板坯连铸机动态轻压下系统辊缝误差分析

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
·52·
《冶金自动化》2011 年 S1
在分析了该 扇 形 段 的 结 构 后,发 现 扇 形 段 上 机 架 和连杆相对 于 下 机 架 强 度 较 弱,所 以 取 扇 形 段 的 上机架和连 杆 机 构 进 行 变 形 计 算,认 为 下 机 架 为 刚性机构。按扇形段图纸尺寸建立了实物大小的 上机架和连杆机构的模型,如图 2 所示。
( 2) 通过计算机架在不同压力下的变形量, 根据铸机扇 形 段 工 作 时 的 液 压 缸 压 力,把 变 形 量 的值补偿至 动 态 轻 压 下 系 统 的 软 件 界 面 中,使 实 际的辊缝与位置传感器测得的辊缝误差降低至最 小,确保压下量的精确度,从而保证铸坯内部质量 的稳定。
由于采用第 1 种方法需要增加额外成本,且 会延长安装 工 期,在 调 试 该 钢 厂 的 板 坯 铸 机 轻 压 下过程中,我们采用了第 2 种方法。2010 年 6 月 铸机正式投 入 生 产 后,压 下 量 达 到 了 工 艺 设 计 人 员的要求,铸坯中心质量得到很好改善,取得了很 好的经济效益。
1.2 1.1 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4
0.3 6 8 10 12 14 16 18 20 22 压力/MPa
图 4 模型计算的变形量与液压缸压力的关系
由于变形 量 的 线 性 变 化 规 律,随 着 动 态 轻 压 下系统的压下量的加大,机架的变形也会变大,实 际的辊缝值与位置传感器检测的辊缝值之间的误 差也会变大。从而使压下量偏离工艺人员设计的 值,导致铸 坯 中 心 质 量 的 不 稳 定。 如 果 能 通 过 实 际检测确认 该 变 形 量 的 规 律 与 实 际 的 相 符,就 可 以通过在轻 压 下 工 作 时,按 以 上 变 形 量 大 小 在 软 件中实时补 偿 位 置 传 感 器 的 辊 缝 值,使 其 与 实 际 的扇形段辊缝值接近或一致。
参考文献:
[1]Yim C H J K,You B D. The effect of soft reduction on center segregation in C. C. slab [J]. ISIJ International, 1996,36 ( S) : 231-243.
[2]Byrne C,Tercelli C. Mechanical soft reduction in billet casting [J]. Steel Times International,2002,26 ( 9 ) : 33-35.
《冶金自动化》2011 年 S1
板坯连铸机动态轻压下系统辊缝误差分析
田 陆,王文旺,杨建桃,崔广礼,聂芬芳
( 湖南镭目科技有限公司 机械部,湖南 长沙 410007)
摘要: 在调试某钢厂板坯动态轻压下系统过程中,发现扇形段实际辊缝与位置传感器显示辊缝值之间存在误 差。该误差值使实际压下量与工艺设计的压下量不一致,从而导致了铸坯中心质量不稳定。在分析了钢厂板坯 连铸机扇形段结构后,发现扇形段自身的变形是导致误差产生的主要原因。通过对扇形段受力变形进行了计 算机模拟计算,再通过对铸机在线扇形段实际测量实验,验证模拟计算的结果,得到了辊缝误差值产生的规律, 并提出了消除误差的方法。 关键词: 动态轻压下; 辊缝误差; 中心偏析; 位置传感器
图 5 扇形段实测变形量与液压缸压力的关系
测量实验 中,只 使 用 了 铸 机 生 产 时 的 几 种 常 用压力,但实际测量结果与图 4 的变化趋势很接 近,具体的 变 形 量 大 小 也 很 接 近。 这 说 明 所 建 的 扇形段计算模型的变形情况与实际扇形段工作时 的变形情况 较 接 近,计 算 的 结 果 和 实 测 的 结 果 都 可以用来指导铸机的生产工作。
[3]姚 山,王廷利,侯忠霖,等. 轻压下对连铸坯中心缺陷 作用的量化模型研究[J]. 钢铁,2007,42( 5) : 29-32.
[4]冯 科. 板坯连铸机轻压下扇形段的设计特点[J]. 炼钢,2006( 2) : 56-59.
