CN102554152A - 结晶器非正弦振动方法及其液压系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连铸机的结晶器非正弦振动的控制方法及液压控制系统。其目的是为了提供一种结晶器非正弦振动方法，减轻铸坯表面振痕深度，提高铸坯的表面质量。本发明一种结晶器非正弦振动方法，结晶器采用伺服液压系统驱动，结晶器的PLC控制系统通过输入振幅、振频和偏斜率三个参数，生成非正弦振动曲线，控制伺服液压系统工作，PLC输入的控制参数取值范围是：振幅h为1.9≤h≤2.3mm；振频f为101≤f≤138cpm；偏斜率a为6.5＜a≤8.5％。本发明的液压系统，包括振动伺服液压缸、位置传感器、压力传感器、溢流阀、电液伺服阀、蓄能器组、压油过滤器、过滤器、单向阀、电磁溢流阀和液压泵。

Description

结晶器非正弦振动方法及其液压系统

技术领域

本发明涉及金属连续铸造领域，特别是涉及一种连铸机的结晶器非正弦振动的控制方法及液压控制系统。

背景技术

结晶器振动的目的是为了防止铸坯在凝固过程中与结晶器的铜管内壁粘结而发生挂拉裂或拉漏事故，从而保证铸坯的表面质量，减轻振痕深度。结晶器液压振动自发明以来，以其具有在线调整振幅、频率和负滑脱参数，使负滑脱率和负滑脱时间保持在最佳范围内而得到迅速推广。在高拉速、高质量的高效连铸生产中，为获得良好的结晶器振动工艺效果，希望结晶器振动方式为下振时间短、速度快，上振时间长、速度慢。非正弦振动方式则具有较长的正滑动时间，结晶器振动速度与拉坯速度之差较小的特点。结晶器采用液压非正弦振动，利于保护渣向结晶器与凝固坯壳之间的缝隙均匀渗透，改善结晶器内壁的润滑效果，减轻铸坯表面振痕深度，减少拉裂、拉漏提高铸坯的表面质量。结晶器液压非正弦振动为连铸生产提供了可靠的保证，它是高效连铸的关键技术之一。结晶器非正弦振动中的振幅、振频、偏斜率这些参数若设置不合适，降低铸坯表面的表面质量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结晶器非正弦振动方法，能够在生产方形或圆形铸坯时，减轻铸坯表面振痕深度，减少拉裂、拉漏提高铸坯的表面质量。

本发明一种结晶器非正弦振动方法，结晶器采用伺服液压系统驱动，结晶器的PLC控制系统通过输入振幅、振频和偏斜率三个参数，生成非正弦振动曲线，控制伺服液压系统工作，PLC输入的控制参数

振幅h的取值范围是：1.9≤h≤2.3mm；

振频f的取值范围是：101≤f≤138cpm；

偏斜率a的取值范围是：6.5＜a≤8.5％。

优选的，本发明结晶器非正弦振动方法，其控制参数

振幅h的取值范围是：2.1≤h≤2.2mm；

振频f的取值范围是：115≤f≤132cpm；

偏斜率a的取值范围是：6.8＜a≤8.2％。

选取如上控制参数，能够起到提高铸坯的表面质量，提高材料利用率的效果，具体数据如下表所示：

上表中各参数的单位为：

振幅h：毫米；振频f：次每秒；偏斜率a：％；拉速：米每秒；

本发明结晶器非正弦振动方法，其中控制信号线采用屏蔽线，并与动力线分开放置。以防止控制信号受到干扰。

本发明一种使用上述方法的液压系统，包括振动伺服液压缸、位置传感器、第一压力传感器、第二压力传感器、第一溢流阀、第二溢流阀、电液伺服阀、蓄能器组、压油过滤器、第一回油过滤器、单向阀、电磁溢流阀和液压泵，液压泵的进油口与油箱连通，液压泵的供油口与电磁溢流阀的进油口P、蓄能器组的进油口P、单向阀的进油口P连通，单向阀的出油口A与压油过滤器的进油口P连通，压油过滤器的出油口A与电液伺服阀的进油口P连通，电液伺服阀的回油口T与第一回油过滤器的进油口P连通，第一回油过滤器的出油口A与油箱连通，电液伺服阀的工作油口A与第一溢流阀的进油口P、振动伺服液压缸的无杆腔连通，电液伺服阀的工作油口B与第二溢流阀的进油口P、振动伺服液压缸的有杆腔连通，第一溢流阀、第二溢流阀、电磁溢流阀的回油口T均与油箱连通，位置传感器固定安装在振动伺服液压缸的缸头上，第一压力传感器安装在振动伺服液压缸的进油油路上，第二压力传感器安装在振动伺服液压缸的回油油路上。

本发明非正弦振动结晶器的液压系统，还包括第一、第二二位二通手动换向阀，电液伺服阀通过第一、第二二位二通手动换向阀与振动伺服液压缸连接，电液伺服阀的工作油口A与第一二位二通手动换向阀的进油口P连通，第一二位二通手动换向阀出油口A与第一溢流阀的进油口P、振动伺服液压缸的无杆腔连通；电液伺服阀的工作油口B与第二二位二通手动换向阀的进油口P连通，第二二位二通手动换向阀出油口A与第二溢流阀的进油口P、振动伺服液压缸的有杆腔连通。

