液压伺服控制技术在小方坯连铸机液压剪机上的研究与应用.pdf

现代机械2012年第6則
液压伺服控制技术在小方坯连铸机液压剪机上的研究与应用
张勇,刘平,陈杰,曾光明
(贵州大学机械工程学院,贵州责阳旧55000
摘要:通过对某特钢厂的小方坯逹铸机液压剪机在使用过程中遇到的实际问题进行研究与分析,同时,结合液压伺服控制
系统的特点,将其运用在液压剪机上,使液压剪机的性能显著提高,从而保证了铸坯质量,满足生产要求。
关键词:拉坯速度·坯质量液压剪杌一液压伺服系统
中图分类号:TY3411P273.文献标识码:B文章编号:1002-6886(2012)06-0074-03
Resarch and Application of Hydraulic Servo Control Technique in Hydraulic Shear of Billet Continuous Caster
ZHANG Yong, DU Ping, CHEN Jie, ZENG Guangming
Abstract Based on hydraulic shear in the use of the practical problems encountered in the process of research and analysis in one
special steel mill. moreover, combined with the characteristics of h raulic servo control system, hydraulic servo control system was used
to hydraulic shear so as to have signficant improvement on performance of hydraulic shear, thereby ensure the quality of casting billet
meet the requirements of production
Key words: casting speed quality of casting billet; hydraulic shear; hydraulic servo system
在剪切钢坯的过程中造成拉速波动的原因进行分析和研
究,对液压剪机的行走控制系统进行改造,完善了设备性
0引言
能,提高设备自动化程度和钢坯质量。
连铸机的生产中拉坏速度(以下简称拉速)的稳定是
锛坏质量的棊础保证,也是衡量炼钢厂综合管控水平的蚕1液压剪机的工作原理
要标志。拉速不稳定会影响铸坯质量,使铸坯表面缺陷、
液压剪机因其相较火焇切割机在金属收得率、节能
内部缺陷和形状缺陷发生的几率增高,同时还易造成溢环保方面有明显的优势,因此被较广泛地用于小方坯连铸
钢、漏钢、断浇等生产事故,限制连铸机产能发挥,使生产机上,液压剪机工作示意图见图1,当上位机(定尺系统
成本升高2。因此,连铸生产操作时要尽量保证“三恒定”发出剪切信号后,剪切液压缸上升,开始剪切钢坯,同时电
即“恒定的液面、恒定的温度、恒定的拉速”,其中恒定的拉磁换向阅线圈B得电,使得横移液压缸通入固定压力(由
速益处如下:
减压阀设定)的压力油,推动剪机前进以平衡剪切过程中
1)二冷配水一般都是随着拉速变化的,当拉速波动所受到的阻力。钢坯被剪机剪断后,加载阀线圈得电,横
时水量也随之作相应调整,但是由于调整滞后的特点会影移液压缸通入系统最高压力,推动剪机快速前进,送出被
响钢坯的凝固进程。
2)再好的结晶器液面自动控制系统,在拉速波动时,
液面也会随之波动,实践证明,拉速在±0.01m/min幅度
内波动,结晶器液面最大波动可达±15m,影响钢坯表面
て
质量:如振痕深度、表面夹渣、表面叫坑等。
3)拉速波动过大时,会造成结晶器坯壳在拉坏方向
LUBEX
上不均匀,容易拉断漏钢。
4)拉速波动过大时,对坯壳与结晶器铜管接角触状况
L.结品器;2拉坯矫直机;3.钢坯;4.剪机;5.剪切液压缸:6.轨道:
7.横移液缸;8电磁换向阀;9.加载阀;10.液控减压;1.溢流;
也会产生影响,影响保护渣的润滑,造成粘接漏钢。
:-钢坯速;-剪机行走速度
因此,本文针对某特钢厂的小方坯连铸机液压剪机
图1剪机工作示意图
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剪断的钢坯,同时剪切液压缸下降,当剪切液压缸下降回控电液速度伺服闭环控制系统,势必能消除剪切过程中剪
原始位后,横移液压缸电磁换向阀线圈A得电,使剪机快机对钢坯拉速的影响。示意图见图3。
速返回原位,准备下一次剪切。
2使用过程中遇到的问题
在生产过程中,剪机在剪切钢坯时会造成结晶器内
液位产生波动,这就无法达到连铸机恒拉速恒液位的生产
要求,影响铸坯的质量,严重时甚至会导致溢钢或漏钢事
故,造成断浇,严重影响炼钢厂的生产运行,造成的结晶器
1.结晶器:2.拉坯矫直机;3.钢坯;4.剪机;5.剪切液压缸;6.轨道
液位波动及表面缺陷(卷渣)的钢坯见图2。
7.横移液压缸;8.何服;9伺服放大器;10剪机速度传感器
11.钢坯速度传感器;12.溢流阀;-钢坏拉速;剪机行走速度
图3横移伺服系工作示意图
在该系统工作时,由安装在拉坯矫直机的辊子上的
速度传感器采集钢坯的实际水平移动速度V作为剪机横
移小车速度闭环控制系统的给定,同时,由安装在剪机走
轮上的速度传感器检测剪机横移小车的水平移动速度V2
(a)红色为结晶器液位曲线
并转换成反馈电压信号,反馈回伺服放大器的输人端
与输入信号电压4相比较,得出的偏差信号U.由何服放
大器放大后,以电流信号1的形式向电液伺服阀输出,通
过电液伺服阀控制进入横移小车油缸的流量(伺服阀的开
口增大或减小),使横移小车的速度调整到与输人电压相
匹配的数值,致使速度误差接近为零。同时,当外部载荷变
化时,同样通过伺服阀控制进入油缸液压油流量来控制横
移小车速度达到给定值。这样就保证了在剪切过程中剪机
(b)铸坯表面缺陷
的行走速度和钢坯的拉速同步,即避免了剪机在剪切钢坯
图2
时产生的拉速波动。其控制回路框图及各环节传递函数见
图4。系统开环传递函数:
经过长期的观察和分析,结晶器内液位产生波动的
K, K I/Ae
原因是:剪机在剪切钢坯的过程中使拉速产生了变化。究
W(s)
其根本原因:人工预先设定横移液压缸先导减压阀的压力
26,
26
来消除剪机对钢坯的作用力的工作方式无法满足生产要
伺服
横移液压缸
放大器
剪机
求,由于行走轨道的磨损、氧化锈蚀以及剪机在頭切钢环圖???ー26??2
时掉落的氧化铁皮和车轮润滑等原因,都会造成剪机行走
的滚动摩擦阻力产生变化,且滚动摩擦阻力还与横移小车
测速电机
的速度有关。所以在该方式下不能保证剪切不对钢坯拉
速造成影响。
K1.放大器增益;Kv问服阀增益;伺服阀宽;∈伺服阀的阻尼系数
ok、ま液压谐振率及阻尼系数;K测速电机增益:.输入信号电压;
3解决方案
反馈信号电压;U.偏差信号电压
图4横移伺服系统控制回路框图
要使剪机在剪切钢坯的过程中保持钢坯拉速稳定,4结论
这就需要控制剪机在剪切钢坯时剪机的行走速度使其与
钢坯的拉速一致。根据动量守恒定律