缸位置傳感器反響檢測(cè)信號(hào)的加大(誤差電流減小,液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度將逐步減小,直到四只夾緊液壓缸同時(shí)到達(dá)本扇形段上口輥縫設(shè)定值,即給定信號(hào)與反響檢測(cè)信號(hào)之間的誤差電流消逝,上口?3?2023No13 重型機(jī)械液壓缸輥縫調(diào)整完畢運(yùn)動(dòng)停頓。在此階段為防止扇形段上、下口液壓缸運(yùn)動(dòng)過(guò)速和由此而引起的不同步對(duì)電液比例伺服閥的輸入信號(hào)實(shí)行了“限流”措施即當(dāng)原始給定信號(hào)與位置傳感器反響電流信號(hào)之間的誤差電流超過(guò)最大限定電流時(shí),四只液壓缸的比例伺服閥均以最大限定電流作為閥的輸入信號(hào),該最大限定電流所對(duì)5～15mm/s,并以此作為選擇比例伺服閥流量規(guī)格的依據(jù)其次在上口液壓缸運(yùn)動(dòng)停頓之后扇形段上、下口輥縫設(shè)定差值相應(yīng)的電氣信號(hào)量+ΔS將作為給定信號(hào)隨之輸入到掌握扇形段下口夾緊液壓缸的比例伺服閥中去,這時(shí)扇形段下口兩只液壓缸將連續(xù)帶動(dòng)上框架向下作傾斜運(yùn)動(dòng),+Δ消逝,。自動(dòng)調(diào)整的全過(guò)程是一個(gè)可分為前后兩個(gè)階段,各有不同給定信號(hào)連續(xù)進(jìn)展的過(guò)程。由于扇形段上、下口輥縫相差距離與扇形段本身鑄流長(zhǎng)度相比是格外微小的,斜運(yùn)動(dòng)時(shí)被卡死。雖然上框架輥?zhàn)虞S承座設(shè)有墊片組,但并不靠該墊片組調(diào)整輥縫,而是僅借輥縫位置設(shè)定信號(hào)保證扇形段的收縮輥縫和實(shí)現(xiàn)對(duì)鑄坯的輕壓下。當(dāng)翻開(kāi)扇形段即抬起上框架時(shí),其調(diào)整過(guò)程與前述過(guò)程相反,也為前后兩個(gè)階段:首先經(jīng)電氣掌握器向扇形段下口液壓缸的比例伺服閥輸入與輥縫差值相應(yīng)的電流信號(hào)-ΔS,使下口液壓缸升起,當(dāng)下口液壓缸到達(dá)與上口液壓缸一樣的檢測(cè)位置后,閥上的誤差電流信號(hào)消逝,下口液壓缸的向上運(yùn)動(dòng)停頓;繼之同時(shí)向掌握上、下口液壓缸運(yùn)動(dòng)的比例伺服閥給定和輸入與扇形段抬起位置相應(yīng)的電信號(hào),如使扇形段到達(dá)最大的開(kāi)口度(,這時(shí)的給定信號(hào)相當(dāng)于零,而液壓缸的位置反響信號(hào)最大,閥上的誤差電流信號(hào)也最大,但其極性相反,上、下口液壓缸同時(shí)以最大速度向上運(yùn)動(dòng),隨著反響電流信號(hào)的減小,液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度也逐步減小直至誤差電流信號(hào)消逝,扇形段上框架到達(dá)最上位,液壓缸的運(yùn)動(dòng)隨之停頓。兩個(gè)階段的電氣信號(hào)一次同時(shí)給定,運(yùn)動(dòng)是連續(xù)進(jìn)展的。