板坯連鑄機(jī)液壓振動(dòng)技術(shù)原理與實(shí)例
摘 要:結(jié)合實(shí)例簡(jiǎn)要介紹了板坯連鑄機(jī)液壓振動(dòng)臺(tái)的結(jié)構(gòu)原理及應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:板坯;連鑄;液壓;振動(dòng)臺(tái)
1、 前言
現(xiàn)代連鑄技術(shù)朝著快速澆鑄技術(shù)方向發(fā)展的趨勢(shì),導(dǎo)致了對(duì)板坯連鑄過(guò)程中采用的結(jié)晶器振動(dòng)方式的發(fā)展和變革。液壓振動(dòng)技術(shù)是近10年來(lái)開(kāi)發(fā)的新技術(shù),它具有機(jī)械振動(dòng)所沒(méi)有的優(yōu)越性,目前已在歐美許多國(guó)家的大型板坯連鑄機(jī)振動(dòng)裝置上得到了普遍的采用。國(guó)內(nèi)也有關(guān)于研制鑄機(jī)電液伺服振動(dòng)裝置方面的報(bào)道。
2、 連鑄機(jī)結(jié)晶器振動(dòng)概述
在連鑄技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中,只有采用了結(jié)晶器振動(dòng)裝置后,連鑄才能成功。結(jié)晶器振動(dòng)的目的是防止拉坯時(shí)坯殼與結(jié)晶器粘結(jié),同時(shí)獲得良好的鑄坯表面,因而結(jié)晶器向上運(yùn)動(dòng)時(shí),減少新生的坯殼與銅壁產(chǎn)生粘著,以防止坯殼受到較大的應(yīng)力,使鑄坯表面出現(xiàn)裂紋;而當(dāng)結(jié)晶器向下運(yùn)動(dòng)時(shí),借助摩擦,在坯殼上施加一定的壓力,愈合結(jié)晶器上升時(shí)拉出的裂痕,這就要求向下運(yùn)動(dòng)的速度大于拉坯速度,形成負(fù)滑脫。
機(jī)械式的振動(dòng)裝置由直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),通過(guò)萬(wàn)向聯(lián)軸器,分兩端傳動(dòng)兩個(gè)蝸輪減速機(jī),其中一端裝有可調(diào)節(jié)軸套,蝸輪減速機(jī)后面再通過(guò)萬(wàn)向聯(lián)軸器,連接兩個(gè)滾動(dòng)軸承支持的偏心軸,在每個(gè)偏心輪處裝有帶滾動(dòng)軸承的曲柄,并通過(guò)帶橡膠軸承的振動(dòng)連桿支撐振動(dòng)臺(tái),產(chǎn)生振動(dòng)。機(jī)械振動(dòng)一般采用正弦曲線(xiàn)振動(dòng),振動(dòng)波形、振幅固定不變。
3、 液壓振動(dòng)技術(shù)原理
液壓振動(dòng)結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。
液壓振動(dòng)的動(dòng)力裝置為液壓動(dòng)力站,它作為動(dòng)力源向振動(dòng)液壓缸提供穩(wěn)定壓力和流量的油液。液壓動(dòng)力站的信號(hào)由主站室內(nèi)的計(jì)算機(jī)通過(guò)PLC系統(tǒng)來(lái)控制。液壓振動(dòng)的核心控制裝置為振動(dòng)伺服閥。振動(dòng)伺服閥靈敏度極高,液壓動(dòng)力站提供動(dòng)力如有波動(dòng),伺服閥的動(dòng)作就會(huì)失真,造成振動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)和振動(dòng)波形失真。為此,要在系統(tǒng)中設(shè)置蓄能器以吸收各類(lèi)波動(dòng)和沖擊,保證整個(gè)系統(tǒng)的壓力穩(wěn)定。
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圖1 液壓振動(dòng)結(jié)構(gòu)組成及控制原理
正弦和非正弦曲線(xiàn)振動(dòng)靠振動(dòng)伺服閥控制,而振動(dòng)伺服閥的控制信號(hào)來(lái)自曲線(xiàn)生成器,主控室的計(jì)算機(jī)通過(guò)PLC控制曲線(xiàn)生成器設(shè)定振動(dòng)曲線(xiàn)(同時(shí)也設(shè)定振幅和頻率)。曲線(xiàn)生成器通過(guò)液壓缸傳來(lái)的壓力信號(hào)和位置反饋信號(hào)來(lái)修正振幅和頻率。經(jīng)過(guò)修正的振動(dòng)曲線(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)來(lái)控制伺服閥。只要改變曲線(xiàn)生成器即可改變振動(dòng)波形、振幅和頻率。曲線(xiàn)生成器輸入信號(hào)的波形、振幅和頻率可在線(xiàn)任意設(shè)定,設(shè)定好的振動(dòng)曲線(xiàn)信號(hào)傳給伺服閥,伺服閥即可控制振動(dòng)液壓缸按設(shè)定參數(shù)振動(dòng)。在軟件編程中,同時(shí)還設(shè)置多種報(bào)警和保護(hù)措施以避免重大事故的發(fā)生。這種在線(xiàn)任意調(diào)整振動(dòng)波形、振幅和頻率是機(jī)械振動(dòng)所實(shí)現(xiàn)不了的。
與機(jī)械振動(dòng)相比,板坯連鑄機(jī)的液壓振動(dòng)裝置具有一系列優(yōu)點(diǎn):
(1) 振動(dòng)力由兩點(diǎn)傳入結(jié)晶器,傳力均勻;
