CN103752784A

CN103752784A - 一种小方坯或小圆坯连铸机结晶器液压振动系统

Info

Publication number: CN103752784A
Application number: CN201410031089.8A
Authority: CN
Inventors: 梁子福; 何博; 张继强; 贾涛; 李向辉; 李新强; 徐学华; 安丽娟
Original assignee: China National Heavy Machinery Research Institute Co Ltd
Current assignee: China National Heavy Machinery Research Institute Co Ltd
Priority date: 2014-01-23
Filing date: 2014-01-23
Publication date: 2014-04-30
Anticipated expiration: 2034-01-23
Also published as: CN103752784B

Abstract

本发明属于冶金连铸技术领域，具体提供了一种小方坯或小圆坯连铸机结晶器液压振动系统，包括承托结晶器的用于控制结晶器按连铸机设定的圆弧半径做弧形或仿弧运动的振动单元、用于控制液压提供给振动伺服液压油缸，使振动单元按给定的正弦或非正弦曲线驱动结晶器上下振动的伺服液压单元以及对振动单元和伺服液压单元进行控制的控制单元。本发明的优点是结构紧凑，能够满足结晶器按连铸机设定的圆弧半径作弧形或仿弧运动，具有可在线调整振动参数功能，振动控制精度高，有效的控制连铸机结晶器在振动过程中对纵、横两个方向的偏摆误差，稳定性更好，使用寿命长，故障率低，满足现代连铸生产高品质钢的要求。

Description

一种小方坯或小圆坯连铸机结晶器液压振动系统

技术领域

本发明属于冶金连铸技术领域，具体涉及一种小方坯或小圆坯连铸机结晶器液压振动系统。

背景技术

在连铸机中，结晶器振动系统是连铸机的必要组成部分。目前国内板坯连铸机上所使用的结晶器液压振动装置，大部分依赖国外公司提供，而且，在使用中出现不少问题，如滚动单元与导向板之间的磨损造成间隙加大，导致铸坯的振痕深度和形状的不规则；有的设备出现共振现象，使得振动时结晶器偏摆量增加，导致铸坯表面质量下降，等等。因此，必须自主研制出一套实用可靠的结晶器液压振动装置，来提升我国连铸机装备水平和实际生产能力。

发明内容

本发明的目的是为小方坯或小圆坯连铸机提供一种结构紧凑、性能稳定又能在线调整振动参数（振幅、振频、波形，可按给定的正弦或非正弦曲线进行振动等）的结晶器液压振动系统。

为此，本发明提供了一种小方坯或小圆坯连铸机结晶器的液压振动系统，包括用于控制结晶器按连铸机设定的圆弧半径做弧形或仿弧运动的振动单元、用于控制液压提供给振动伺服液压油缸并且使振动单元按给定的正弦或非正弦曲线驱动结晶器上下振动的伺服液压单元以及对振动单元和伺服液压单元进行控制的控制单元，所述振动单元包括振动台架、上导向板簧、下导向板簧、固定台架、横向导向柱、缓冲螺旋弹和伺服液压缸；固定台架通过支座与连铸机基座固定连接，伺服液压缸的缸体端铰接固定在固定台架的空腔内，伺服液压缸的活塞杆与振动台架铰接固定，活塞杆的作用方向垂直于铰接点与连铸机外弧圆心的连线；上导向板簧的内端与振动台架联接，上导向板簧的外端与固定台架联接，下导向板簧的内端与振动台架联接，下导向板簧的外端与固定台架联接，左右两侧共四幅导向板簧的中心线的延长线相交于连铸机外弧的圆心；左右方向的横向导向柱将振动台架与固定台架连接；上导向板簧、下导向板簧内、外端均设有张力调节装置；所述伺服液压单元至少包括带位移传感器的伺服液压缸、电液伺服阀、压力传感器、截止阀、单向阀、压力油蓄能器、回油蓄能器、压力表、压力油过滤器、电磁换向阀、液控单向阀和截止阀；其中电液伺服阀、压力传感器集成在带位移传感器的伺服液压缸上；位移传感器固定在伺服液压缸的缸头上；压力传感器连接在伺服液压缸的压力油回路和回油回路上；电液伺服阀的P回路经截止阀与液压泵站的压力油回路油连通，电液伺服阀的T回路经单向阀与液压泵站的回油油路连通。

