连铸机扇形段远程自动调节辊缝的液压系统及其控制方案的分析

・专题综述・收稿日期:2023-02-23;修订日期:2023-04-11作者简介:谷振云(1940-男西安重型机械争论所争论员级高级工程师。谷振云,李生斌(西安重型机械争论所,陕西 西安710032摘要:分析了近年来从国外引进的板坯连铸机承受液压电气掌握实现扇形段辊缝自动调整的根本工作要求液压掌握原理及各掌握方案的特点。开关阀的掌握方式已成功用于西安重型机械争论所设计制造的攀钢2#大方坯连铸机的轻压下系统。关键词:辊缝;自动调整轻压下;液压掌握中图分类号:TF77711 文献标识码:A :1001--05AnalysisofthecontrolofCCMrollgapadjustingGUZhen2yun,LISheng2bin(XiπanHeavyMachineryResearchInstitute,Xiπan710032,ChinaAbstract:Thebasicrequirement,hydrauliccontrolmechanismandfeaturesofvarioussolutionsofCCMseg2mentautomaticrollgapadjustinghydraulicsystemintroducedfromabroadarediscussed.Theon2offvalvecontrolhasbeensuccessfullyappliedtothe2#bloomcastersoft2reductionsysteminPanSteel.Keywords:rollgap;automaticadjusting;soft2reduction;hydrauliccontrol概述上世纪90年月中末期,欧洲的德马克、奥钢联以及意大利的达涅利等公司先后技术这一技术的成功应用也使扇形段对铸坯的动态轻压下成为可能目前它已作为一项成熟技术广泛应用于世界各地很多冶金厂的连铸机设备中。近年来,我国上海动态轻压下技术,这对提高铸平起到了明显作用。然而,国内的冶金科研院所和连铸成套设备设计、制造公司等部门和单位尚未作为独立的专有技术进展成功的开发和应用(目前西重所与宝钢争论院联合研制的试验铸机已获应用,2023年5月已投产试验。本文将在消化吸取国外先进技术的根底上对德扇形段辊缝自动调整的根本要求每个扇形段有四只夹紧液压缸(靠近扇形段上口和下口各两只,其构造是液压缸的活塞杆与扇形段的下框架相连固定不动而液压缸缸体与扇形段上框架相连,带动上框架及其辊组作・1・2023No13 重型机械升降运动液压缸上装有可实现检测目的的位置传感器。按连铸机铸造工艺要求,扇形段实际工作和设定的辊缝是一个楔形(收缩辊缝,沿着铸造方向扇形段上口设定的辊缝,1m机长的(对弧形区为弧线,对水平0112～012mm,而进展轻压下时,压下区的辊缝收缩量014～111mm/m。而同为扇形段上口或下口的两只液压缸的定位停顿位置应一样,以防扇形段上的辊子偏斜,通常辊子对水平位置的偏斜程度不大于±011mm因此液压缸位置传感器的检测精度必需高于±011mm一个数量级。对板坯连铸机而言,扇形段上框架及其辊组的质量均较大通常达几吨甚至几十吨以上为保证液压缸的位置停顿精度即设定的辊缝应尽可能削减液压缸及上框架运动部件的惯性力和运动导向部位的摩擦力,为此扇形段上框架的升降动作接近停顿时,液压缸的运动速度不能过大,否则难以保证扇形段辊缝的目标设定值,并易引起辊缝超调和液压电气环节的振荡。扇形段辊缝自动调整过程扇形段辊缝的自动调整液压掌握方案,如图1所示,奥钢联和德马克公司各自承受了完全不同的液压掌握回路,达涅利公司承受的液压掌握方式与德马克方式相类似。・2・重型机械 2023No13图1 (a奥钢联方式 (bc 要求,、下口所需辊缝相应的给定信号电压缸缸体在最上位,给定信号与液压缸位置传感器检测信号之间的误差信号电流最大随着调整动作的进展其误差电流信号渐渐1a所示的掌握方案,该差值电流信号经电气调制后仅以导通电路的形式使电磁换向阀通入额定电压和电流,以使阀电磁铁动作它与误差信号电流的大小无关而极性的差异将用来掌握三位四通电磁阀不同电磁铁的通、断电状态,即掌握扇形段夹紧液压缸的升降运动的方向;当液压缸的尺(时液压缸的运动速度也是一样的。由此可见只要液压掌握回路的组成肯定液压缸将以一固定的速度完成辊缝调整动作以到达辊缝设定的目标值,其升降运动速度的,与误差信号电流的极性和大小无关。液压缸调整动作的速度通常约为1～,随缸径大小的不同,1～L/min扇形段四只夹紧液压缸的运动同步状况则由液压缸上的位置传感器加以检测并由电气系统掌握。,其辊缝调整过程大致如下。假定调整初始扇形段上框架在最上位它相应于上、下口夹紧液压缸处零位此时它们的位置传感器的反响检测信号也为零;S为与扇形段上口辊缝设定值相应的电气信号量,ΔS为与上、下口辊缝设定差值相应的电气信号量,扇形段向下运动时电气信号量的极性为反之则为“-”。