板坯連鑄機(jī)的現(xiàn)代化高效性技術(shù)改造

1、板坯連鑄機(jī)的現(xiàn)代化高效性技術(shù)改造管理提醒：本帖被 ez-wzx 從 鋼鐵新聞 移動到本區(qū)(2010-03-10)市場競爭是無情的，只有提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，才能在市場上立于不敗之地?，F(xiàn)代化技術(shù)改造主要是要提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，提高操作靈活性，降低工人勞動強(qiáng)度，尤其重要的就是要提高產(chǎn)品質(zhì)量。連鑄高效化已經(jīng)成為推動我國鋼鐵工業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的重大技術(shù)，越來越多的企業(yè)正在進(jìn)行高效連鑄的技改工作。連鑄機(jī)的組成連鑄機(jī)是一種高質(zhì)、高效、低耗的鑄錠設(shè)備。在國內(nèi)外，冶金企業(yè)中發(fā)展和應(yīng)用較快較廣。連鑄機(jī)的重要組成如圖1所示。板坯連鑄機(jī)技術(shù)改造連鑄機(jī)的改造主要是通過一些新的技術(shù)來對鑄機(jī)進(jìn)行改造以此來達(dá)到連鑄的

2、現(xiàn)代化高效性和提高產(chǎn)品質(zhì)量目的。1 板坯連鑄機(jī)滑動水口液壓傳動系統(tǒng)（1）滑動水口概述板坯連鑄機(jī)中的中間包是連鑄生產(chǎn)線上的重要設(shè)備。滑動水口是安裝在中間包底部用來控制鋼液從中間包流到結(jié)晶器的流量。液壓滑動水口克服了塞棒工作時出現(xiàn)的斷裂、熔融、變形、鋼流關(guān)不住等故障。（2）滑動水口液壓傳動系統(tǒng)工作原理滑動水口液壓傳動系統(tǒng)最終可以實現(xiàn)自動的現(xiàn)代化控制，只有高自動化水平的工廠才能以低成本來實現(xiàn)高質(zhì)量產(chǎn)品的生產(chǎn)。同時達(dá)到生產(chǎn)的高效性和降低工人勞動強(qiáng)度的目的?；瑒铀谝簤簜鲃酉到y(tǒng)的自動控制是利用液位檢測信號和水口實際位置的位置檢測信號與設(shè)定值相比較所產(chǎn)生的誤差來控制滑動水口驅(qū)動液壓缸動作，自動調(diào)節(jié)滑動水口

3、開度的大小以調(diào)節(jié)鋼液流量，實現(xiàn)隨動控制。其工作流程如圖2。根據(jù)滑動水口液壓傳動系統(tǒng)其工作流程圖可以設(shè)計出滑動水口液壓系統(tǒng)如圖3。如當(dāng)DT2通電?；瑒铀陂_啟時的主油路如下：進(jìn)油路壓力源P換向閥右位（液控單向閥2、3K口）伺服閥右位液控單向閥2節(jié)流閥5單向閥8液壓缸右腔，活塞左移，滑動水口開啟；回油路液壓缸左腔濾油器13單向閥10單向閥7液控單向閥3伺服閥右位油箱?；瑒铀陉P(guān)閉時的主油路是：壓力源P換向閥右位（液控單向閥2、3K口）伺服閥左位液控單向閥3節(jié)流閥6單向閥11液壓缸左腔，活塞右移，滑動水口關(guān)閉；回油路液壓缸右腔濾油器12單向閥9單向閥4液控單向閥2伺服閥左位油箱。在油路中，還應(yīng)裝有液

4、壓檢測器與位置檢測器，液壓檢測器用來傳遞結(jié)晶器中鋼水的實際位置再與初始液位設(shè)定進(jìn)行比較放大后輸入液位調(diào)節(jié)器中。位置檢測器則用來傳遞液壓缸實際位置再與滑動水口開度設(shè)定比較放大后輸入到開口調(diào)節(jié)器，最終向伺服閥輸入信號。這樣來實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)滑動水口開度的大小。2 板坯連鑄機(jī)液壓振動液壓振動技術(shù)是近些年來開發(fā)的新技術(shù)，它具有機(jī)械振動所沒有的優(yōu)越性，目前已在現(xiàn)代化高效的大型板坯連鑄機(jī)振動裝置上得到了普遍的采用。（1）連鑄機(jī)結(jié)晶器振動概述在連鑄技術(shù)的發(fā)展過程中，只有采用了結(jié)晶器振動裝置后，連鑄才能成功。結(jié)晶器振動的目的是防止拉坯時坯殼與結(jié)晶器粘結(jié)，同時獲得良好的鑄坯表面，即結(jié)晶器向上運動時，會減少新生的坯殼

