【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 12 機(jī) 17 1982 沃爾夫 正 弦 在整個(gè)澆注速度范圍內(nèi)負(fù)滑脫時(shí)間 恒定 18 1984 米如 正 弦 在 f 和 Vc 之間呈拋物線式的同步模型 19 1984 米朱卡米 非正弦 帶液壓驅(qū)動(dòng)裝置的 1: 模型，以高速澆 注板坯 20 1985 戴維斯 正 弦 低頻小振幅高速澆注易粘結(jié)鋼種 21 1985 Mikio Suzuki 非正弦 上行時(shí)間比下行時(shí)間長(zhǎng)，用液壓伺服傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)澆注板坯 22 1985 日本神戶 非正弦 液壓伺服傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，允許在澆注期間對(duì) 制鐵 振動(dòng)波形、頻率、振幅進(jìn)行調(diào)整 23 1988 DELHAU 非正弦 液壓伺服傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，允許在澆注期間對(duì)振動(dòng)波形、頻率、振幅進(jìn)行調(diào)整期間 24 1990 DEMAG 和 非正弦 液壓伺服傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，允許在澆注對(duì)振動(dòng) ARVEDI 公司 波形、頻率振幅進(jìn)行調(diào)整 25 1995 奧鋼聯(lián)和 非正弦 液壓伺服傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，允許在澆注期間 英國(guó) DAVY 公司 對(duì)振動(dòng)波形、頻率、振幅進(jìn)行調(diào)整 26 1998 李憲圭非正弦通過(guò)非圓齒輪或連桿式驅(qū)動(dòng)，對(duì)振動(dòng)波型、頻率、振幅進(jìn)行調(diào)整，方便簡(jiǎn)單 圖 線 結(jié)晶器振動(dòng)和潤(rùn)滑的關(guān)系 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 13 結(jié)晶器振動(dòng)的重要影響主要是對(duì)潤(rùn)滑和振動(dòng)痕跡形成的作用。振動(dòng)的同時(shí)要求提供結(jié)晶器潤(rùn)滑，兩者的共同作用是減少坯殼和結(jié)晶器壁間的摩擦力，以得到最好的表面質(zhì)量和防止粘結(jié)漏鋼的最佳安全性。如前所述，結(jié)晶器振動(dòng)對(duì)于改善結(jié)晶器壁間的潤(rùn)滑是非常有效的，但對(duì)于結(jié)晶器振動(dòng)如何影響結(jié)晶器保護(hù)渣的消耗和保護(hù)渣的潤(rùn)滑作用，其機(jī)理并不十分清楚。早期的研究曾提出一個(gè)負(fù)滑脫時(shí)間保護(hù)渣流入量的模型，但是隨后的試驗(yàn)結(jié)果表明，保護(hù)渣消耗量是正滑脫時(shí)間的增函數(shù)，圖 示出了保護(hù)渣消耗量與正滑脫 時(shí)間的關(guān)系?？梢?jiàn)，對(duì)于振動(dòng)結(jié)晶器，正滑脫時(shí)間越長(zhǎng)，保護(hù)渣消耗量越大，由此也引起了大量的爭(zhēng)議。對(duì)于增加保護(hù)渣消耗而言正滑脫時(shí)間和負(fù)滑脫時(shí)間是振動(dòng)周期內(nèi)的兩個(gè)必不可少的過(guò)程：正滑脫期間，結(jié)晶器相對(duì)坯殼向上運(yùn)動(dòng)。保護(hù)渣在結(jié)晶器鋼水彎月面處形成的渣圈上移，液渣由鋼液面向彎月面流動(dòng)的通道被“打開(kāi)”，促進(jìn)了液渣彎月面附近流動(dòng)和聚集，由于摩擦力作用液態(tài)渣的一部分被“拔出”；負(fù)滑脫期間，結(jié)晶器相對(duì)坯殼向下運(yùn)動(dòng)，渣圈隨結(jié)晶器下移，液渣受到壓力而向結(jié)晶器和坯殼間填充，同時(shí)，由于壓縮的作用，液渣流動(dòng)的通道被“關(guān)閉”，也部分阻礙了 鋼液面上的液渣向彎月面附近流動(dòng)。結(jié)晶器周期性振動(dòng)的結(jié)果，導(dǎo)致液渣在彎月面處的流動(dòng)、聚集以及向結(jié)晶器和坯殼間填充的重復(fù)進(jìn)行，從而改善了結(jié)晶器的潤(rùn)滑狀況。