依据生产要求,经计算机和带专用软件的电气掌握器向本扇形段掌握上、下口夹紧液压缸运动的四只电液比例伺服阀同时设定和输入电气信号量+S此时给定信号与反响检测信号之间的误差电流最大,于是扇形段夹紧液压缸将带动上框架以最大速度向下作平移运动,随着液压缸位置传感器反响检测信号的加大(误差电流减小,液压缸的运动速度将逐步减小,直到四只夹紧液压缸同时到达本扇形段上口辊缝设定值,即给定信号与反响检测信号之间的误差电流消逝,上口・3・2023No13 重型机械液压缸辊缝调整完毕运动停顿。在此阶段为防止扇形段上、下口液压缸运动过速和由此而引起的不同步对电液比例伺服阀的输入信号实行了“限流”措施即当原始给定信号与位置传感器反响电流信号之间的误差电流超过最大限定电流时,四只液压缸的比例伺服阀均以最大限定电流作为阀的输入信号,该最大限定电流所对5～15mm/s,并以此作为选择比例伺服阀流量规格的依据其次在上口液压缸运动停顿之后扇形段上、下口辊缝设定差值相应的电气信号量+ΔS将作为给定信号随之输入到掌握扇形段下口夹紧液压缸的比例伺服阀中去,这时扇形段下口两只液压缸将连续带动上框架向下作倾斜运动,+Δ消逝,。自动调整的全过程是一个可分为前后两个阶段,各有不同给定信号连续进展的过程。由于扇形段上、下口辊缝相差距离与扇形段本身铸流长度相比是格外微小的,斜运动时被卡死。虽然上框架辊子轴承座设有垫片组,但并不靠该垫片组调整辊缝,而是仅借辊缝位置设定信号保证扇形段的收缩辊缝和实现对铸坯的轻压下。当翻开扇形段即抬起上框架时,其调整过程与前述过程相反,也为前后两个阶段:首先经电气掌握器向扇形段下口液压缸的比例伺服阀输入与辊缝差值相应的电流信号-ΔS,使下口液压缸升起,当下口液压缸到达与上口液压缸一样的检测位置后,阀上的误差电流信号消逝,下口液压缸的向上运动停顿;继之同时向掌握上、下口液压缸运动的比例伺服阀给定和输入与扇形段抬起位置相应的电信号,如使扇形段到达最大的开口度(,这时的给定信号相当于零,而液压缸的位置反响信号最大,阀上的误差电流信号也最大,但其极性相反,上、下口液压缸同时以最大速度向上运动,随着反响电流信号的减小,液压缸的运动速度也逐步减小直至误差电流信号消逝,扇形段上框架到达最上位,液压缸的运动随之停顿。两个阶段的电气信号一次同时给定,运动是连续进展的。在铸机铸造工作模式下,如因辊子受力、框架热变形等各种因素的影响,所检测到的辊缝与原始设定辊缝消灭微小偏离时,位置传感器所发出的检测信号将借助比例伺服阀自动调整扇形段夹紧液压缸所在的位置,使其始终保持在原始设定辊缝的位置上。,起始压下。而动态轻压下的力是借助于夹紧液压缸经上框架的辊组对铸坯施压来实现的,所需压力大小与浇铸的钢种和铸坯的断面有关,可由通入夹紧液压缸的得,可以开环或闭环调整和掌握比例伺服阀的进口油压。德马克、奥钢联以及意大利达涅利等公司已成功开发出连铸机专用工艺软件实现扇形段夹紧液压缸的位置及力的掌握。不管在浇铸前原始设定辊缝或在轻压下的状况下自动调整辊缝都是沿着铸流方向由前到后逐个扇形段依次进展的。扇形段辊缝自动调整简化方框图作为带负反响的伺服同步回路,从电气掌握上可有:(1两缸或多缸无基准的并联同步掌握;(2以一只液压缸为基准的两缸或多缸跟踪同步掌握;(3两缸互为基准的同调同步掌握,2所示。笔者认为同为扇形段上口两只液压缸和下口两只液压缸承受无基准的并联同步掌握,而・4・重型机械 2023No13上、下口液压缸之间承受了互为基准的同调同步掌握,是适合扇形段辊缝自动身的检测偏差以及机械设备安装引起的误差,并且易于防止扇形段辊面可能消灭的偏斜。图2 扇形段夹紧缸同步掌握方式(a并联跟踪同调同步 (b串联跟踪同调同步两种液压掌握方案的比较图1a所示的液压掌握方案的主要优点在于:①辊缝自动调整是通过电磁阀掌握扇形段上框架的升降动作而实现的,电气掌握相对简洁,投资费用较低;②与伺服阀掌握相比,对系统油液清洁度的要求较低,便于维护;③液压元件的维护使用本钱较低;④扇形段对外的液压配管简洁,只需要两只带速换接头的液压软管;⑤当固定阻尼孔确定后,可调环节少并易于调整;⑥不易受电气干扰的影响,牢靠性较高;⑦进展辊缝调整时,扇形段以恒定的低速运动,扇形段所需油的流量小,消耗的液压功率也小。其主要缺点在于:①固定阻尼孔的设置须有肯定的试验根底,否则液压缸的调整动作速度难以把握;②扇形段上框架的升降动作在恒定的低速下进展尤其是上框架在最上位时辊缝调整所需的时间长③液压系统的掌握回路的组成相对简单,固定阻尼孔的设置和液压元件的构成恰恰是液压掌握回路1b1c1a1bEPC((,这主20～25Hz,但具有良好的抗污染力量,适合于在连,MOOG型电液比例伺服阀。完毕语202310月,西安重型机械争论所设计、制造的攀钢2号