陳勇

摘?要：在社會經(jīng)濟快速發(fā)展的背景下，刺激了國內(nèi)鋼鐵市場的發(fā)展，同時企業(yè)之間的競爭也更為激烈，為進一步提高自身的競爭實力，近年來越來越多的企業(yè)加強了對連鑄技術的研究。為實現(xiàn)連鑄過程的自動化，可以將液壓伺服控制技術應用到連鑄機振動系統(tǒng)中，提高整個生產(chǎn)過程的控制效果。本文基于連鑄機振動系統(tǒng)特點，基于實際需求對連鑄機液壓振動控制系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)進行了簡單分析。

關鍵詞：液壓伺服控制;連鑄機;振動系統(tǒng)

對于鋼水連鑄技術，即將鋼水連續(xù)不斷的通過結(jié)晶器，待凝結(jié)成硬殼以后從結(jié)晶器下方出口部位連續(xù)拉出，然后通過二冷區(qū)凝固后，對其進行切割、精整形成具有一定規(guī)格的坯料。在整個處理過程中，結(jié)晶器要保持振動狀態(tài)，避免在凝固階段材料與設備產(chǎn)生粘連，出現(xiàn)漏鋼問題。將液壓伺服控制技術應用到連鑄機振動系統(tǒng)中，對系統(tǒng)控制方式進行優(yōu)化，促使綜合生產(chǎn)效果進一步提高。

一、連鑄機液壓伺服振動系統(tǒng)特點

連鑄機結(jié)晶器液壓振動裝置相比機械振動應用優(yōu)勢更為明顯，結(jié)構設計上更為簡單，減少了傳遞環(huán)節(jié)，更便于結(jié)晶器之間的調(diào)整，減少漏鋼問題的產(chǎn)生，降低了后期維護難度。液壓伺服系統(tǒng)具有更高的可靠性和抗干擾能力，能夠長時間保持穩(wěn)定的振動波形。同時還能夠?qū)φ駝忧€進行調(diào)整更改，使得連鑄機可以澆鑄的鋼種更多，并對鑄坯表面以及結(jié)晶器筒壁之間的接觸狀態(tài)進行改善，減少凝固環(huán)節(jié)的粘結(jié)漏鋼問題發(fā)生。[1]

二、連鑄機液壓伺服系統(tǒng)實現(xiàn)

（一）系統(tǒng)運行原理

連鑄機結(jié)晶器振動液壓系統(tǒng)運行，主要是通過伺服閥來帶動液壓缸實現(xiàn)，共設置有一個動力源裝置。其中，液壓泵對應的為恒壓變量柱塞泵，泵出口安裝有溢流閥，用于對系統(tǒng)最高壓力進行調(diào)節(jié)，避免壓力超出最高限制導致系統(tǒng)過載。另外，系統(tǒng)內(nèi)還設置有污染報警過濾器，以免油液污染造成系統(tǒng)堵塞。通過伺服閥的控制，來確保液壓缸的正常運行，對油源振動和沖擊進行有效吸收，將系統(tǒng)運行壓力維持在一定穩(wěn)定狀態(tài)，且應急情況下還可以作為動力源維持系統(tǒng)運行。為提高系統(tǒng)運行安全性，液壓缸進出油路還安裝有溢流閥，利用液控單向閥組成的雙向液壓鎖對對液壓缸的停留位置進行控制，避免停止后出現(xiàn)溜車問題。

（二）伺服控制系統(tǒng)設計

1.硬件配置

連鑄機液壓伺服振動控制系統(tǒng)為單獨SIMATIC

S7-400

PLC為主，其數(shù)據(jù)處理和邏輯運算能力非常強，所用于中高檔自動化系統(tǒng)，滿足梯形圖、語句表以及流程圖多種編輯語言，實際應用靈活性和可操作性非常強。其中，系統(tǒng)以CPU414為中央處理器，負責對各項程序的執(zhí)行、運算和存儲進行控制。另外，通訊處理器應用CP443以太網(wǎng)處理器，可滿足聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)通訊，對CPU通訊任務進行分流。