當(dāng)液渣的填充成為限制性環(huán)節(jié)時(shí)，負(fù)滑脫時(shí)間反映振動(dòng)參數(shù)對(duì)保護(hù)渣消耗的影響；當(dāng)液渣供應(yīng)成為限制性環(huán)節(jié)時(shí)，則正滑脫時(shí)間反映振動(dòng)參數(shù)對(duì)保護(hù)渣消耗的影響。通過(guò)對(duì)生產(chǎn)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)的綜合評(píng)價(jià)，研究發(fā)現(xiàn)，保護(hù)渣消耗量與總的周期時(shí)間有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系（見(jiàn)圖 ），并得到如下的實(shí)驗(yàn)公式： 式中： Q單位面積的保護(hù)渣消耗量， ； 拉坯速度， m/min； f振動(dòng)頻率 Hz； η 保護(hù)渣的液渣粘度， . 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 14 圖 保護(hù)渣消耗量與正滑脫時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系 很明顯，它是保護(hù)渣粘度和振動(dòng)頻率的函數(shù)，給出了一個(gè)與時(shí)間有關(guān)的保護(hù)渣消耗機(jī)制，由于高頻振動(dòng)以及高拉速減少了坯殼的“接觸時(shí)間”，保護(hù)渣消耗量降低。但是，上式中變量缺少了振幅 s 的影響，仍不能對(duì)結(jié)晶器振動(dòng)的影響作出滿意的評(píng)價(jià)。 結(jié)晶器振動(dòng)技術(shù)是連鑄的一個(gè)基本特征 ,基于不同的理論 ,結(jié)晶器振動(dòng)技術(shù)也經(jīng)歷了復(fù)雜的過(guò)程 ,早期主要由凸輪實(shí)現(xiàn)的 非正弦振動(dòng) ,由于波形單一 ,在線不能調(diào)節(jié) ,未能實(shí)現(xiàn)振動(dòng)波形的優(yōu)化 。由于采用偏心機(jī)構(gòu)使機(jī)械動(dòng)作更加簡(jiǎn)便 ,故結(jié)晶器正弦振動(dòng)得到了發(fā)展 ,并不斷地對(duì)其振動(dòng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化 ,實(shí)現(xiàn)高頻振動(dòng)以改善鑄坯表面質(zhì)量 。目前開(kāi)發(fā)的液壓振動(dòng) ,波形選擇范圍寬 ,并且調(diào)節(jié)容易 ,振動(dòng)機(jī)構(gòu)具有很高的穩(wěn)定性 ,對(duì)于改善結(jié)晶器內(nèi)的潤(rùn)滑效果 ,降低摩擦阻力以及為初始凝殼的順利形成創(chuàng)造了最合適的條件 ,可以實(shí)現(xiàn)連鑄過(guò)程振動(dòng)的最優(yōu)化 .對(duì)于改善鑄坯表面質(zhì)量 ,提高拉坯速度 ,液壓振動(dòng)技術(shù)將以其突出的優(yōu)越性在連鑄生產(chǎn)中獲得廣泛地應(yīng)用 .當(dāng)然，無(wú)論哪種振動(dòng)方式，結(jié)晶器振動(dòng)對(duì)于 潤(rùn)滑的影響，尚需進(jìn)一步深入研究，以得到令人滿意的使用模型。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 15 第三章、 液壓振動(dòng)結(jié)晶器的工藝設(shè)備 結(jié)晶器液壓振動(dòng)較以往的振動(dòng)方式具有很先進(jìn)的特點(diǎn)，包括：頻率可調(diào)、振幅可調(diào)整、振動(dòng)曲線可調(diào)整及高振頻低振幅等特點(diǎn)。這些特點(diǎn)就能夠充分滿足整個(gè)連鑄工藝對(duì)包括鋼坯振痕在內(nèi)的表面質(zhì)量及部分內(nèi)部質(zhì)量的要求。 結(jié)晶器（ Mold）液壓振動(dòng)控制系統(tǒng)見(jiàn)圖 。結(jié)晶器液壓振動(dòng)主要是在結(jié)晶器兩側(cè)裝有兩個(gè)液壓缸，這兩個(gè)液壓缸分別由兩個(gè)液壓伺服機(jī)構(gòu)（比例閥）來(lái)控制（如圖中 Hydraulic Actuator）， 這樣就可以通過(guò)液壓缸的快速升降從而帶動(dòng)整個(gè)結(jié)晶器也快速地上下振動(dòng)。