韓靳 李超

摘要： 研究達涅利薄板坯連鑄機扇形段的機械結(jié)構(gòu)，通過優(yōu)化扇形段的校核模型，使扇形段最初的輥縫值達到精度標準要求，為薄板坯連鑄機進一步提高拉速提供設(shè)備保障。

Abstract： The segment mechanical structure of Danieli thin slab caster is studied. By optimizing the segment calculation model ， the segment roll gap value can fulfill the accuracy standard ， which provides equipment support for further improving the casting speed of the thin slab caster.

關(guān)鍵詞： 薄板坯;連鑄機;優(yōu)化

Key words： thin slab;continuous caster;optimization

中圖分類號：0000? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）16-0098-02

0? 引言

達涅利薄板坯連鑄機扇形段輥縫精度問題主要是由其獨有的機械結(jié)構(gòu)特點造成的，與其它的普瑞特、西馬克設(shè)計的連鑄機不同，達涅利設(shè)計的扇形段活動側(cè)與固定側(cè)框架的連接沒有可靠的導(dǎo)向，扇形段本身的重力問題造成非水平安裝的扇形段在最初校核時已經(jīng)產(chǎn)生輥縫偏差，輥縫呈現(xiàn)鋸齒狀態(tài)。

基于上述分析，首先要研究薄板坯連鑄機扇形段的機械結(jié)構(gòu)，通過受力分析提出目前扇形段校核參數(shù)的修改方案，修改完善扇形段校核參數(shù)后，對比修改前、后扇形段輥縫值，并與理論值比較，進一步優(yōu)化扇形段的校核模型，直到達到扇形段的輥縫偏差值±0.5mm。

1? 詳細技術(shù)內(nèi)容

達涅利設(shè)計的薄板坯連鑄機扇形段的校核過程：扇形段離線維修結(jié)束后，對扇形段的輥縫進行離線校核，即將扇形段水平放置在扇形段液壓測試臺上，給定扇形段一個標準的關(guān)閉壓力，測量扇形段的輥縫，通過調(diào)整扇形段機械限位的調(diào)整墊片使扇形段輥縫最終達到理論值，偏差值要求在±0.1mm以內(nèi);扇形段在線安裝后，需要對扇形段進行在線校核，即參照離線校核給扇形段一個對應(yīng)的關(guān)閉壓力，扇形段進口與出口的關(guān)閉壓力相同，使扇形段的活動側(cè)壓在機械限位柱上，保持關(guān)閉壓力，自動控制系統(tǒng)認為此時扇形段的輥縫達到離線校核時的輥縫值，按照理論值給定扇形段輥縫的原始值。

對于薄板坯連鑄機，扇形段0（彎曲段）、扇形段8-9（水平段）在線的受力狀況與離線受力狀況相同，按照此方法校核扇形段其輥縫偏差不大，但是其它扇形段在線安裝不是水平安裝而是與水平方向呈現(xiàn)不同的角度，導(dǎo)致在線扇形段的輥縫校核與離線校核有較大的差異，這是扇形段輥縫呈現(xiàn)鋸齒狀的主要原因之一。

①通過薄板坯連鑄機扇形段在不同液壓夾緊壓力狀態(tài)下扇形段輥縫的變化值分析，確定扇形段離線校核的液壓壓力設(shè)置的合理性。

如圖1，這是薄板坯連鑄機扇形段A示意圖，因液壓缸和機械限位在鑄坯寬度方向上存在一定距離，所以在不同的液壓關(guān)閉壓力下，扇形段的框架會發(fā)生不同程度的彈性變形，從而扇形段的輥縫也會隨之變化。為了獲得不同液壓壓力下扇形段輥縫的變化狀況，針對不同扇形段在維修區(qū)做了不同液壓壓力下的測試。

1）夾緊力在70bar狀態(tài)下，輥縫減小0.34-0.53，隨著夾緊力的變化，扇形段輥縫基本呈線性變化。2）夾緊力在70bar狀態(tài)下，輥縫減小0.34-0.53，隨著夾緊力的變化，扇形段輥縫基本呈線性變化。

