結晶器電動缸振動技術寶鋼股份連鑄機的應用研究

丁振華

摘要：在研究了結晶器振動基本原理的基礎上，對正弦和非正弦振動曲線的優缺點進行了分析，重點研究了結晶器電動缸振動系統在寶鋼的應用，并對系統優化、維護和異常處理進行闡述。

關鍵詞：連鑄機;結晶器振動;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

結晶器振動是連鑄機的重要組成部分，其對于鋼水的成型、脫殼，預防事故發生發揮著重要作用。隨著液壓伺服的發展，連鑄機結晶器振動裝置的傳動裝置從機械式到液壓式，控制精度和響應速度到得了極大提高。當前，伴隨著電動伺服技術的不斷進步，電動缸振動技術趨于成熟，性能甚至優于液壓振動。結晶器電動缸振動系統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，響應迅速，維護方便等特點，耐溫耐濕，能較好地適應連鑄生產時高溫高濕的惡劣環境條件，其應用前景非常廣闊。

2結晶器振動原理

在生產實踐中，結晶器振動普遍采用的振動規律有正弦和非正弦。隨著電氣硬件和軟件技術水平的不斷提高，電動缸結晶器振動技術也能夠實現正弦和非正弦等多種振動形式，滿足連鑄生產過程的需要。

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

結晶器正弦與非正弦振動的優缺點，可以結合圖1、圖2進行比較，在相同的振動參數和周期內，結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，增大了曲線的調控幅度。一般情況下，通過調節振動頻率、振幅和曲線偏斜率進行調控振動曲線的變化，使非正弦振動的參數發生相應的變化，從而提高板坯質量。

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

3寶鋼連鑄結晶器振動技術應用

寶鋼股份煉鋼廠共有六臺雙流板坯連鑄機，經過幾十年的發展，比較典型的一號、五號和六號機組結晶器振動系統已由早期的機械偏心輪驅動方式改造成了電動缸振動;三號連鑄機結晶器采用短桿式液壓振動，短連桿沒有滑動機構，每根振動連桿都由高精度的減磨軸承支撐，但其振動機構較為復雜;四號連鑄機投產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，但維護也相當麻煩，四號連鑄機組的結晶器振動也已經改造成電動缸振動形式。

3.1結晶器電動缸振動系統概況

電動缸振動系統主要由操作箱，工控機，智能潤滑，振動臺，供電系統，邏輯控制PLC，運動控制器，伺服驅動器，電動缸等設備組成，如圖3所示。

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

3.2電動缸控制系統實現

電動缸振動系統使用伺服驅動器驅動電動缸為整個振動平臺提供驅動動力。電動缸本體由伺服馬達和推桿構成，推桿由滾柱絲桿組成，能適應重載惡劣工況;伺服驅動器采用科爾摩根（Kollmorgen）高性能驅動器，四臺驅動器與伺服控制器之間通過光纖組成環網，并由伺服控制器進行同步，運動控制器與驅動器配合使電動缸按照給定的曲線和參數進行振動。控制部分包括上位機監控，邏輯控制PLC和運動控制器，上位機完成運行狀態的監控、數據和相關趨勢的存儲，比如系統上電、斷電、使能、去使能、系統連接、斷開連接、起振、停振等信息都會進行顯示和保存;邏輯控制PLC完成與主機系統的通訊和邏輯控制。系統框圖如圖4所示。

4系統維護及異常處理

電動缸結晶器振動系統總體維護比較方便，故障率低，運行穩定。同時結合系統運行的實績，可以不斷優化和完善，是系統越來越穩定可靠。

4.1系統維護要點

日常維護主要關注機械結構的潤滑和電動缸的冷卻，本結晶器振動系統采用的是獨立的干油智能潤滑，由于結晶器系統在工作時處于高頻振動過程，對潤滑的要求較高，因此，智能潤滑系統對于結晶器不同部位采用不同的加油時間間隔，并實時對不同加油部位的狀態進行監控;電動缸冷卻采用干燥的壓縮空氣，以保證伺服驅動系統的溫度平衡和良好的振動效果。維護人員可以利用系統存儲的實時和歷史運行溫度、電流、位移等參數的跟蹤，通過分析獲知設備狀態的良好與否，加強預防狀態的維護，避免設備故障的出現或擴大化。

4.2典型異常情況處理

系統運行時難免遇到各種各樣的問題，有些是不影響系統正常運行警告，有些可能是造成系統停機的故障。這里只闡述一個典型的四個驅動器其中之一故障時的典型情況，在生產實踐中具有重要意義。根據該系統的特點，由一個運動控制器帶動四個驅動器來進行振動工作的，加之機械結構固有特性，當其中一臺驅動器故障無法使用時，可以采取系統優化措施，甩開其中報錯的驅動器，采用三個電動缸的振動方式來保證生產，不至于產生偏振，造成停產事故的發生，進一步發揮該系統的優越性。以2#驅動器故障為例，我們可以通過系統參數的優化和光纖環網的重新配置，將2#故障的驅動器與其他三個驅動器隔離，由三個驅動器來保障生產的繼續進行。出現異常時隔離之后的框圖如圖5所示。

5結語

結晶器電動缸振動技術優越的性能和結構特點，體現了節能環保的綠色發展理念，符合寶鋼環境保護的需求。寶鋼煉鋼廠大膽嘗試新技術并不斷總結經驗，積極進行系統升級，目前已有三臺連鑄機進行了結晶器電動缸振動系統的升級改造，維護成本可控，經濟效果明顯，運行狀態穩定。

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