本发明非正弦振动结晶器的液压系统，还包括第二回油过滤器，第二回油过滤器安装在第一回油过滤器与油箱之间，第一回油过滤器为粗过滤器，第二回油过滤器为精过滤器，压油过滤器为精过滤器。

本发明非正弦振动结晶器的液压系统，其中所述液压泵为恒压泵。动力采用恒压泵构成恒压力油源，一则可提高系统的稳定性；二则可减少系统发热，降低油温，延长油液使用寿命；三则可以降低能耗，节约能源。

本发明非正弦振动结晶器的液压系统，其中所述油箱和连接管路的材质均为不锈钢。油箱和连接各液压元件的连接管路均由不锈钢制作，可以最大程度的油源的清洁。

本发明非正弦振动结晶器的液压系统与现有技术不同之处在于本发明通过设置位置传感器，实时检测振动伺服液压缸的位移，将反馈信号实时与给定信号比较，来控制电液伺服阀，使振动伺服液压缸按照给定的结晶器非正弦曲线驱动结晶器上下振动，通过在振动伺服液压缸的进油油路和回油油路分别设置压力传感器，能够实时检测振动伺服液压缸的进油和回油的油压，通过控制电液伺服阀，实现振动伺服液压缸进油和回油的油压的实时调节，改善振动伺服液压缸的压力环境。

下面结合附图对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明非正弦振动结晶器的液压系统的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明非正弦振动结晶器的液压系统，包括振动伺服液压缸1、位置传感器2、第一压力传感器3、第二压力传感器4、第一溢流阀5、第二溢流阀6、电液伺服阀7、蓄能器组8、压油过滤器9、第一回油过滤器10、第二回油过滤器19、单向阀11、电磁溢流阀12、液压泵13和第一、第二二位二通手动换向阀17、18。

液压泵13的进油口与油箱14连通，液压泵13的供油口与电磁溢流阀12的进油口P、蓄能器组8的两个蓄能器的进油口P、单向阀11的进油口P连通，单向阀11的出油口A与压油过滤器9的进油口P连通，压油过滤器9的出油口A与电液伺服阀7的进油口P连通，电液伺服阀7的回油口T与第一回油过滤器10的进油口P连通，第一回油过滤器10的出油口A与第二回油过滤器19的进油口P连通，第二回油过滤器19的出油口A与油箱14连通，电液伺服阀7的工作油口A与第一二位二通手动换向阀17的进油口P连通，第一二位二通手动换向阀17出油口A与第一溢流阀5的进油口P、振动伺服液压缸1的无杆腔连通；电液伺服阀7的工作油口B与第二二位二通手动换向阀18的进油口P连通，第二二位二通手动换向阀18出油口A与第二溢流阀6的进油口P、振动伺服液压缸1的有杆腔连通，第一溢流阀5、第二溢流阀6、电磁溢流阀12的回油口T均与油箱14连通，位置传感器2固定安装在振动伺服液压缸1的缸头上，第一压力传感器3安装在振动伺服液压缸1的进油油路15上，第二压力传感器4安装在振动伺服液压缸1的回油油路16上。其中第一回油过滤器10为粗过滤器，第二回油过滤器19为精过滤器，压油过滤器9为精过滤器，液压泵13为恒压泵。

当液压系统工作时，液压泵13将压力油经压油过滤器9输出至电液伺服阀7，然后通过电液伺服阀7分配至振动伺服液压缸1，位置传感器2实时检测振动伺服液压缸1的位移，然后将反馈信号实时与给定信号比较，来控制电液伺服阀，使振动伺服液压缸1按照给定的结晶器非正弦曲线驱动结晶器上下振动。

液压系统振动的动力装置为液压泵13构成的液压动力站，它作为动力源向振动伺服液压缸1提供稳定压力和流量的油液。液压动力站的信号由主站室内的计算机通过PLC系统来控制。液压振动的核心控制装置为电液伺服阀7。振动电液伺服阀7灵敏度极高，液压动力站提供动力如有波动，电液伺服阀7的动作就会失真，造成振动时运动不平稳和振动波形失真。为此，要在系统中设置蓄能器组8以吸收各类波动和冲击，保证整个系统的压力稳定。

结晶器的非正弦曲线振动靠振动电液伺服阀控制，而电液伺服阀的控制信号来自曲线生成器，主控室的计算机通过PLC控制其曲线生成器设定振动曲线。首先通过PLC输入振幅、振频和偏斜率，曲线生成器生成初始非正弦曲线，控制振动伺服液压缸振动，同时PLC通过位置传感器和压力传感器传来的位置反馈信号和压力反馈信号来修正初始非正弦曲线。经过修正的振动曲线信号转换成电信号来控制振动伺服液压缸。

