結(jié)晶器電動缸振動技術(shù)寶鋼股份連鑄機(jī)的應(yīng)用研究

丁振華

摘要：在研究了結(jié)晶器振動基本原理的基礎(chǔ)上，對正弦和非正弦振動曲線的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析，重點(diǎn)研究了結(jié)晶器電動缸振動系統(tǒng)在寶鋼的應(yīng)用，并對系統(tǒng)優(yōu)化、維護(hù)和異常處理進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：連鑄機(jī);結(jié)晶器振動;電動缸;非對稱正弦曲線

Abstract：Onthebasisofstudyingthebasicprincipleofmoldoscillation，theadvantagesanddisadvantagesofsinusoidalandnon-sinusoidaloscillationcurvesareanalyzed.TheapplicationofelectriccylindermoldoscillationsystemofinBaosteelismainlystudied，andtheoptimization，maintenanceandfaulttreatmentofthesystemareexpounded.

Keywords：Continuouscastingmachine;Moldoscillator;Electriccylinder;Asymmetricsinusoidalcurve

1概述

結(jié)晶器振動是連鑄機(jī)的重要組成部分，其對于鋼水的成型、脫殼，預(yù)防事故發(fā)生發(fā)揮著重要作用。隨著液壓伺服的發(fā)展，連鑄機(jī)結(jié)晶器振動裝置的傳動裝置從機(jī)械式到液壓式，控制精度和響應(yīng)速度到得了極大提高。當(dāng)前，伴隨著電動伺服技術(shù)的不斷進(jìn)步，電動缸振動技術(shù)趨于成熟，性能甚至優(yōu)于液壓振動。結(jié)晶器電動缸振動系統(tǒng)具有較好的同步性能，能夠精確的按照給定曲線振動，精度高，響應(yīng)迅速，維護(hù)方便等特點(diǎn)，耐溫耐濕，能較好地適應(yīng)連鑄生產(chǎn)時高溫高濕的惡劣環(huán)境條件，其應(yīng)用前景非常廣闊。

2結(jié)晶器振動原理

在生產(chǎn)實(shí)踐中，結(jié)晶器振動普遍采用的振動規(guī)律有正弦和非正弦。隨著電氣硬件和軟件技術(shù)水平的不斷提高，電動缸結(jié)晶器振動技術(shù)也能夠?qū)崿F(xiàn)正弦和非正弦等多種振動形式，滿足連鑄生產(chǎn)過程的需要。

2.1振動曲線形式

2.1.1正弦曲線

2.2兩種振動曲線比較

結(jié)晶器正弦與非正弦振動的優(yōu)缺點(diǎn)，可以結(jié)合圖1、圖2進(jìn)行比較，在相同的振動參數(shù)和周期內(nèi)，結(jié)晶器非正弦振動與正弦振動相比有以下好處：

（1）它突破了正弦振動的弊端，增大了曲線的調(diào)控幅度。一般情況下，通過調(diào)節(jié)振動頻率、振幅和曲線偏斜率進(jìn)行調(diào)控振動曲線的變化，使非正弦振動的參數(shù)發(fā)生相應(yīng)的變化，從而提高板坯質(zhì)量。

（2）在保持振動周期不變的條件下，正滑脫時間變長，負(fù)滑脫時間變短。這樣可以增加保護(hù)渣量，有利于結(jié)晶器與坯殼之間的潤滑，同時結(jié)晶器與坯殼相對運(yùn)動速度降低，能夠減小摩擦力，降低坯殼所承受的拉應(yīng)力，也就可以降低粘結(jié)漏鋼事故發(fā)生概率;負(fù)滑動時間變短，板坯表面振痕較淺，結(jié)晶器與坯殼相對運(yùn)動速度變大，坯殼所承受的壓應(yīng)力增大，坯殼脫模更加容易。

3寶鋼連鑄結(jié)晶器振動技術(shù)應(yīng)用

寶鋼股份煉鋼廠共有六臺雙流板坯連鑄機(jī)，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，比較典型的一號、五號和六號機(jī)組結(jié)晶器振動系統(tǒng)已由早期的機(jī)械偏心輪驅(qū)動方式改造成了電動缸振動;三號連鑄機(jī)結(jié)晶器采用短桿式液壓振動，短連桿沒有滑動機(jī)構(gòu)，每根振動連桿都由高精度的減磨軸承支撐，但其振動機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜;四號連鑄機(jī)投產(chǎn)時采用雙缸液壓直接振動，可形成正弦及非正弦波形，相對成熟，但維護(hù)也相當(dāng)麻煩，四號連鑄機(jī)組的結(jié)晶器振動也已經(jīng)改造成電動缸振動形式。

3.1結(jié)晶器電動缸振動系統(tǒng)概況

電動缸振動系統(tǒng)主要由操作箱，工控機(jī)，智能潤滑，振動臺，供電系統(tǒng)，邏輯控制PLC，運(yùn)動控制器，伺服驅(qū)動器，電動缸等設(shè)備組成，如圖3所示。

