板坯连铸机液压振动技术原理与实例

板坯连铸机液压振动技术原理与实例

黄志坚 罗卫国姚良挺

摘要:结合实例简要介绍了板坯连铸机液压振动台的结构原理及应用。

关键词:板坯;连铸;液压;振动台

1 前言

现代连铸技术朝着快速浇铸技术方向发展的趋势,导致了对板坯连铸过程中采用的结晶器振动方式的发展和变革。液压振动技术是近10年来开发的新技术，它具有机械振动所没有的优越性，目前已在欧美许多国家的大型板坯连铸机振动装置上得到了普遍的采用。国内也有关于研制铸机电液伺服振动装置方面的报道。

2 连铸机结晶器振动概述

在连铸技术的发展过程中，只有采用了结晶器振动装置后，连铸才能成功。结晶器振动的目的是防止拉坯时坯壳与结晶器粘结，同时获得良好的铸坯表面，因而结晶器向上运动时，减少新生的坯壳与铜壁产生粘着，以防止坯壳受到较大的应力，使铸坯表面出现裂纹；而当结晶器向下运动时，借助摩擦，在坯壳上施加一定的压力，愈合结晶器上升时拉出的裂痕，这就要求向下运动的速度大于拉坯速度，形成负滑脱。

机械式的振动装置由直流电动机驱动，通过万向联轴器，分两端传动两个蜗轮减速机，其中一端装有可调节轴套，蜗轮减速机后面再通过万向联轴器，连接两个滚动轴承支持的偏心轴，在每个偏心轮处装有带滚动轴承的曲柄，并通过带橡胶轴承的振动连杆支撑振动台，产生振动。机械振动一般采用正弦曲线振动，振动波形、振幅固定不变。

3 液压振动技术原理

液压振动结构原理如图1所示。

液压振动的动力装置为液压动力站，它作为动力源向振动液压缸提供稳定压力和流量的油液。液压动力站的信号由主站室内的计算机通过PLC系统来控制。液压振动的核心控制装置为振动伺服阀。振动伺服阀灵敏度极高，液压动力站提供动力如有波动，伺服阀的动作就会失真，造成振动时运动不平稳和振动波形失真。为此，要在系统中设置蓄能器以吸收各类波动

图1 液压振动结构组成及控制原理

和冲击，保证整个系统的压力稳定。

正弦和非正弦曲线振动靠振动伺服阀控制，而振动伺服阀的控制信号来自曲线生成器，主控室的计算机通过PLC控制曲线生成器设定振动曲线(同时也设定振幅和频率)。曲线生成器通过液压缸传来的压力信号和位置反馈信号来修正振幅和频率。经过修正的振动曲线信号转换成电信号来控制伺服阀。只要改变曲线生成器即可改变振动波形、振幅和频率。曲线生成器输入信号的波形、振幅和频率可在线任意设定，设定好的振动曲线信号传给伺服阀，伺服阀即可控制振动液压缸按设定参数振动。在软件编程中，同时还设置多种报警和保护措施以避免重大事故的发生。这种在线任意调整振动波形、振幅和频率是机械振动所实现不了的。

与机械振动相比，板坯连铸机的液压振动装置具有一系列优点：

(1) 振动力由两点传入结晶器，传力均匀；

(2) 在高频振动时运动平稳，高频和低频振动时不失真,振动导向准确度高；

(3) 结构紧凑简单，传递环节少，与结晶器对中调整方便，维护也方便；

(4) 采用高可靠性和高抗干扰能力的PLC控制，可长期保证稳定的振动波形；

(5) 可改变振动曲线，并可在线设定振动波形等，增加了连铸机可浇铸的钢种；

(6) 改善铸坯表面与结晶器铜壁的接触状态，提高铸坯表面质量并减少粘结漏钢。

4 液压振动技术应用实例

珠江钢厂引进德国SMS公司的CSP薄板坯连铸连轧生产线中，采用了液压短杆式振动技术，可根据不同的钢种、浇速等改变振动方式。该装置可实现最大铸速6 m／min，最大振幅10 mm，最大振动频率450 次／min。液压伺服系统油箱、管路等全部采用不锈钢材质，保证油源的清洁。动力采用恒压泵构成恒压力油源，一则可提高系统的稳定性；二则可减少系统发热，降低油温，延长油液使用寿命；三则可以降低能耗，节约能源。其控制原理图与液压缸结构图见图2、图3。

图2 伺服控制系统原理图

在图2所示的系统中，阀653.2是一个三级控制伺服阀，是系统的核心所在，用于控制液压缸运动的方向与速度。伺服阀的进、出油口回路上接有4个二位二通手动换向阀，用于在维修时将伺服阀与油路隔离。进回油路上各有2个小型蓄能器，用于进一步吸收流量脉动，同时可以提高伺服液压缸开始动作时的响应速度。阀783是安全阀。在回路中，还装有位置传感器与压力传感器，用于实现反馈控制。过滤器206过滤精度达3 μm，保证了伺服阀对油源清洁度的要求。并设置了多个测压接头，便于故障的查找。

图3 振动液压缸结构图

图3所示的振动台液压缸是一种特殊的液压缸，内部装有位置传感器。由于振动缸处在高温、多尘、潮湿恶劣的环境中，所以缸内还设计了压缩空气通道，进行液压缸的冷却和吹扫。振动伺服液压缸结构上是典型的双杆双作用对称缸，动态控制性能好。缸工作容腔小、刚度高、伺服控制阀块直接安装在振动液压缸缸体上等特点，也有利于提高系统的动态响应性。此外，由于要求伺服液压缸在起动过程中反应灵敏，因此选用了摩擦阻力小，密封效果好的密封件，保证伺服液压缸工作平稳。同时，它还具有短行程、导向密封面长的特点。

5 结论

板坯连铸技术的核心是结晶器，尽管各种板坯连铸机所用的结晶器构造和形状不同，但振动形式上却越来越趋于一致，即液压振动,高频率、小振幅的非正弦曲线振动方式等。快速浇铸要求提高结晶器振动装置的频率，同时，为提高产品质量，要求采用各种不同的振动波形。而液压伺服振动装置的主要优点正是能够精确连续地改变振动波形、振幅和振动频率。可以预料，液压伺服振动技术将是板坯连铸振动技术的一个发展趋势。

作者单位：黄志坚：广州洙江钢铁有限责任公司，广州510730

参考文献

［1］曹广畴．现代板坯连铸．北京:冶金工业出版社，1994.

［2］井勇等．板坯连铸液压振动技术的特点及其发展前景．冶金设备，1998(6).

［3］田乃媛．薄板坯连铸连轧．北京:冶金工业出版社，1998.

［4］王春行．液压伺服控制系统．北京:机械工业出版社，1989.

收稿日期:1999-05-11