上述控制单元至少包括嵌入式检测控制器、PLC、HMI监控站和计算机单元,它们相互之间通过数据线、接口和Ethernet以太网互联；本液压振动系统通过数据线、接口和Ethernet以太网将控制单元的嵌入式检测控制器、PLC、HMI监控站和计算机单元与伺服液压单元的压力传感器、电液伺服阀、位移传感器连接。

上述检测控制器包括控制数字量接口器件的DI/DO、控制电液伺服阀的模拟量IO，采集位移传感器位移数据的SSI接口，与外围设备进行数据交换的Ethernet接口和Profibus-DP接口；检测控制器与模拟量IO、电液伺服阀、伺服液压缸以及振动台架依次连接，并通过SSI接口与位移传感器连接。

上述PLC包括S7-300CPU、DI/DO模块、通讯模块；PLC通过继电器回路和电磁换向阀、液控单向阀、压力继电器、伺服液压缸依次连接，由通讯模块进行通讯连接。

本发明的有益效果：本发明提供的这种小方坯或小圆坯连铸机结晶器的液压振动系统，包括用于控制结晶器按连铸机设定的圆弧半径做弧形或仿弧运动的振动单元、用于控制液压提供给振动伺服液压油缸并且使振动单元按给定的正弦或非正弦曲线驱动结晶器上下振动的伺服液压单元以及对振动单元和伺服液压单元进行控制的控制单元，所述振动单元包括振动台架、上导向板簧、下导向板簧、固定台架、横向导向柱、缓冲螺旋弹和伺服液压缸；固定台架通过支座与连铸机基座固定连接，伺服液压缸的缸体端铰接固定在固定台架的空腔内，伺服液压缸的活塞杆与振动台架铰接固定，活塞杆的作用方向垂直于铰接点与连铸机外弧圆心的连线；上导向板簧的内端与振动台架联接，上导向板簧的外端与固定台架联接，下导向板簧的内端与振动台架联接，下导向板簧的外端与固定台架联接，左右两侧共四幅导向板簧的中心线的延长线相交于连铸机外弧的圆心；左右方向的横向导向柱将振动台架与固定台架连接；上导向板簧、下导向板簧内、外端均设有张力调节装置；所述伺服液压单元至少包括带位移传感器的伺服液压缸、电液伺服阀、压力传感器、截止阀、单向阀、压力油蓄能器、回油蓄能器、压力表、压力油过滤器、电磁换向阀、液控单向阀和截止阀；其中电液伺服阀、压力传感器集成在带位移传感器的伺服液压缸上；位移传感器固定在伺服液压缸的缸头上；压力传感器连接在伺服液压缸的压力油回路和回油回路上；电液伺服阀的P回路经截止阀与液压泵站的压力油回路油连通，电液伺服阀的T回路经单向阀与液压泵站的回油油路连通。本发明的优点是结构紧凑，能够满足结晶器按连铸机设定的圆弧半径作弧形或仿弧运动，具有可在线调整振动参数（振幅、振频、波形，可按给定的正弦或非正弦曲线进行振动等）功能，振动控制精度高，有效的控制连铸机结晶器在振动过程中对纵、横两个方向的偏摆误差，稳定性更好，使用寿命长，故障率低，满足现代连铸生产高品质钢的要求。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例的振动单元结构示意图；