5、與銅壁產(chǎn)生粘著，以此防止坯殼受到較大的應(yīng)力，使鑄坯表面出現(xiàn)裂紋；而當(dāng)結(jié)晶器向下運動時，借助摩擦，在坯殼上施加一定的壓力，愈合結(jié)晶器上升時拉出的裂痕，這就要求向下運動的速度大于拉坯速度，形成負(fù)滑脫。機(jī)械式的振動裝置由直流電動機(jī)驅(qū)動，通過萬向聯(lián)軸器，分兩端傳動兩個蝸輪減速機(jī)，其中一端裝有可調(diào)節(jié)軸套，蝸輪減速機(jī)后面再通過萬向聯(lián)軸器，連接兩個滾動軸承支持的偏心軸，在每個偏心輪處裝有帶滾動軸承的曲柄，并通過帶橡膠軸承的振動連桿支撐振動臺，產(chǎn)生振動。機(jī)械振動一般采用正弦曲線振動，振動波形、振幅固定不變。液壓振動技術(shù)采用液壓系統(tǒng)作為振動源，具有控制精度高、調(diào)整靈活、在線設(shè)備體積小、重量輕、維護(hù)簡單等特點，它

6、不僅能滿足高頻振動的要求，消除電機(jī)，減速器傳動中由于沖擊負(fù)載所造成的電機(jī)燒損和減速器損壞等問題，更主要的是它可以根據(jù)工藝條件的要求任意改變振動波形，控制負(fù)滑動速度與負(fù)滑動時間，改善結(jié)晶器與鑄坯之間的潤滑和脫模，減少粘結(jié)性漏鋼事故；同時可降低高拉速條件下的振動頻率，減少機(jī)構(gòu)磨損。（2）液壓振動原理液壓振動工作流程如圖4所示。液壓振動的動力裝置為液壓油源，它作為動力源向振動液壓缸提供穩(wěn)定壓力和流量的油液。液壓振動的核心控制裝置為振動伺服閥。振動伺服閥靈敏度極高，油源提供動力如有波動，伺服閥的動作就會失真，造成振動時運動不平穩(wěn)和振動波形失真。為此，要在系統(tǒng)中設(shè)置蓄能器以吸收各類波動和沖擊，保證整個系

7、統(tǒng)的壓力穩(wěn)定。正弦和非正弦曲線振動靠振動伺服閥控制，而振動伺服閥的控制信號來自曲線生成器，主控室的計算機(jī)通過PLC控制曲線生成器設(shè)定振動曲線(同時也設(shè)定振幅和頻率)。曲線生成器通過液壓缸傳來的位置反饋信號來修正振幅和頻率。經(jīng)過修正的振動曲線信號轉(zhuǎn)換成電信號來控制伺服閥。只要改變曲線生成器即可改變振動波形、振幅和頻率。曲線生成器輸入信號的波形、振幅和頻率可在線任意設(shè)定，設(shè)定好的振動曲線信號傳給伺服閥，伺服閥即可控制振動液壓缸按設(shè)定參數(shù)振動。在軟件編程中，同時還可以設(shè)置多種報警和保護(hù)措施以避免重大事故的發(fā)生。這種在線任意調(diào)整振動波形、振幅和頻率是機(jī)械振動所實現(xiàn)不了的。根據(jù)液壓振動系統(tǒng)其工作流程圖可

8、以設(shè)計出液壓伺服控制系統(tǒng)如圖5。在圖5所示的系統(tǒng)中，伺服閥是系統(tǒng)的核心所在，用于控制液壓缸運動的方向與速度。伺服閥的進(jìn)、出油口回路上接有4個截止閥通過手動關(guān)閉，用于在維修時將伺服閥與油路隔離。進(jìn)回油路上有2個小型蓄能器，用于進(jìn)一步吸收流量脈動，同時可以提高伺服液壓缸開始動作時的響應(yīng)速度。圖中的兩個溢流閥是作為安全閥來用的。在回路中，還應(yīng)裝有位置傳感器與壓力傳感器，用于實現(xiàn)反饋控制。過濾器精度達(dá)3m，保證了伺服閥對油源清潔度的要求。并應(yīng)設(shè)置了多個測壓接頭，便于故障的查找。振動臺液壓缸是一種特殊的液壓缸，內(nèi)部應(yīng)裝有位置傳感器。由于振動缸處在高溫、多塵、潮濕惡劣的環(huán)境中，所以缸內(nèi)還應(yīng)設(shè)計壓縮空氣通道