(2) 在高頻振動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn),高頻和低頻振動(dòng)時(shí)不失真,振動(dòng)導(dǎo)向準(zhǔn)確度高;
(3) 結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單,傳遞環(huán)節(jié)少,與結(jié)晶器對(duì)中調(diào)整方便,維護(hù)也方便;
(4) 采用高可靠性和高抗干擾能力的PLC控制,可長(zhǎng)期保證穩(wěn)定的振動(dòng)波形;
(5) 可改變振動(dòng)曲線(xiàn),并可在線(xiàn)設(shè)定振動(dòng)波形等,增加了連鑄機(jī)可澆鑄的鋼種;
(6) 改善鑄坯表面與結(jié)晶器銅壁的接觸狀態(tài),提高鑄坯表面質(zhì)量并減少粘結(jié)漏鋼。
4、 液壓振動(dòng)技術(shù)應(yīng)用實(shí)例
珠江鋼廠(chǎng)引進(jìn)德國(guó)SMS公司的CSP薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線(xiàn)中,采用了液壓短桿式振動(dòng)技術(shù),可根據(jù)不同的鋼種、澆速等改變振動(dòng)方式。該裝置可實(shí)現(xiàn)最大鑄速6 m/min,最大振幅10 mm,最大振動(dòng)頻率450 次/min。液壓伺服系統(tǒng)油箱、管路等全部采用不銹鋼材質(zhì),保證油源的清潔。動(dòng)力采用恒壓泵構(gòu)成恒壓力油源,一則可提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性;二則可減少系統(tǒng)發(fā)熱,降低油溫,延長(zhǎng)油液使用壽命;三則可以降低能耗,節(jié)約能源。其控制原理圖與液壓缸結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖2、圖3。
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圖2 伺服控制系統(tǒng)原理圖
在圖2所示的系統(tǒng)中,閥653.2是一個(gè)三級(jí)控制伺服閥,是系統(tǒng)的核心所在,用于控制液壓缸運(yùn)動(dòng)的方向與速度。伺服閥的進(jìn)、出油口回路上接有4個(gè)二位二通手動(dòng)換向閥,用于在維修時(shí)將伺服閥與油路隔離。進(jìn)回油路上各有2個(gè)小型蓄能器,用于進(jìn)一步吸收流量脈動(dòng),同時(shí)可以提高伺服液壓缸開(kāi)始動(dòng)作時(shí)的響應(yīng)速度。閥783是安全閥。在回路中,還裝有位置傳感器與壓力傳感器,用于實(shí)現(xiàn)反饋控制。過(guò)濾器206過(guò)濾精度達(dá)3 μm,保證了伺服閥對(duì)油源清潔度的要求。并設(shè)置了多個(gè)測(cè)壓接頭,便于故障的查找。
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圖3 振動(dòng)液壓缸結(jié)構(gòu)圖
圖3所示的振動(dòng)臺(tái)液壓缸是一種特殊的液壓缸,內(nèi)部裝有位置傳感器。由于振動(dòng)缸處在高溫、多塵、潮濕惡劣的環(huán)境中,所以缸內(nèi)還設(shè)計(jì)了壓縮空氣通道,進(jìn)行液壓缸的冷卻和吹掃。振動(dòng)伺服液壓缸結(jié)構(gòu)上是典型的雙桿雙作用對(duì)稱(chēng)缸,動(dòng)態(tài)控制性能好。缸工作容腔小、剛度高、伺服控制閥塊直接安裝在振動(dòng)液壓缸缸體上等特點(diǎn),也有利于提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性。此外,由于要求伺服液壓缸在起動(dòng)過(guò)程中反應(yīng)靈敏,因此選用了摩擦阻力小,密封效果好的密封件,保證伺服液壓缸工作平穩(wěn)。 同時(shí),它還具有短行程、導(dǎo)向密封面長(zhǎng)的特點(diǎn)。
5、 結(jié)論
板坯連鑄技術(shù)的核心是結(jié)晶器,盡管各種板坯連鑄機(jī)所用的結(jié)晶器構(gòu)造和形狀不同,但振動(dòng)形式上卻越來(lái)越趨于一致,即液壓振動(dòng),高頻率、小振幅的非正弦曲線(xiàn)振動(dòng)方式等。快速澆鑄要求提高結(jié)晶器振動(dòng)裝置的頻率,同時(shí),為提高產(chǎn)品質(zhì)量,要求采用各種不同的振動(dòng)波形。而液壓伺服振動(dòng)裝置的主要優(yōu)點(diǎn)正是能夠精確連續(xù)地改變振動(dòng)波形、振幅和振動(dòng)頻率?梢灶A(yù)料,液壓伺服振動(dòng)技術(shù)將是板坯連鑄振動(dòng)技術(shù)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。
作者單位:黃志堅(jiān):廣州洙江鋼鐵有限責(zé)任公司,廣州 510730
參考文獻(xiàn)
[1] 曹廣疇.現(xiàn)代板坯連鑄.北京:冶金工業(yè)出版社,1994.
[2] 井 勇等.板坯連鑄液壓振動(dòng)技術(shù)的特點(diǎn)及其發(fā)展前景.冶金設(shè)備,1998(6).
[3] 田乃媛.薄板坯連鑄連軋.北京:冶金工業(yè)出版社,1998.
[4] 王春行.液壓伺服控制系統(tǒng).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1989. |