在鑄機(jī)鑄造工作模式下,如因輥?zhàn)邮芰Α⒖蚣軣嶙冃蔚雀鞣N因素的影響,所檢測(cè)到的輥縫與原始設(shè)定輥縫消滅微小偏離時(shí),位置傳感器所發(fā)出的檢測(cè)信號(hào)將借助比例伺服閥自動(dòng)調(diào)整扇形段夾緊液壓缸所在的位置,使其始終保持在原始設(shè)定輥縫的位置上。,起始?jí)合隆６鴦?dòng)態(tài)輕壓下的力是借助于夾緊液壓缸經(jīng)上框架的輥組對(duì)鑄坯施壓來(lái)實(shí)現(xiàn)的,所需壓力大小與澆鑄的鋼種和鑄坯的斷面有關(guān),可由通入夾緊液壓缸的得,可以開(kāi)環(huán)或閉環(huán)調(diào)整和掌握比例伺服閥的進(jìn)口油壓。德馬克、奧鋼聯(lián)以及意大利達(dá)涅利等公司已成功開(kāi)發(fā)出連鑄機(jī)專用工藝軟件實(shí)現(xiàn)扇形段夾緊液壓缸的位置及力的掌握。不管在澆鑄前原始設(shè)定輥縫或在輕壓下的狀況下自動(dòng)調(diào)整輥縫都是沿著鑄流方向由前到后逐個(gè)扇形段依次進(jìn)展的。扇形段輥縫自動(dòng)調(diào)整簡(jiǎn)化方框圖作為帶負(fù)反響的伺服同步回路,從電氣掌握上可有:(1兩缸或多缸無(wú)基準(zhǔn)的并聯(lián)同步掌握;(2以一只液壓缸為基準(zhǔn)的兩缸或多缸跟蹤同步掌握;(3兩缸互為基準(zhǔn)的同調(diào)同步掌握,2所示。筆者認(rèn)為同為扇形段上口兩只液壓缸和下口兩只液壓缸承受無(wú)基準(zhǔn)的并聯(lián)同步掌握,而?4?重型機(jī)械 2023No13上、下口液壓缸之間承受了互為基準(zhǔn)的同調(diào)同步掌握,是適合扇形段輥縫自動(dòng)身的檢測(cè)偏差以及機(jī)械設(shè)備安裝引起的誤差,并且易于防止扇形段輥面可能消滅的偏斜。圖2 扇形段夾緊缸同步掌握方式(a并聯(lián)跟蹤同調(diào)同步 (b串聯(lián)跟蹤同調(diào)同步兩種液壓掌握方案的比較圖1a所示的液壓掌握方案的主要優(yōu)點(diǎn)在于:①輥縫自動(dòng)調(diào)整是通過(guò)電磁閥掌握扇形段上框架的升降動(dòng)作而實(shí)現(xiàn)的,電氣掌握相對(duì)簡(jiǎn)潔,投資費(fèi)用較低;②與伺服閥掌握相比,對(duì)系統(tǒng)油液清潔度的要求較低,便于維護(hù);③液壓元件的維護(hù)使用本錢較低;④扇形段對(duì)外的液壓配管簡(jiǎn)潔,只需要兩只帶速換接頭的液壓軟管;⑤當(dāng)固定阻尼孔確定后,可調(diào)環(huán)節(jié)少并易于調(diào)整;⑥不易受電氣干擾的影響,牢靠性較高;⑦進(jìn)展輥縫調(diào)整時(shí),扇形段以恒定的低速運(yùn)動(dòng),扇形段所需油的流量小,消耗的液壓功率也小。其主要缺點(diǎn)在于:①固定阻尼孔的設(shè)置須有肯定的試驗(yàn)根底,否則液壓缸的調(diào)整動(dòng)作速度難以把握;②扇形段上框架的升降動(dòng)作在恒定的低速下進(jìn)展尤其是上框架在最上位時(shí)輥縫調(diào)整所需的時(shí)間長(zhǎng)③液壓系統(tǒng)的掌握回路的組成相對(duì)簡(jiǎn)單,固定阻尼孔的設(shè)置和液壓元件的構(gòu)成恰恰是液壓掌握回路1b1c1a1bEPC((,這主20～25Hz,但具有良好的抗污染力量,適合于在連,MOOG型電液比例伺服閥。完畢語(yǔ)202310月,西安重型機(jī)械爭(zhēng)論所設(shè)計(jì)、制造的攀鋼2號(hào)