9、，進(jìn)行液壓缸的冷卻和吹掃。振動伺服液壓缸結(jié)構(gòu)上應(yīng)是典型的雙桿雙作用對稱缸，因為雙桿雙作用缸具有動態(tài)控制性能好，缸工作容腔小、剛度高、伺服控制閥塊可直接安裝在振動液壓缸缸體上等特點，也因為這樣有利于提高液壓系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)性。此外，雙桿雙作用缸還具有短行程、導(dǎo)向密封面長的特點。最后，由于要求伺服液壓缸在起動過程中反應(yīng)靈敏，因此應(yīng)選用摩擦阻力小，密封效果好的密封件，保證伺服液壓缸工作平穩(wěn)。與機(jī)械振動相比，板坯連鑄機(jī)的液壓振動裝置具有一系列優(yōu)點：振動力由兩點傳入結(jié)晶器，傳力均勻；在高頻振動時運動平穩(wěn)，高頻和低頻振動時不失真，振動導(dǎo)向準(zhǔn)確度高；結(jié)構(gòu)緊湊簡單，傳遞環(huán)節(jié)少，與結(jié)晶器對中調(diào)整方便，維護(hù)也方便；

10、采用高可靠性和高抗干擾能力的PLC控制，可長期保證穩(wěn)定的振動波形；可改變振動曲線，并可在線設(shè)定振動波形等，增加了連鑄機(jī)可澆鑄的鋼種；改善鑄坯表面與結(jié)晶器銅壁的接觸狀態(tài)，提高鑄坯表面質(zhì)量并減少粘結(jié)漏鋼。在快速澆鑄中要求提高結(jié)晶器振動裝置的頻率，同時，為提高產(chǎn)品質(zhì)量，要求采用各種不同的振動波形。而液壓伺服振動裝置的主要優(yōu)點正是能夠精確連續(xù)地改變振動波形、振幅和振動頻率。所以，液壓伺服振動技術(shù)將是板坯連鑄振動技術(shù)的一個發(fā)展趨勢。3 高效連鑄的核心技術(shù)結(jié)晶器技術(shù)眾所周知，結(jié)晶器是連鑄機(jī)的“心臟”，國內(nèi)外各種高速連鑄技術(shù)的開發(fā)均以結(jié)晶器為中心來展開，高效連鑄的結(jié)晶器技術(shù)，同常規(guī)連鑄相比，高速連鑄結(jié)晶器主

11、要在以下三個方面進(jìn)行突破。（1）增加銅管長度高拉速條件下，為加速結(jié)晶器內(nèi)鋼水的凝固，延長一冷段是直接有效的措施。如奧地利VAI公司的普通結(jié)晶器的800mm增加到1000mm，盧森堡PaulWurth公司的高速結(jié)晶器長度由700mm延長至1000mm，連鑄技術(shù)國家工程研究中心(以下簡稱連鑄中心)研制的連續(xù)錐度結(jié)晶器長度由700mm增至1000mm，冶金設(shè)備研究院開發(fā)的GS型曲面結(jié)晶器長度由700mm加至1000mm等。（2）提高冷卻強(qiáng)度為改善結(jié)晶器的傳熱效果，確保結(jié)晶器出口具有足夠的厚度，一般采用減少銅管與水套的間隙、增加冷卻水流速、減薄銅管壁厚、開發(fā)結(jié)晶器導(dǎo)熱性能高的材質(zhì)等措施來提高一冷強(qiáng)度。