[5]谢长川,张炯明,王新华,等. 动态轻压下技术的研发及 运用[J]. 钢铁,2009,44( 12) : 104-108. [编辑: 谢 红]
这种结构 安 装 维 护 简 单,液 压 缸 对 位 置 传 感 器起保护 作 用,且 无 需 对 传 感 器 进 行 冷 却。 但 这 种安装方式 有 不 可 避 免 的 缺 点,就 是 当 扇 形 段 实
传感器电子舱 液压缸缸筒 传感器测杆 位置磁环
活塞杆
图 1 位置传感器安装示意图
际辊缝并没有变化的情况下,由于活塞杆( 机架连 杆) 受拉变形或上下机架连接销轴的受力变形后, 使得磁环与 测 杆 之 间 会 发 生 相 对 位 移,该 位 移 值 使动态轻压下系统误认为辊缝发生了变化并产生 相应的压下 量,导 致 实 际 的 压 下 量 与 工 艺 设 计 的 压下量不 符,从 而 导 致 铸 坯 质 量 不 稳 定。 本 文 主 要从计算机模拟计算和对扇形段实际的在线测量 两个方面入 手,旨 在 能 得 到 扇 形 段 具 体 的 变 形 量 的大小,并找 到 消 除 该 变 形 量 带 来 的 辊 缝 误 差 的 办法,最终为 钢 厂 的 动 态 轻 压 下 系 统 的 使 用 效 果 提供保障。
( 1) 改进位置传感器安装方式。将位置传感 器安装在扇 形 段 液 压 缸 的 外 部,即 采 用 外 挂 式 位 置检测装置,将 装 置 直 接 安 装 固 定 在 扇 形 段 上 下 机架之间,直 接 测 量 实 际 的 辊 缝 变 化。 这 种 安 装 方式需要设 计 外 挂 式 位 置 检 测 装 置,且 需 要 对 位 置检测装置进行很好的冷却。
·53·
《冶金自动化》2011 年 S1
变形量/mm
抬起和压下机架 1 次) 。在每种压力下,记录 4 个 液压缸位置 传 感 器 的 辊 缝 值,并 且 用 手 持 辊 缝 仪 测量实际 的 辊 缝 值。 发 现 随 着 压 力 增 大,在 垫 块 没有变形及 实 际 辊 缝 没 有 变 化 的 情 况 下,位 置 传 感器读得的辊缝值与本文开始分析的一样在不断 变小,并且位 置 传 感 器 读 得 的 辊 缝 值 与 实 际 的 辊 缝值的差值在变大。 2. 2 测量结果
活塞杆径 / m 工作面积 / m2 输出力 / N
0. 18
0. 113 04 904 320
0. 18
0. 113 04 1 356 480
0. 18
0. 113 04 1 582 560
0. 18
0. 113 04 1 808 640
0. 18
wk.baidu.com
0. 113 04 2 373 840
软件采用美国 DDS 公司的 Simulation,将建好 的 3D 模型网格化,如图 3 所示。网格雅可比点数 为 4 点,单 元 大 小 约 为 126 mm,单 元 总 数 为 24 606。假定约束为连杆与下机架的连接座,作用 力施加在上机架底部,大小为 4 个液压缸输出力 的合力。
压下区间、压 下 量 及 压 下 速 率 是 轻 压 下 技 术 的 3 个主要技术参数。连铸机压下量控制有两种 主要方式,一 种 是 在 铸 机 扇 形 段 上 带 有 压 力 反 馈 装置,通过检 测 压 力 变 化 来 确 定 压 下 区 间 和 压 下 量,即压力控制模式[4]; 另一种是在铸机扇形段夹 紧液压缸内 安 装 有 磁 致 伸 缩 位 置 传 感 器,实 时 检 测并调整各 扇 形 段 辊 缝 值 及 控 制 压 下 量 大 小,即 位置控制模式[5]。位置传感器安装如图 1 所示。 传感器分电子舱、测杆和位置磁环 3 个部分,其位 置磁环与活塞杆固定一体,电子舱、测杆与液压缸 筒固定一体。当扇形段夹紧液压缸驱动机架辊缝 变化时,磁环与测杆间发生相对位移,从而使位置 传感器反馈相应的辊缝变化值。
图 3 扇形段上机架和连杆机构模型网格化图