图2是本发明实施例的振动单元结构侧视图；

图3是本发明实施例的伺服液压单元示意原理图；

图4是本发明实施例的控制单元示意原理图。

附图标记说明：1、振动台架；2、上导向板簧；3、下导向板簧；4、固定台架；5、横向导向柱；6、缓冲螺旋弹；7、伺服液压缸；8、压力传感器；9、电液伺服阀；10、位移传感器；11、截止阀；12、单向阀；13、；14、压力油蓄能器；15、结晶器；16、压力表；17、回油蓄能器；18、压力继电器；19、震动单元；20、电磁换向阀；21、液控单向阀；22、压力油过滤器；23、截止阀；24、检测控制器；25、PLC；26、HMI监控站；27、计算机单元。

具体实施方式

实施例1：

如图1、图2、图3及图4所示的一种小方坯或小圆坯连铸机结晶器的液压振动系统，包括承托结晶器15的用于控制结晶器15按连铸机设定的圆弧半径做弧形或仿弧运动的振动单元、用于控制液压提供给振动伺服液压油缸，使振动单元按给定的正弦或非正弦曲线驱动结晶器15上下振动的伺服液压单元以及通过软、硬件来实现对振动单元和伺服液压单元进行控制的控制单元。

如图1及图2所示，振动单元包括振动台架1、上导向板簧2、下导向板簧3、固定台架4、横向导向柱5、缓冲螺旋弹簧6和伺服液压缸7。固定台架4通过支座与连铸机基座固定连接，伺服液压缸7的缸体端铰接固定在固定台架4的空腔内，伺服液压缸7的活塞杆与振动台架1铰接固定，活塞杆的作用方向垂直于铰接点与连铸机外弧圆心的连线；上导向板簧2和下导向板簧3靠近连铸坯的一端称为内端，另一端称为外端，上导向板簧2的内端与振动台架1联接，上导向板簧2的外端与固定台架4联接，下导向板簧3的内端与振动台架1联接，下导向板簧3的外端与固定台架4联接，左右两侧共四幅导向板簧的中心线的延长线相交于连铸机外弧的圆心，即可保证振动装置按设的铸机基准圆弧半径作仿弧振动；左右方向的横向导向柱5将振动台架1与固定台架4连接，既适应了仿弧振动的要求，又可减少侧向偏摆，使液压缸驱动机构不受侧向力作用；上导向板簧2、下导向板簧3内外端均设有张力调节装置，张力调节装置其技术为现有技术，其可实现板弹簧的张紧，有利于充分发挥串接式板簧的性能，保证振动单元仿弧精度的要求。

如图3所示，伺服液压单元至少包括带位移传感器10的伺服液压缸7、电液伺服阀9、压力传感器8、截止阀11、单向阀12、压力油蓄能器14、回油蓄能器17、压力表16、压力油过滤器22、电磁换向阀20、液控单向阀21和截止阀23。其中电液伺服阀9、压力传感器8等集成在带位移传感器10的振动液压缸7上。位移传感器10固定在振动伺服液压缸7的缸头上。压力传感器8连接在伺服液压缸7的压力油回路和回油回路上；电液伺服阀9的P回路经截止阀11与液压泵站的压力油回路油连通，电液伺服阀9的T回路经单向阀12与液压泵站的回油油路连通。

压力油过滤器22对提供给伺服液压缸7的压力油进行进一步过滤，以提高电液伺服阀9、伺服液压缸7等的工作可靠性；在由带位移传感器10的伺服液压缸7、电液伺服阀9和压力传感器8等组成的位置闭环系统工作时，压力油蓄能器14可补充系统瞬时流量的不足，提高闭环系统的快速响应能力；回油蓄能器17可缓解振动单元驱动结晶器15振动时管道的振动和噪音，并能改善系统的动态性能；在电磁换向阀20的控制下，液控单向阀21被打开，压力继电器18发讯指示压力油已供给伺服液压缸7，这时振动单元进入“投入”状态，在此“投入”状态下，可依工艺要求给定的正弦或非正弦曲线，对振动单元的伺服液压缸7进行动态位置闭环控制。伺服液压缸7上的位移传感器10的反馈信号实时与给定信号相比较，控制相应的电液伺服阀9，使伺服液压缸7按给定的正弦或非正弦曲线驱动结晶器15上下振动。