12、如意大利Danieli公司的Danam1結(jié)晶器銅管壁厚為11mm冷卻水壓12×105Pa、結(jié)晶器材質(zhì)是Cu2Cr2Zr，美國Rokop公司的拋物線結(jié)晶器不銹鋼水套的間隙是常規(guī)的一半等。（3）采用連續(xù)錐度多錐度銅管拉速提高后，結(jié)晶器幾何形狀需適應(yīng)鑄坯的凝固收縮，從而使鑄坯和模壁始終盡可能地接觸良好，抑制氣隙產(chǎn)生，傳熱增加且均勻穩(wěn)定，角部坯殼能和中部坯殼一樣均勻地生長，結(jié)晶器銅管多采用連續(xù)錐度或多錐度來滿足這些要求。如瑞典Concast公司的Convex，德國Demag公司的拋物線錐度結(jié)晶器，PaulWurth的高速結(jié)晶器，連鑄中心的連續(xù)錐度結(jié)晶器，GS型曲面結(jié)晶器等均采用了此技術(shù)。以上

13、述技術(shù)為核心開發(fā)的高速結(jié)晶器，可顯著地提高拉速，如Convex可提高拉速50%100%，Danam1提高54%，Diamold、連續(xù)錐度結(jié)晶器以及Demag、PaulWurth和Rokop的高速結(jié)晶器等均提速50%以上。4 在線快速調(diào)厚調(diào)寬的零號扇形段厚板鋼種的鑄坯和常規(guī)板坯不同點之一就是前者批量小，后者批量大，由于很多厚板鋼種都是高級鋼種，成分差異大，質(zhì)量要求高，再加上批量小，則各鋼種之間均不能連澆(因為連澆后的交接坯變成廢坯，使金屬利用率降低，成本提高)。傳統(tǒng)板坯連鑄機(jī)如果澆熱軋帶鋼鑄坯，在不改變厚度時，結(jié)晶器可以熱狀態(tài)在線調(diào)寬，改變厚度時將結(jié)晶器和零號扇形段一起吊走更換，才能開始澆注。澆

14、注厚板鋼種時，若調(diào)整寬度，當(dāng)板坯厚度較薄時，可停機(jī)在線調(diào)整結(jié)晶器寬度，當(dāng)板坯厚度較厚，零號段需調(diào)寬或者板坯需要調(diào)整厚度時均需要將結(jié)晶器和零號扇形段一起吊走更換，才能夠重新澆鑄。在線快速調(diào)厚調(diào)寬的結(jié)晶器用在高速板坯連鑄機(jī)上，與之相適應(yīng)地又開發(fā)了能夠快速調(diào)厚、調(diào)寬的零號扇形段。這樣，澆注不同厚度的板坯時，整個連鑄機(jī)的輥縫才能夠快速得到調(diào)節(jié)，而不用整體更換任何設(shè)備，從而減少了重新對弧的工序，減少了作業(yè)時間，提高了板坯連鑄機(jī)的作業(yè)率。在線快速調(diào)厚、調(diào)寬的零號扇形段是與在線快速調(diào)厚調(diào)寬的結(jié)晶器相配合的，與傳統(tǒng)的零號扇形段相比，結(jié)構(gòu)上有很大變化。其主體結(jié)構(gòu)和二冷區(qū)機(jī)械夾緊扇形段類似，主要由帶輥子的內(nèi)弧框架

15、，外弧框架，蝸輪蝸桿傳動的四個導(dǎo)向柱，夾緊用碟形彈簧組等構(gòu)成。最大的區(qū)別之一在于新的零號扇形段的窄邊設(shè)有調(diào)寬裝置及其傳動裝置，這些結(jié)構(gòu)和結(jié)晶器調(diào)寬裝置類似，不同點在于結(jié)晶器窄邊是個整體，而零號段窄邊為分段式，兩者均用電動方式進(jìn)行調(diào)寬，其內(nèi)腔尺寸是一致的。另一個大的區(qū)別在于，這種零號扇形段的調(diào)厚傳動裝置與二冷扇形段差別較大，二冷扇形段的調(diào)厚(調(diào)整輥子開口度)裝置的傳動裝置與本體設(shè)備是脫開的，設(shè)置在固定的基礎(chǔ)上，由電機(jī)驅(qū)動，可以整體調(diào)整輥子開口度或按鑄坯的入口側(cè)或出口側(cè)分別調(diào)整。而新的零號扇形段調(diào)厚傳動裝置則與設(shè)備本體設(shè)計成一體，由兩個液壓馬達(dá)進(jìn)行驅(qū)動，只能整體調(diào)整輥子開口度。在這種零號扇形段中，液壓馬達(dá)用液壓源和主機(jī)液壓源在一