变形量/mm
按表 1 的力的大小,分别施加受力面上,得到 各种受力下的整个机构的变形量,经过整理分析, 得出计算结果。 1. 2 计算结果
根据以上 计 算 的 结 果,整 理 出 模 型 计 算 的 变 形量与液压缸压力的关系,如图 4 所示。通过该 图可以看出,当作用力变大时,计算得到的变形量 也随着图示规律变化。
2 实际扇形段变形量测量
2. 1 测量方法 为了确认以上计算的变形量变化规律是否与
实际的变化规律一致。还开展了多次实际辊缝变 化检测实验。实验的思路是在上下机架间垫上垫 块,使扇形段的实际辊缝值不得变化,逐渐增大 4 个液压缸的压力,看位置传感器的读数是否变化, 如果变化,则 看 具 体 的 变 化 量 是 多 少。 具 体 步 骤 是,选择一段位于压下区间内的扇形段,在扇形段 上下机架间垫上 4 块整体经调质处理,表面淬火 深度在 3 mm 左右的 45 号钢垫块。用手持辊缝仪 测得初始辊缝值,然后按表 1 中的压力值,逐渐分 级调高扇形段压力,操作现场控制箱,操作机架抬 起和压下( 为了使测量准确,每调整 1 次压力,就
将记录的位置传感器辊缝值整理后得出扇形 段实测变形量与液压缸压力的关系,如图 5 所示。 通过该图可 以 看 出,实 际 测 量 得 到 的 机 架 变 形 量 也随压力升高按图示规律变化。
1.1 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2
6 8 10 12 14 16 18 20 22 压力/MPa
0 前言
轻压下工 艺 针 对 各 钢 种 的 凝 固 特 性,尤 其 是 其凝固收缩 特 性,制 定 合 理 的 压 下 工 艺 来 抑 制 中 心偏析、中心疏松的发生,是提高铸坯内部质量的 重要技术手段[1]。其原理即在连铸坯凝固末端附 近施加合适 压 下 力,产 生 一 定 的 压 下 量 来 补 偿 铸 坯的凝固收缩量,促使铸坯该区域内的钢水流动, 抑制浓化钢水聚集[2]。动态轻压下系统可根据铸 机生产时的各种工艺条件( 拉速、钢种、水量等) 实 时调节压下 量 和 压 下 位 置,从 而 最 大 程 度 减 少 中 心偏析和中心疏松,提高铸坯内部质量[3]。
·54·
1 计算机模拟计算
1. 1 计算条件 某连铸机 为 新 投 产 一 机 一 流 板 坯 连 铸 机,主
要断面为 250 mm × 2 200 mm,扇形段工作状态良 好。4 个夹紧油缸位于上机架,通过 4 根 80 mm 厚 连杆与下 机 架 相 连,夹 紧 钢 坯 时 为 有 杆 腔 进 油。
收稿日期: 2010-08-26; 修改稿收到日期: 2010-10-13 作者简介: 田 陆( 1962-) ,男,河北石家庄人,高级工程师,博士研究生,主要从事连铸工艺与设备研发方面的工作。
夹紧液压缸 调整垫块 上连接头
连杆 下连接头
扇形段上机架
图 2 扇形段上机架和连杆机构 3D 模型
根据液压缸的缸径和液压系统常用的几种压 力,由压强公式,计算得出单个液压缸的输出力如 表 1 所示。
表 1 液压缸在不同系统压力下的输出力
压力 / MPa 8 12 14 16 21
缸径 /m 0. 42 0. 42 0. 42 0. 42 0. 42
3 结论
不管是计算机建模计算还是扇形段在线的实 时测量,都明确地显示,扇形段在动态轻压下系统 工作时都会发生变形。且由于位置传感器的安装 方式的局限 性,在 扇 形 段 实 际 辊 缝 没 有 变 化 的 情 况下,由于扇形段自身零部件的变形,导致位置传
感器读得的 辊 缝 与 实 际 的 辊 缝 产 生 误 差,从 而 使 软件产生超出工艺设计的压下量。通过建模计算 和实际在线测量,找到辊缝误差产生的规律后,我 们可以从以 下 两 方 面 入 手,最 终 消 除 误 差 带 来 的 影响。
相关文档
最新文档