其中非正弦振动的曲线公式为：

$h\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}h\sin \frac{\mathrm{\π}}{\mathrm{\π}+2\mathrm{\θ}}{\mathrm{\ω}}_{N}t& 0\≤{\mathrm{\ω}}_{N}t\≤\frac{\mathrm{\π}}{2}+\mathrm{\θ}\\ h\cos \frac{\mathrm{\π}}{\mathrm{\π}-2\mathrm{\θ}}{\mathrm{\ω}}_N(t-\frac{\mathrm{\π}+2\mathrm{\θ}}{2{\mathrm{\ω}}_N})& \frac{\mathrm{\π}}{2}+\mathrm{\θ}\≤{\mathrm{\ω}}_{N}t\≤\frac{3\mathrm{\π}}{2}-\mathrm{\θ}\\ -h\cos \frac{\mathrm{\π}}{\mathrm{\π}+2\mathrm{\θ}}{\mathrm{\ω}}_N(t-\frac{3\mathrm{\π}-2\mathrm{\θ}}{2{\mathrm{\ω}}_N})& \frac{3\mathrm{\π}}{2}-\mathrm{\θ}\≤{\mathrm{\ω}}_{N}t\≤2\mathrm{\π}\end{array}\right.$

ω_N＝2πf $\mathrm{\θ}=\frac{\mathrm{\π\α}}{2}$

公式中h表示振幅；f表示振频；a表示偏斜率。

根据以上公式输入h、f、a即可生成振动曲线。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种结晶器非正弦振动方法，所述结晶器采用伺服液压系统驱动，所述结晶器的PLC控制系统通过输入振幅、振频和偏斜率三个参数，生成非正弦振动曲线，控制伺服液压系统工作，其特征在于：PLC输入的控制参数

振幅h的取值范围是：1.9≤h≤2.3mm；

振频f的取值范围是：101≤f≤138cpm；

偏斜率a的取值范围是：6.5＜a≤8.5％。

2.根据权利要求1所述的结晶器非正弦振动方法，其特征在于：

振幅h的取值范围是：2.1≤h≤2.2mm；

振频f的取值范围是：115≤f≤132cpm；

偏斜率a的取值范围是：6.8＜a≤8.2％。

3.根据权利要求2所述的结晶器非正弦振动方法，其特征在于：控制信号线采用屏蔽线，并与动力线分开放置。

4.一种使用权利要求1至3任意一项所述方法的液压系统，其特征在于：包括振动伺服液压缸(1)、位置传感器(2)、第一压力传感器(3)、第二压力传感器(4)、第一溢流阀(5)、第二溢流阀(6)、电液伺服阀(7)、蓄能器组(8)、压油过滤器(9)、第一回油过滤器(10)、单向阀(11)、电磁溢流阀(12)和液压泵(13)，所述液压泵(13)的进油口与油箱(14)连通，液压泵(13)的供油口与电磁溢流阀(12)的进油口P、蓄能器组(8)的进油口P、单向阀(11)的进油口P连通，单向阀(11)的出油口A与压油过滤器(9)的进油口P连通，压油过滤器(9)的出油口A与电液伺服阀(7)的进油口P连通，电液伺服阀(7)的回油口T与第一回油过滤器(10)的进油口P连通，第一回油过滤器(10)的出油口A与油箱(14)连通，电液伺服阀(7)的工作油口A与第一溢流阀(5)的进油口P、振动伺服液压缸(1)的无杆腔连通，电液伺服阀(7)的工作油口B与第二溢流阀(6)的进油口P、振动伺服液压缸(1)的有杆腔连通，所述第一溢流阀(5)、第二溢流阀(6)、电磁溢流阀(12)的回油口T均与油箱(14)连通，所述位置传感器(2)固定安装在振动伺服液压缸(1)的缸头上，第一压力传感器(3)安装在振动伺服液压缸(1)的进油油路(15)上，第二压力传感器(4)安装在振动伺服液压缸(1)的回油油路(16)上。

5.根据权利要求4所述的液压系统，其特征在于：还包括第一、第二二位二通手动换向阀(17、18)，所述电液伺服阀(7)通过第一、第二二位二通手动换向阀(17、18)与振动伺服液压缸(1)连接，所述电液伺服阀(7)的工作油口A与第一二位二通手动换向阀(17)的进油口P连通，第一二位二通手动换向阀(17)出油口A与第一溢流阀(5)的进油口P、振动伺服液压缸(1)的无杆腔连通；所述电液伺服阀(7)的工作油口B与第二二位二通手动换向阀(18)的进油口P连通，第二二位二通手动换向阀(18)出油口A与第二溢流阀(6)的进油口P、振动伺服液压缸(1)的有杆腔连通。

6.根据权利要求5所述的液压系统，其特征在于：还包括第二回油过滤器(19)，所述第二回油过滤器(19)安装在第一回油过滤器(10)与油箱(14)之间，所述第一回油过滤器(10)为粗过滤器，所述第二回油过滤器(19)为精过滤器，所述压油过滤器(9)为精过滤器。

7.根据权利要求6所述的液压系统，其特征在于：所述液压泵(13)为恒压泵。

8.根据权利要求7所述的液压系统，其特征在于：所述油箱(14)和连接管路的材质均为不锈钢。

Images