連鑄機液壓系統分析與總結

祝家興，王 勇

（馬鋼集團設計研究院有限責任公司，安徽 馬鞍山 243000）

隨著國內外連鑄機生產工藝的不斷進步，液壓控制系統作為連鑄機生產線的重要組成部分其技術得到迅速發展并日漸成熟。除此之外近年來隨著國內煉鋼和軋鋼技術的發展，鋼鐵工業結構的變化和對產品規格、質量的新要求，同樣促進了連鑄工藝技術的提高。連鑄機液壓系統具有以下優點：體積小、重量輕；傳動效率高、傳動功率大；結構緊湊并便于安裝維護；伺服、比例系統控制精度高；蓄能器的獨特蓄能作用可確保在事故狀態下連鑄機還能工作一段時間，減少經濟損失。

1 連鑄機液壓系統分區

傳統的連鑄機液壓系統為確保經濟、節能等指標均設一套液壓傳動系統，為整條連鑄機生產線機械設備的液壓執行元件提供動力液壓油。由于伺服、比例系統逐漸發展以及液壓控制系統與PLC 的緊密結合，使得液壓系統的污染控制要求遠高于八九十年代。從技術和經濟的觀點出發完全去除液壓系統油液中的污染物是不現實的，這樣液壓系統的合理分區就顯得非常關鍵，關鍵設備、關鍵元件譬如伺服系統獨立分割出來，對系統清潔度要求相對較低的元件共用另外一套動力源。當然處于設備日常操作維護的角度，越少的檢修作業區越便于保證連鑄機的長時間正常工作。

結合國內外連鑄機液壓系統的設計思路，考慮連鑄機生產線不同工藝段的實際需求，現階段異型坯、方坯連鑄機線上液壓系統大致可劃分為4 個系統回路。

（1）鋼水區液壓系統。鋼水區液壓系統為鋼包回轉臺、滑動水口、中間罐車、長水口機械手及鑄流切斷設備提供動力液壓油。

（2）結晶器振動臺液壓系統。振動臺伺服缸對系統的清潔度要求很高，因此獨立的振動臺液壓系統至關重要。

（3）拉矯機液壓系統。同結晶器振動臺液壓系統一樣，目前國內外拉矯機液壓閥臺原理均采用伺服閥控制拉矯機的矯直力和輥縫調節；

（4）輸出區域液壓系統。輸出區域設備根據各個鋼鐵公司連鑄分廠的實際要求，大致可包含脫引錠裝置、擺動輥道、引錠桿存放裝置、升降擋板及步進冷床等。

連鑄機液壓系統的分區細化過程固然增加了泵源的數量，但卻減少了機械設備液壓執行元件因不同的工作壓力造成的能源損耗、降低了生產誤操作引起液壓系統停機的故障率并提高了事故蓄能器的利用效益，更加便于控制液壓系統的清潔度等級。

2 鋼包回轉臺液壓回路

鋼包回轉臺有兩個相同的可放置鋼包的臂。澆鑄時，放置滿包鋼水的臂在“澆鑄位”；另一臂在“接收位”，滿包鋼水的鋼包臂負載約140t。

鋼包回轉臺液壓系統可分為鋼包臂升降閥臺、加蓋機構閥臺、手動事故旋轉閥臺及滑動水口閥臺等幾個部分。負載大、流量大并保證鋼水包平穩下降決定鋼包臂升降閥臺的設計特點。液壓系統原理中速度調節回路有很多種，目前國內外連鑄機鋼包回轉臺鋼包臂升降回路基本采用三種方式控制升降速度：一是選擇比例閥變速控制減小沖擊。二是選擇平衡閥根據負載變化控制下降速度減小沖擊。三是僅選擇單向節流閥進行速度控制，三種不同的回路控制各有優缺點：比例閥頻響高，速度調整范圍大，可實時在PLC 中根據不同的情況設置升降速度，但成本較高，同時回路中需設置液控單向閥作為安全閥；平衡閥在兼顧變負載調整自適應調整速度的功能之外，在液壓系統中用來防止負載引起執行元件“失控”，也可作防破裂閥；單向節流閥與液控單向閥組合基本能實現速度調節與確保安全，受負載變化影響較大，能滿足工藝要求并且較經濟。

3 中間罐車液壓回路

中間罐車是支承運載中間罐的特殊車輛。連鑄工藝要求中間罐在澆鋼前須預熱（一般預熱到1100 ℃）后才能進入澆鋼位置，接受鋼水。在進入澆鋼位置的過程中，為保護水口，中間罐必須升起，當到達澆鋼位置后還需將升起的中間罐進行調整，使水口對準結晶器中心。中間罐車必須具備走行、升降和橫向微調的功能。

現代大型異型坯連鑄機、5 流及6 流方坯連鑄機中間罐車的升降均采用4 只油缸同步升降。同步回路是指在液壓系統中要求兩個或多個液壓執行元件以相同的位移或相同的速度（或固定速度比）同步運行時，就需用同步回路。在同步回路設計中，還必須考慮到執行元件所受到載荷不均衡，摩擦阻力也不相同，泄漏量也有差別，制造上的差異也會影響同步精度。為了彌補上述影響，應采取必要的措施。國內大型鋼廠連鑄機中間罐車同步回路主要選擇液壓同步馬達控制以及比例閥控制實現：液壓同步馬達同步精度主要取決于液壓馬達和液壓缸的加工精度以及負載的均勻性。由于加工誤差總是存在的，故同步誤差是不可避免的。因此，在采用同步馬達的同步回路中，要采取措施消除累積誤差，提高同步精度。采用液壓同步馬達的同步回路適用于多缸同步且同步精度要求較高的回路，其同步精度可達1%。比例閥控制同步回路是由帶內置位移傳感器的油缸和比例閥組成，通過位移傳感器和比例閥構成的閉環控制實現精確的同步控制。比例閥的控制信號，一個設為基準信號，其他設為跟隨信號?；芈返耐骄热Q于位移傳感器和比例閥的控制精度，同步精度≤0.1%。同步馬達回路成本低、故障率低，同步精度低于比例閥同步回路；比例閥同步回路根據比例閥的選型或需要疊加壓力補償器以避免不均衡負載（必然存在）造成比例特性失效，當然比例閥同步回路的成本遠高于同步馬達控制回路。

4 出坯區設備液壓回路

出坯區設備與鋼包回轉臺、中間罐車、振動臺以及拉矯機等前段設備相比較，執行元件工作壓力低、系統流量大、速度控制要求不高、同步精度相對略低，較為復雜且關鍵的設備如引錠桿存放裝置、稱重輥道以及步進式冷床等設備均需要同步控制，具體的設計思路可選擇剛性軸同步或液壓回路控制同步，這也是取決于鋼廠使用者的生產操作習慣，但總體而言設備驅動動力源大多采用液壓方式。

5 結 語

在鋼鐵冶金生產線中液壓系統的應用較為廣泛，通過對連鑄機液壓系統的簡單介紹，并進一步分析和總結，增加國內液壓系統設計人員的感性認識，既能保證液壓系統設計的科學性、實用性和可靠性，又能保證投資的合理性和安全性。隨著國家的飛速發展，國內外技術的緊密聯合，液壓系統在連鑄機生產線上的應用經過日積月累步入一個嶄新的階段。