用不同的關(guān)閉壓力分別對扇形段0、扇形段A、扇形段B、扇形段C、扇形段D和彎曲段進行測試，比較其輥縫變化情況，上面是扇形段A、扇形段B的實際測試結(jié)果，扇形段0、扇形段C和扇形段D其測試結(jié)果相近，在此不再詳細展示。從上述結(jié)果看，隨著扇形段關(guān)閉壓力的提高，扇形段輥縫逐漸減小，其輥縫減小值與扇形段關(guān)閉壓力基本呈線性關(guān)系。

綜合考慮摩擦力、伺服閥的打開壓力、機械限位的剛度等因素，最終確定扇形段離線校核液壓壓力為70bar。

②研究扇形段的機械結(jié)構(gòu)，依據(jù)扇形段在線的不同位置，理論計算不同扇形段的在線校核壓力。在線扇形段的輥縫校核應(yīng)該與扇形段離線校核時受力狀況相同，只有這樣才能保證在線扇形段輥縫標定的準確。

在線扇形段0、扇形段8-9與離線測試位置相同，在線扇形段1-7段并不像離線扇形段一樣水平放置，而是傾斜一定的角度，達涅利設(shè)計的薄板坯連鑄機為了實現(xiàn)單個扇形段的大壓下量，扇形段的活動側(cè)與固定測沒有可靠的導(dǎo)向（其它薄板坯連鑄機、常規(guī)板坯連鑄機均設(shè)計有可靠導(dǎo)向），因為扇形段活動側(cè)和固定測的連接采用銷軸連接，不可避免存在間隙，如果完全按照離線一樣進、出口液壓缸均為70bar，在扇形段自身重力的作用下就會導(dǎo)致在線扇形段輥縫標定出現(xiàn)偏差：進口輥縫大，出口輥縫小。

在線扇形段校核壓力計算：以1#扇形段為例。離線校核的壓力：扇形段水平放置，活動側(cè)重量6711kg，液壓缸關(guān)閉壓力70bar，打開壓力33bar，液壓缸活塞直徑180，活塞桿直徑80，那么，離線校核扇形段單個液壓缸的壓力=（9*9-4*4）*3.14*70-9*9*3.14*33=5.9=5894kg≈5.9t，扇形段進口壓力=出口壓力=5.9*2+6.71/2=15.2t。

在線校核壓力的計算：如圖2，進口液壓缸的校核壓力為F1，出口液壓缸的校核壓力為F2，活動側(cè)扇形段的重力為G，垂直于F1方向的受力平衡未考慮（因該方向不會對扇形段校核造成影響），平衡扇形段活動側(cè)的傾翻力為FN，則FN*219+FN*221=G*cos14o*297.2

FN*（219+221）=6711*cos14o*297.2

FN=4400kg=4.4t

F1=15.2/2+4.4/2-6.7*sin14o/4=9.4t

F2=15.2/2-4.4/2-6.7*sin14o/4=5t

以此類推，可以得到所有扇形段的進、出口單個液壓缸的校核壓力，如表1。

③優(yōu)化扇形段的校核模型。

1）優(yōu)化扇形段校核壓力，縮小扇形段輥縫標定偏差。

原設(shè)計的在線扇形段輥縫的校核：扇形段0每個液壓缸的校核壓力為9噸，扇形段1-6段每個液壓缸的校核壓力均為6.1噸，扇形段7-9段每個液壓缸的校核壓力均為9噸。這與上述表格計算的扇形段校核壓力有較大差異，尤其是扇形段1-6段，按照上面表格的數(shù)據(jù)對在線扇形段校核程序進行修改，并重新校核所有扇形段，扇形段的輥縫精度有了明顯改善，偏差值扇形段在線校核的精度由原來的±1.5mm提高到目前的±0.8mm。

