程建民，李艷東

（河鋼股份有限公司承德分公司，河北 承德 067000）

1 概述

河鋼承鋼150t連鑄機(jī)是（900-1650）mm×200mm大板坯連鑄機(jī)。連鑄機(jī)的拉矯系統(tǒng)由西安重型機(jī)械研究所扇形段組成，其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由萬(wàn)向連軸器、行星減速器、異步電動(dòng)機(jī)和機(jī)架組成。其控制系統(tǒng)采用西門子s7—400系列PLC、安川G7系列變頻器，可以在不同生產(chǎn)條件下完成拉坯任務(wù)。

在生產(chǎn)過(guò)程中，發(fā)生過(guò)滯坯事故或低拉速時(shí)造成設(shè)備受力過(guò)大等問(wèn)題，本文通過(guò)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的拉坯力矩進(jìn)行分析，得出對(duì)生產(chǎn)的指導(dǎo)意見(jiàn)。

2 拉坯力分析研究

2.1傳動(dòng)設(shè)備分析

150t連鑄拉矯輥列采用吊裝結(jié)構(gòu)，由一個(gè)個(gè)獨(dú)立的互換性較強(qiáng)的扇形段組合而成。這種獨(dú)立的扇形段是具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)的扇形段。它由帶有橫梁和拉桿的上下框架兩部分構(gòu)成，其中包括7～8對(duì)輥?zhàn)?，輥?zhàn)訛?節(jié)輥。扇形段的下框架在支撐框架（底座）上自動(dòng)定位并卡緊固定，上框架通過(guò)配有內(nèi)裝式位置變送器的4個(gè)位置液壓缸與下框架夾持固定在一起，液壓系統(tǒng)的備壓可以保持扇形段的開(kāi)口度和鑄坯通道的形狀。上驅(qū)動(dòng)輥單獨(dú)配置2個(gè)傳動(dòng)液壓缸，以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)輥對(duì)鑄坯的壓緊并完成上驅(qū)動(dòng)輥的升降。扇形段帶有遠(yuǎn)程控制裝置，4個(gè)位置調(diào)整液壓缸對(duì)扇形段的開(kāi)口度和輥縫進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)定，可以按照希望的輥縫澆鑄鑄坯。

按照連鑄生產(chǎn)中鑄坯的狀態(tài)將整個(gè)輥列分為：彎曲段、扇形段、矯直段、水平段。以下詳細(xì)說(shuō)明各段的具體結(jié)構(gòu)和工藝特點(diǎn)。

（1）彎曲段

該段輥列前部分垂直布置，后幾根開(kāi)始彎曲成弧狀，無(wú)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，輥?zhàn)影霃捷^小，主要保持鑄坯在結(jié)晶器中的形狀，并通過(guò)強(qiáng)冷卻條件使鑄坯快速冷卻。

（2）扇形段

此段采用6組獨(dú)立的扇形段組成，分別為第1、2、3、4、5、6段，各個(gè)輥?zhàn)忧拾霃较嗤纬蓤A弧形輥道。鑄坯在該段以弧形并采用氣水冷卻。每個(gè)扇形段有2組驅(qū)動(dòng)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)輥通過(guò)液壓缸壓下，主要起拉坯作用。電機(jī)驅(qū)動(dòng)輥通過(guò)液壓缸對(duì)鑄坯有一定的壓下量，并提供一定的拉坯力。第1、2、3段采用輥徑為200mm的輥?zhàn)?。?、5、6段采用輥徑230mm的輥?zhàn)印?/p>

（3）矯直段

該段采用連續(xù)矯直技術(shù)，采用2組獨(dú)立的扇形段，分別為第7、8段。輥列的形狀經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)使帶液芯的鑄坯在該段進(jìn)行等曲率的彎曲矯直由圓弧形變?yōu)樗?。該段輥?zhàn)邮芰^大，輥?zhàn)影霃捷^大。電機(jī)驅(qū)動(dòng)輥通過(guò)上液壓缸對(duì)鑄坯有一定的壓下量，提供主要的拉坯力和矯直力。

（4）水平段

該段主要對(duì)鑄坯進(jìn)行平整，采用3組獨(dú)立的扇形段，分別為第9～11段。輥道水平，在水平段每個(gè)扇形段有2組驅(qū)動(dòng)電機(jī)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)輥通過(guò)液壓缸為拉坯提供輔助和備用的拉坯力。

2.2 分析數(shù)據(jù)采集

150t連鑄傳動(dòng)系統(tǒng)安排，每流共11個(gè)扇形段，每個(gè)扇形段有一組驅(qū)動(dòng)輥。1～6段驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用5.5KW電機(jī)驅(qū)動(dòng)，7～11段采用11KW電機(jī)驅(qū)動(dòng)。由于拉坯過(guò)程中數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)變化，實(shí)際力矩測(cè)量困難，本文分析時(shí)取扇形段傳動(dòng)變頻器的輸出力矩比例進(jìn)行參考分析。

3.利用信息技術(shù)，提高課堂教學(xué)效率。由于缺少語(yǔ)言環(huán)境，所以學(xué)生難以接觸到純正的發(fā)音。多媒體可以有效地彌補(bǔ)這個(gè)不足。通過(guò)一些純正的語(yǔ)音材料或視頻材料，使學(xué)生能夠接觸到最地道的英語(yǔ)，既能糾正自己的發(fā)音，又能鍛煉聽(tīng)力。我們可以借助一些軟件，教師還可以自己制作聽(tīng)力。并且我們?cè)谡故緦W(xué)生的作業(yè)以及問(wèn)題的答案時(shí)，可以利用投影和白板直接進(jìn)行修改和展示，這樣就免去教師逐題的對(duì)答案，既直觀又高效。