在每個(gè)液壓缸上裝有一個(gè)高精度的位置傳感器（如圖中 Cylinder pos feedback），用于檢測(cè)液壓缸中塞桿的移動(dòng)位置，從而有效確定塞桿移動(dòng)的長(zhǎng)短，經(jīng)過(guò)控制器的計(jì)算，得到振動(dòng)的振幅。同時(shí)在液壓缸兩側(cè)還裝有壓力傳感器，主要用于測(cè)算結(jié)晶器與鑄坯之間的摩擦力。 圖 結(jié)晶器（ Mold）液壓振動(dòng)控制系統(tǒng) 位置控制是由控制器（如圖 Simatic C7）對(duì)具有比例效應(yīng)的液壓伺機(jī)構(gòu)的電內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 16 磁閥的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的，控制器向電磁閥輸出不同等級(jí)的控制信 號(hào)（ 4 ～ 20mA），這個(gè)控制信號(hào)通過(guò)液壓伺服機(jī)構(gòu)（ 比例閥）就可控制液壓缸產(chǎn)生不同距離的位置移動(dòng)；同時(shí)這種控制器還要對(duì)各振動(dòng)液壓缸之間的機(jī)械同步進(jìn)行有效監(jiān)視，不至于產(chǎn)生兩個(gè)缸動(dòng)作不一致或者動(dòng)作幅度不統(tǒng)一的錯(cuò)誤。這種監(jiān)視主要來(lái)自于位置傳感器的反饋信號(hào)，通過(guò)反饋值與校正值的比較就可得到有效的同步信號(hào)值。每個(gè)液壓缸上位置傳感器反饋的位置信號(hào)通過(guò)放大器與振動(dòng)控制器（如圖SimaticC7）連接，該放大器輸出為與控制器液壓缸行程成比例的 4 ～ 20 mA 的信號(hào)?？刂破鞯妮敵鐾瑯訛槟M信號(hào)，控制液壓執(zhí)行器（伺服比 例閥）。每個(gè)液壓缸活塞桿兩側(cè)的壓力傳感器把實(shí)際測(cè)量的壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，傳給振動(dòng)控制器，控制器計(jì)算每一側(cè)振動(dòng)摩擦力，然后再將這個(gè)結(jié)果傳給計(jì)算機(jī)二級(jí)控制系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)二級(jí)控制系統(tǒng)可以將此數(shù)據(jù)用作模型計(jì)算，從而有效地估計(jì)出保護(hù)渣的性能及粘結(jié)漏鋼等生產(chǎn)事故。液壓振動(dòng)控制器 PLC 為獨(dú)立式專(zhuān)用模塊式 PLC（如圖Simatic C7）。采用這種獨(dú)立式控制器的主要優(yōu)點(diǎn)為：具有極強(qiáng)的專(zhuān)用性，免于其他控制系統(tǒng)的干擾；具有快速的動(dòng)態(tài)反應(yīng)能力；高度的可靠性；易于與不同的控制系統(tǒng)進(jìn)行模塊式的組合，具有通用性特點(diǎn)。同時(shí)，因?yàn)椴捎眠@種獨(dú) 立的控制器，使我們整個(gè)系統(tǒng)的啟動(dòng)時(shí)間更短，維護(hù)更容易。 液壓振動(dòng)結(jié)晶器的工藝設(shè)備 結(jié)晶器電液伺服振動(dòng)系統(tǒng)組成見(jiàn)圖 1, 它由伺服系統(tǒng)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、液壓油源、上位機(jī)、波形生成器、下位控制機(jī)等幾部分組成 1 數(shù)字波形生成器由帶模擬量的FP0 型 PLC 及控制電路構(gòu)成 , 結(jié)晶器是通過(guò)閥控缸液壓動(dòng)力元件驅(qū)動(dòng)振動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)其往復(fù)振動(dòng)的 , 而振動(dòng)伺服閥的控制信號(hào)來(lái)自波形生成器 , 結(jié)晶器鞍座的位置通過(guò)位移傳感器反饋到下位控制機(jī)和伺服控制器 , 經(jīng)過(guò)電流負(fù)反饋放大器后驅(qū)動(dòng)電液伺服閥構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng) 1 利用計(jì)算機(jī)與數(shù)字波形發(fā)生器 通信 , 可以非常方便地產(chǎn)生各種指令波形 , 通過(guò)模糊 P ID 控制可以使系統(tǒng)輸出跟蹤指令信號(hào)從而獲得所要求的振動(dòng)規(guī)律 1 為了保證系統(tǒng)的跟蹤精度 , 系統(tǒng)中設(shè)有蓄能器以吸收各類(lèi)波動(dòng)和沖擊 . 