2.功能模塊

實時性為液壓振動系統(tǒng)的重要特性之一，必須要保證控制器具有非?？斓南鄳俣龋軌蛲瑫r執(zhí)行多種任務。以FM458為例，其應用的為128MHz

64位RISC浮點處理器，程序循環(huán)所需時間僅為0.1ms，可高速相應開環(huán)和閉環(huán)控制。并且，其應用的為連續(xù)功能圖CFC編程，具備大量的控制功能函數(shù)塊，無論編程還是調(diào)試均具有較大優(yōu)勢。將其安裝在底板上，能夠利用底板總線和PLC的CPU進行通訊。

3.系統(tǒng)控制功能

（1）振動液缸位置控制。在連鑄機結(jié)晶器液壓振動控制系統(tǒng)中，最基礎的就是振動液壓缸位置控制，其為系統(tǒng)基礎控制功能。一般每個結(jié)晶器振動臺均配置有2個振動液壓缸，且分別有一個獨立伺服閥控制。振動液壓缸上還安裝有位移傳感器，并且在液壓缸活塞與活塞桿測液壓管路上分別安裝壓力傳感器，利用其來對振動液壓缸振動壓力數(shù)值進行測量。對位置控制部分進行分析，便可采用非獨立控制方式，即對兩個振動液壓缸來安裝2個PI調(diào)節(jié)器，分別來負責2個振動液壓缸平均位置和位置同步。其中，為避免伺服閥零位漂移對位置控制精度帶來的干擾，在對控制系統(tǒng)設計時，還需要對每個液壓缸位置閉環(huán)控制回路設置伺服閥零位漂移補償，避免因為伺服閥開口零點位置偏移以及泄露對系統(tǒng)狀態(tài)產(chǎn)生的影響，確保整個控制系統(tǒng)動靜態(tài)性能均具有較高的穩(wěn)定性。

（2）振動函數(shù)發(fā)生器。連鑄機澆注工藝的實現(xiàn)，需要根據(jù)工況條件來對拉坯速度相關工藝參數(shù)進行調(diào)節(jié)，而為達到最佳的振動效果，必須要對振動頻率和振動幅值來進行調(diào)節(jié)。根據(jù)工況連鑄機液壓振動控制系統(tǒng)振動函數(shù)發(fā)生器選擇的振動參數(shù)和拉速來生成振動函數(shù)。以振動幅值函數(shù)發(fā)生器為例，振動幅值函數(shù)發(fā)生器為連鑄機澆鑄拉速一階線性函數(shù)，振動幅值和拉速保持正比關系，以提前設定的振幅參數(shù)為依據(jù)，振動函數(shù)來生成振動幅值，則對應的振動幅值函數(shù)為：

A?m?=C?1?+C?2?V?g

其中，A?m?表示振動幅值，單位mm;C?1?表示連鑄機拉坯速度為零時的振幅，單位mm;C?2?表示振幅/連鑄機拉坯速度因子;V?g?表示連鑄機拉坯速度，單位m/min。

三、結(jié)語

液壓伺服控制技術在連鑄機振動系統(tǒng)中的應用對提高生產(chǎn)綜合效率具有重要意義，可以對鑄坯表面以及結(jié)晶器筒壁之間的接觸狀態(tài)進行改善，減少凝固環(huán)節(jié)的粘結(jié)漏鋼。為減少生產(chǎn)中各類問題，還需要在總結(jié)現(xiàn)有經(jīng)驗前提下，做更為深入的研究，確定液壓伺服控制技術在連鑄機振動系統(tǒng)設計中的應用方向，確保將其所具有的技術優(yōu)勢完全發(fā)揮出來。通過建立連鑄機液壓伺服振動控制系統(tǒng)，基于實際工況情況來對系統(tǒng)各項工藝參數(shù)進行調(diào)節(jié)，排除各項因素帶來的不良影響，確?？刂葡到y(tǒng)可以處于一個穩(wěn)定狀態(tài)，為高效生產(chǎn)提供保障。

參考文獻：

[1]孫海波.伺服控制在板坯連鑄機液壓振動系統(tǒng)上的應用[J].一重技術，2014（04）：32-35.