數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)如圖1。

圖1 數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)圖

整個(gè)控制系統(tǒng)以Siemens S7-400為核心，以安川G7變頻器為傳動(dòng)系統(tǒng)為主體，PLC通過(guò)Prof i bus-DP和變頻器進(jìn)行通訊，向變頻器發(fā)送控制指令同時(shí)從變頻器讀取相應(yīng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)通過(guò)以臺(tái)網(wǎng)和PLC連接，讀取PLC中各種過(guò)程變量。采集計(jì)算機(jī)通過(guò)人機(jī)界面程序?qū)⑸a(chǎn)過(guò)程中的變頻狀態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存到SQL數(shù)據(jù)庫(kù)中。

公共數(shù)據(jù)采集和生產(chǎn)過(guò)程中每一時(shí)刻每流的拉速、鑄坯寬度、澆注長(zhǎng)度、爐號(hào)、鋼種、連澆爐數(shù)信息采集數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)和力矩?cái)?shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)如圖，主要采集生產(chǎn)過(guò)程中每一時(shí)刻的扇形段驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出力矩比例大小。

2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，歸納拉坯力矩與斷面和拉速的關(guān)系，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。數(shù)據(jù)分析時(shí)利用聯(lián)合查詢完成公共參數(shù)和力矩?cái)?shù)據(jù)的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。通過(guò)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的一段時(shí)間的數(shù)據(jù)跟蹤取得相應(yīng)數(shù)據(jù)。

分析簡(jiǎn)化，因?yàn)槊總€(gè)流有22個(gè)傳動(dòng)電機(jī)，在拉坯時(shí)力矩同時(shí)作用在鑄坯上，整體分析時(shí)可以把其簡(jiǎn)化為一個(gè)傳動(dòng)來(lái)分析。計(jì)算出總力矩分量。

式中M為總力矩分量，P1～P22為每個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的額定功率，M1～M22為每個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的實(shí)時(shí)力矩比例（-200%-+200%）。

通過(guò)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，對(duì)斷面為1182、1275、1419、1517、1530、1562、1630幾種進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。為簡(jiǎn)化計(jì)算選取有代表性的1182和1517兩種進(jìn)行分析，分別代表小斷面和大斷面。

（1）1182端面分析數(shù)據(jù)

整個(gè)澆次數(shù)據(jù)曲線分析：

圖2 板坯連鑄機(jī)1182端面澆次數(shù)據(jù)曲線圖

由上圖分析可得，整個(gè)澆次過(guò)程中力矩和拉速存在的相關(guān)性如下：在1.2m/min拉速下，力矩在2000左右。力矩隨拉速的增大而增大。

開(kāi)澆過(guò)程的力矩分析：在拉速上升過(guò)程中，開(kāi)始力矩是下降的，到0.8mm/min后開(kāi)始力矩上升。

停澆時(shí)數(shù)據(jù)分析：降拉速時(shí)力矩增大，拉尾坯時(shí)剛啟動(dòng)時(shí)力矩最大，隨著尾坯力矩下降后上升再下降。

（2）1530斷面的整個(gè)澆次曲線分析

圖3 板坯連鑄機(jī)1530端面的整個(gè)澆次曲線

在正常拉速下，力矩在2500左右，比1182明顯上升。通過(guò)數(shù)據(jù)曲線分析得到，在開(kāi)澆過(guò)程中，不同斷面的力矩相差不大，在生產(chǎn)正常后，大斷面的明顯要高于小斷面的力矩。且拉速越大，力矩越大。

對(duì)于小斷面，力矩隨拉速下降而下降到一定值時(shí)拉速反而上升，這個(gè)拉速在生產(chǎn)中要盡量避免。通過(guò)曲線分析，對(duì)于1182斷面的鑄坯這個(gè)臨界拉速為9.5m/min～9.6m/min左右。對(duì)于大斷面，臨界拉速在0.89m/min～0.9m/min左右。

3 結(jié)論

①正常生產(chǎn)過(guò)程中，鑄坯斷面越大，拉坯力矩越大。②一般情況下，拉速越高，拉坯力矩越大。③針對(duì)不同斷面，拉速下降時(shí)拉坯力矩下降，當(dāng)某一值時(shí)，力矩開(kāi)始上升，這點(diǎn)拉速定義為臨界拉速，我們生產(chǎn)過(guò)程中要避免低于這個(gè)拉速。④臨界拉速與斷面大小相關(guān)，斷面越大，臨界拉速越低。1200mm左右臨界拉速為0.95m/min左右，1500mm左右斷面臨界拉速為0.89～0.9左右。⑤生產(chǎn)過(guò)程中如果長(zhǎng)時(shí)間力矩超過(guò)3000以上要進(jìn)行設(shè)備工藝狀態(tài)檢查，避免造成拉坯力矩過(guò)大引起事故。

4 結(jié)束語(yǔ)

板坯連鑄生產(chǎn)過(guò)程中拉坯阻力和設(shè)備精度，鋼水過(guò)熱度，拉速，斷面等都相關(guān)，本文從斷面和拉速角度進(jìn)行分析，得出對(duì)生產(chǎn)的過(guò)程指導(dǎo)。對(duì)板坯連鑄生產(chǎn)過(guò)程拉坯阻力的精確分析還需進(jìn)一步研究。