结晶器电动缸振动技术宝钢股份连铸机的应用研究

丁振华

摘要：在研究了结晶器振动基本原理的基础上，对正弦和非正弦振动曲线的优缺点进行了分析，重点研究了结晶器电动缸振动系统在宝钢的应用，并对系统优化、维护和异常处理进行阐述。

关键词：连铸机;结晶器振动;电动缸;非对称正弦曲线

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

Keywords：Continuouscastingmachine;Moldoscillator;Electriccylinder;Asymmetricsinusoidalcurve

1概述

结晶器振动是连铸机的重要组成部分，其对于钢水的成型、脱壳，预防事故发生发挥着重要作用。随着液压伺服的发展，连铸机结晶器振动装置的传动装置从机械式到液压式，控制精度和响应速度到得了极大提高。当前，伴随着电动伺服技术的不断进步，电动缸振动技术趋于成熟，性能甚至优于液压振动。结晶器电动缸振动系统具有较好的同步性能，能够精确的按照给定曲线振动，精度高，响应迅速，维护方便等特点，耐温耐湿，能较好地适应连铸生产时高温高湿的恶劣环境条件，其应用前景非常广阔。

2结晶器振动原理

在生产实践中，结晶器振动普遍采用的振动规律有正弦和非正弦。随着电气硬件和软件技术水平的不断提高，电动缸结晶器振动技术也能够实现正弦和非正弦等多种振动形式，满足连铸生产过程的需要。

2.1振动曲线形式

2.1.1正弦曲线

2.2两种振动曲线比较

结晶器正弦与非正弦振动的优缺点，可以结合图1、图2进行比较，在相同的振动参数和周期内，结晶器非正弦振动与正弦振动相比有以下好处：

（1）它突破了正弦振动的弊端，增大了曲线的调控幅度。一般情况下，通过调节振动频率、振幅和曲线偏斜率进行调控振动曲线的变化，使非正弦振动的参数发生相应的变化，从而提高板坯质量。

（2）在保持振动周期不变的条件下，正滑脱时间变长，负滑脱时间变短。这样可以增加保护渣量，有利于结晶器与坯壳之间的润滑，同时结晶器与坯壳相对运动速度降低，能够减小摩擦力，降低坯壳所承受的拉应力，也就可以降低粘结漏钢事故发生概率;负滑动时间变短，板坯表面振痕较浅，结晶器与坯壳相对运动速度变大，坯壳所承受的压应力增大，坯壳脱模更加容易。

3宝钢连铸结晶器振动技术应用

宝钢股份炼钢厂共有六台双流板坯连铸机，经过几十年的发展，比较典型的一号、五号和六号机组结晶器振动系统已由早期的机械偏心轮驱动方式改造成了电动缸振动;三号连铸机结晶器采用短杆式液压振动，短连杆没有滑动机构，每根振动连杆都由高精度的减磨轴承支撑，但其振动机构较为复杂;四号连铸机投产时采用双缸液压直接振动，可形成正弦及非正弦波形，相对成熟，但维护也相当麻烦，四号连铸机组的结晶器振动也已经改造成电动缸振动形式。

3.1结晶器电动缸振动系统概况

电动缸振动系统主要由操作箱，工控机，智能润滑，振动台，供电系统，逻辑控制PLC，运动控制器，伺服驱动器，电动缸等设备组成，如图3所示。

本电动缸振动装置为双片式结构，主要由振动台、导向板簧组件、缓冲装置、电动缸、底座等。振动台主要是承载结晶器本体，并为结晶器提供水路等工作条件;导向板簧组件是保持结晶器姿态平衡，使振动过程更加的平稳，以利于降低结晶器液位波动幅度;电动缸每个角布置一个，共四台，电动缸通过齿式联轴器与底座和振动台相连。整体结构布局合理，检修维护方便，电动缸本体带有冷却系统，以保证内部伺服电机在良好的温湿度环境条件下工作。

3.2电动缸控制系统实现

电动缸振动系统使用伺服驱动器驱动电动缸为整个振动平台提供驱动动力。电动缸本体由伺服马达和推杆构成，推杆由滚柱丝杆组成，能适应重载恶劣工况;伺服驱动器采用科尔摩根（Kollmorgen）高性能驱动器，四台驱动器与伺服控制器之间通过光纤组成环网，并由伺服控制器进行同步，运动控制器与驱动器配合使电动缸按照给定的曲线和参数进行振动。控制部分包括上位机监控，逻辑控制PLC和运动控制器，上位机完成运行状态的监控、数据和相关趋势的存储，比如系统上电、断电、使能、去使能、系统连接、断开连接、起振、停振等信息都会进行显示和保存;逻辑控制PLC完成与主机系统的通讯和逻辑控制。系统框图如图4所示。

4系统维护及异常处理

电动缸结晶器振动系统总体维护比较方便，故障率低，运行稳定。同时结合系统运行的实绩，可以不断优化和完善，是系统越来越稳定可靠。

4.1系统维护要点

日常维护主要关注机械结构的润滑和电动缸的冷却，本结晶器振动系统采用的是独立的干油智能润滑，由于结晶器系统在工作时处于高频振动过程，对润滑的要求较高，因此，智能润滑系统对于结晶器不同部位采用不同的加油时间间隔，并实时对不同加油部位的状态进行监控;电动缸冷却采用干燥的压缩空气，以保证伺服驱动系统的温度平衡和良好的振动效果。维护人员可以利用系统存储的实时和历史运行温度、电流、位移等参数的跟踪，通过分析获知设备状态的良好与否，加强预防状态的维护，避免设备故障的出现或扩大化。

4.2典型异常情况处理

系统运行时难免遇到各种各样的问题，有些是不影響系统正常运行警告，有些可能是造成系统停机的故障。这里只阐述一个典型的四个驱动器其中之一故障时的典型情况，在生产实践中具有重要意义。根据该系统的特点，由一个运动控制器带动四个驱动器来进行振动工作的，加之机械结构固有特性，当其中一台驱动器故障无法使用时，可以采取系统优化措施，甩开其中报错的驱动器，采用三个电动缸的振动方式来保证生产，不至于产生偏振，造成停产事故的发生，进一步发挥该系统的优越性。以2#驱动器故障为例，我们可以通过系统参数的优化和光纤环网的重新配置，将2#故障的驱动器与其他三个驱动器隔离，由三个驱动器来保障生产的继续进行。出现异常时隔离之后的框图如图5所示。

5结语

结晶器电动缸振动技术优越的性能和结构特点，体现了节能环保的绿色发展理念，符合宝钢环境保护的需求。宝钢炼钢厂大胆尝试新技术并不断总结经验，积极进行系统升级，目前已有三台连铸机进行了结晶器电动缸振动系统的升级改造，维护成本可控，经济效果明显，运行状态稳定。

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