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 17 圖 結(jié)晶器電液伺服振動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)及控制原理 伺服缸是由特殊設(shè)計(jì)的起動(dòng)力很小的液壓缸、電液伺服閥和位移傳感器組裝在一起構(gòu)成的 ， 和伺服控制器一起完成將電壓指令信號(hào)轉(zhuǎn)換成液壓缸位移輸出的閉環(huán)控制 。 伺服缸尺寸根據(jù)負(fù)載匹配 ； 由于系統(tǒng)對(duì)可靠性及頻率響應(yīng)要求很高 , 故選用無(wú)節(jié)流小孔、高頻響的電反饋式伺服閥 ； 系統(tǒng)選 用恒壓變量泵加蓄能器穩(wěn)壓 ； 位移傳感器選用差動(dòng)變壓器式直流位移傳感器 。 伺服控制器內(nèi)有兩路獨(dú)立的伺服放大器和將這兩路獨(dú)立的伺服放大器關(guān)聯(lián)在一起的同步控制回路 (見(jiàn)圖 ) 。每路伺服放大器控制 1 臺(tái)伺服缸 ,它將指令電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)經(jīng)輸出端驅(qū)動(dòng)電液伺服閥來(lái)使液壓缸移動(dòng) ,裝在活塞桿上的位移傳感器的反饋信號(hào)在反饋端輸入后與指令信號(hào)進(jìn)行比較 ,形成位置系統(tǒng)的閉環(huán)控制。每 1 路都設(shè)有開(kāi)環(huán)增益調(diào)整、反饋增益調(diào)整、零位調(diào)整和輸入與反內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 18 饋相位調(diào)整 ,并有電流表顯示通過(guò)伺服閥的電流狀態(tài)。同步控制回路是對(duì)兩 臺(tái)伺服缸出現(xiàn)不同步時(shí)的一種補(bǔ)償 ,同步控制的原理是對(duì)兩個(gè)單獨(dú)的反饋信號(hào)進(jìn)行比較 ,兩缸同步 ,則比較后的差值為零 ,差值不為零時(shí) ,這個(gè)差值以相反的極性分別送入兩個(gè)回路各自的輸入信號(hào)加法點(diǎn) ,使“快缸降速 ,慢缸升速” ,進(jìn)行同步調(diào)節(jié) 。 圖 控制框圖 泵站選用恒壓式變量泵 , 油液清潔度按伺服閥要求 。 為提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性 ,閥臺(tái)上設(shè)置穩(wěn)壓蓄能裝置。液壓缸上裝有壓力傳感器 ,內(nèi)置位移傳感器 ,用以實(shí)現(xiàn)反饋控制。把高速開(kāi)關(guān)閥應(yīng)用于恒壓變量泵輸出壓力的控制系統(tǒng)中 , 泵的輸出流量則由其與負(fù)載的耦合特性決 定。恒壓變量泵的電液控制系統(tǒng)原理如圖 。在上述系統(tǒng)中 , 以高速開(kāi)關(guān)閥作為先導(dǎo)控制閥 ,壓力傳感器 4采樣得到的壓力信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡傳輸給計(jì)算機(jī) , 計(jì)算機(jī) 單片機(jī) 經(jīng)過(guò)比較計(jì)算產(chǎn)生的 PWM矩形調(diào)制波控制高速開(kāi)關(guān)閥 , 高速開(kāi)關(guān)閥的產(chǎn)生的先導(dǎo)壓力信號(hào)又直接作用于恒壓變量泵的調(diào)壓變量機(jī)構(gòu) , 因此 , 可根據(jù)其輸出先導(dǎo)壓力的不同來(lái)達(dá)到調(diào)節(jié) 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 19 圖 泵的電液控制系統(tǒng)原理圖 恒壓變量泵的輸出壓力的目的。由于高速開(kāi)關(guān)閥壓力控制回路具