2）通過FDA曲線分析校核過程每一步的狀態(tài)，優(yōu)化完善原來有缺陷的程序，目的是縮小每次校核的輥縫偏差。原始的校段程序中壓力控制只執(zhí)行到第三步，到第四步就自動改為位置控制，而此時的設(shè)定位置是畫面上設(shè)定的72mm（現(xiàn)在的71.5mm）不變，所以會在第四步的時候出現(xiàn)壓力增加，檢測計算的扇形段開度向目標開度靠攏。隨著關(guān)閉壓力的增加，定位柱進一步產(chǎn)生形變，根據(jù)以前的歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計，此過程中產(chǎn)生的型變量在0.1-0.4mm范圍。而此時的校段壓力已經(jīng)高于設(shè)定的壓力值，失去了校段的理想狀態(tài)。在校段過程中，校段偏移量（offset）計算完成之前（校段第四步）保持壓力控制模式不變。到第五步需要打開扇形段的時候再轉(zhuǎn)為位置控制，這樣就有效地避免了校段過程中壓力變化對校段偏移量計算帶來的影響。

具體修改程序如下：a）第一步的關(guān)閉壓力上限修改（防止關(guān)閉壓力過大在扇形段關(guān)閉過程中關(guān)閉過快，關(guān)閉壓力過大，對扇形段定位柱產(chǎn)生沖擊）。b）修改校段第一步的位置目標（比預(yù)定的校段開度大0.5mm，防止關(guān)閉過程中定位柱承受大的關(guān)閉壓力或者形變）。c）根據(jù)手持輥縫儀測試的結(jié)果，對每個段的入口和出口校段壓力進行修正。d）校段過程從第二步到第四步都保持壓力控制（防止壓力變化影響對校段偏移量的計算）。

④提高扇形段離線維修的精度，實現(xiàn)最終的目標。影響扇形段輥縫精度的主要因素：扇形段輥子對弧精度;扇形段固定側(cè)與活動側(cè)連接的間隙大小;機械限位的精度。扇形段輥子對弧精度是扇形段離線維修的主要精度指標之一，自始至終比較重視，沒有問題，主要是后面兩項因素需要進一步做工作。扇形段固定側(cè)與活動側(cè)的連接問題，對所有關(guān)節(jié)軸承和連接銷軸進行檢測，不合格更換;機械限位主要問題有兩個，一是限位柱銹蝕不平，換新或堆焊修復(fù)，二是調(diào)整墊片過多，精度無法保證，嚴格按規(guī)定不超過5個調(diào)整墊執(zhí)行。

2? 實施效果與評價

實際完成情況與預(yù)期目標對比情況：

論文目標：2017年用多功能輥縫儀檢測的薄板坯連鑄機扇形段輥縫偏差值在±1.5mm，薄板坯連鑄機扇形段校核模型優(yōu)化后，其輥縫偏差值在±0.5mm。

完成情況：經(jīng)過計算、修改校核參數(shù)，之后多次優(yōu)化扇形段校核模型，扇形段輥縫偏差值達到±0.5mm。

3? 結(jié)束語

多年來達涅利薄板坯連鑄機鋸齒形輥縫影響鑄坯質(zhì)量，通過研究達涅利設(shè)計的扇形段的機械結(jié)構(gòu)特點和在不同夾緊壓力狀態(tài)下扇形段輥縫的變化值分析，創(chuàng)新性地提出在線扇形段1-7段的校核應(yīng)該采用進、出口不同的校核壓力。通過修改、優(yōu)化扇形段輥縫校核模型，大大提高了薄板坯連鑄機扇形段的輥縫精度和鑄坯質(zhì)量，同時可以推廣到達涅利其他產(chǎn)線。

參考文獻：

[1]楊超武，王文學(xué)，劉彩玲，等.板坯連鑄機中扇形段更換系統(tǒng)的選型與應(yīng)用[J].云南冶金，2018（5）：76-81.

[2]張金柱，潘國平，楊兆林.薄板坯連鑄設(shè)備及生產(chǎn)技術(shù)[M].北京：冶金出版社，2007.