本電動缸振動裝置為雙片式結(jié)構(gòu)，主要由振動臺、導(dǎo)向板簧組件、緩沖裝置、電動缸、底座等。振動臺主要是承載結(jié)晶器本體，并為結(jié)晶器提供水路等工作條件;導(dǎo)向板簧組件是保持結(jié)晶器姿態(tài)平衡，使振動過程更加的平穩(wěn)，以利于降低結(jié)晶器液位波動幅度;電動缸每個角布置一個，共四臺，電動缸通過齒式聯(lián)軸器與底座和振動臺相連。整體結(jié)構(gòu)布局合理，檢修維護(hù)方便，電動缸本體帶有冷卻系統(tǒng)，以保證內(nèi)部伺服電機(jī)在良好的溫濕度環(huán)境條件下工作。

3.2電動缸控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

電動缸振動系統(tǒng)使用伺服驅(qū)動器驅(qū)動電動缸為整個振動平臺提供驅(qū)動動力。電動缸本體由伺服馬達(dá)和推桿構(gòu)成，推桿由滾柱絲桿組成，能適應(yīng)重載惡劣工況;伺服驅(qū)動器采用科爾摩根（Kollmorgen）高性能驅(qū)動器，四臺驅(qū)動器與伺服控制器之間通過光纖組成環(huán)網(wǎng)，并由伺服控制器進(jìn)行同步，運(yùn)動控制器與驅(qū)動器配合使電動缸按照給定的曲線和參數(shù)進(jìn)行振動?？刂撇糠职ㄉ衔粰C(jī)監(jiān)控，邏輯控制PLC和運(yùn)動控制器，上位機(jī)完成運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控、數(shù)據(jù)和相關(guān)趨勢的存儲，比如系統(tǒng)上電、斷電、使能、去使能、系統(tǒng)連接、斷開連接、起振、停振等信息都會進(jìn)行顯示和保存;邏輯控制PLC完成與主機(jī)系統(tǒng)的通訊和邏輯控制。系統(tǒng)框圖如圖4所示。

4系統(tǒng)維護(hù)及異常處理

電動缸結(jié)晶器振動系統(tǒng)總體維護(hù)比較方便，故障率低，運(yùn)行穩(wěn)定。同時結(jié)合系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)績，可以不斷優(yōu)化和完善，是系統(tǒng)越來越穩(wěn)定可靠。

4.1系統(tǒng)維護(hù)要點(diǎn)

日常維護(hù)主要關(guān)注機(jī)械結(jié)構(gòu)的潤滑和電動缸的冷卻，本結(jié)晶器振動系統(tǒng)采用的是獨(dú)立的干油智能潤滑，由于結(jié)晶器系統(tǒng)在工作時處于高頻振動過程，對潤滑的要求較高，因此，智能潤滑系統(tǒng)對于結(jié)晶器不同部位采用不同的加油時間間隔，并實(shí)時對不同加油部位的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控;電動缸冷卻采用干燥的壓縮空氣，以保證伺服驅(qū)動系統(tǒng)的溫度平衡和良好的振動效果。維護(hù)人員可以利用系統(tǒng)存儲的實(shí)時和歷史運(yùn)行溫度、電流、位移等參數(shù)的跟蹤，通過分析獲知設(shè)備狀態(tài)的良好與否，加強(qiáng)預(yù)防狀態(tài)的維護(hù)，避免設(shè)備故障的出現(xiàn)或擴(kuò)大化。

4.2典型異常情況處理

系統(tǒng)運(yùn)行時難免遇到各種各樣的問題，有些是不影響系統(tǒng)正常運(yùn)行警告，有些可能是造成系統(tǒng)停機(jī)的故障。這里只闡述一個典型的四個驅(qū)動器其中之一故障時的典型情況，在生產(chǎn)實(shí)踐中具有重要意義。根據(jù)該系統(tǒng)的特點(diǎn)，由一個運(yùn)動控制器帶動四個驅(qū)動器來進(jìn)行振動工作的，加之機(jī)械結(jié)構(gòu)固有特性，當(dāng)其中一臺驅(qū)動器故障無法使用時，可以采取系統(tǒng)優(yōu)化措施，甩開其中報(bào)錯的驅(qū)動器，采用三個電動缸的振動方式來保證生產(chǎn)，不至于產(chǎn)生偏振，造成停產(chǎn)事故的發(fā)生，進(jìn)一步發(fā)揮該系統(tǒng)的優(yōu)越性。以2#驅(qū)動器故障為例，我們可以通過系統(tǒng)參數(shù)的優(yōu)化和光纖環(huán)網(wǎng)的重新配置，將2#故障的驅(qū)動器與其他三個驅(qū)動器隔離，由三個驅(qū)動器來保障生產(chǎn)的繼續(xù)進(jìn)行。出現(xiàn)異常時隔離之后的框圖如圖5所示。

5結(jié)語

結(jié)晶器電動缸振動技術(shù)優(yōu)越的性能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，體現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保的綠色發(fā)展理念，符合寶鋼環(huán)境保護(hù)的需求。寶鋼煉鋼廠大膽嘗試新技術(shù)并不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，積極進(jìn)行系統(tǒng)升級，目前已有三臺連鑄機(jī)進(jìn)行了結(jié)晶器電動缸振動系統(tǒng)的升級改造，維護(hù)成本可控，經(jīng)濟(jì)效果明顯，運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定。

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