实施例2：在实施例1的基础上，如图4所示，本发明的控制单元至少包括检测控制器24、PLC 25、HMI监控站26 和计算机单元27。它们相互之间通过数据线、接口和Ethernet以太网互联，进行数据交换，实现振动系统的闭环控制。本发明通过数据线、接口和Ethernet以太网将控制单元的嵌入式检测控制器24、PLC25、HMI监控站26 和计算机单元27等与伺服液压单元的压力传感器8、电液伺服阀9、位移传感器10等通讯接通，控制伺服液压单元的压力、液位、温度等参数，并由PLC25给定的振动模型曲线，给嵌入式检测控制器24发讯，控制集成有电液伺服阀9、压力传感器8、位移传感器10的伺服液压缸7，驱动振动单元的振动台架1，实现结晶器的正弦或非正弦振动，HMI监控站26进行振动状态的监控、振动参数的设置和数据的记录。检测控制器24包括控制数字量接口器件的DI/DO、控制电液伺服阀9的模拟量IO，采集位移传感器10位移数据的SSI接口，与外围设备进行数据交换的Ethernet接口和Profibus-DP接口；检测控制器24通过模拟量IO给电液伺服阀9信号，从而控制振动单元的伺服液压缸7驱动振动单元的振动台架1上下振动，并通过SSI接口读取位移传感器10反馈回来的振动单元的位移数据，并由Ethernet接口和Profibus-DP接口进行数据交换，构成位置闭环控制。 PLC25包括DI或DO模块、通讯模块等，主要完成对伺服液压单元的控制。PLC通过继电器回路控制伺服液压单元的电磁换向阀20，发讯驱动液控单向阀21和压力继电器18给伺服液压缸7供压力油，由通讯模块进行通讯连接，实现对伺服液压单元动态位置的闭环控制，本实施例中的通讯模块采用公知技术。检测控制器24不仅很好的继承了PLC结构紧凑，运行稳定、可靠性高等特点，而且更重要的是：它比PLC的系统运行速度更快，编程更加灵活（可方便的实现复杂的控制算法）、体积小、性价比高，且控制流程简单可靠。

本发明的优点是结构紧凑，能够满足结晶器15按连铸机设定的圆弧半径作弧形或仿弧运动，具有可在线调整振动参数（振幅、振频、波形，可按给定的正弦或非正弦曲线进行振动等）功能，振动控制精度高，有效的控制连铸机结晶器15在振动过程中对纵、横两个方向的偏摆误差，稳定性更好，使用寿命长，故障率低，满足现代连铸生产高品质钢的要求。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设均属于本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种小方坯或小圆坯连铸机结晶器的液压振动系统，包括用于控制结晶器（15）按连铸机设定的圆弧半径做弧形或仿弧运动的振动单元、用于控制液压提供给振动伺服液压油缸并且使振动单元按给定的正弦或非正弦曲线驱动结晶器（15）上下振动的伺服液压单元以及对振动单元和伺服液压单元进行控制的控制单元，其特征是：所述振动单元包括振动台架（1）、上导向板簧（2）、下导向板簧（3）、固定台架（4）、横向导向柱（5）、缓冲螺旋弹（6）和伺服液压缸（7）；固定台架（4）通过支座与连铸机基座固定连接，伺服液压缸（7）的缸体端铰接固定在固定台架（4）的空腔内，伺服液压缸（7）的活塞杆与振动台架（1）铰接固定，活塞杆的作用方向垂直于铰接点与连铸机外弧圆心的连线；上导向板簧（2）的内端与振动台架（1）联接，上导向板簧（2）的外端与固定台架（4）联接，下导向板簧（3）的内端与振动台架（1）联接，下导向板簧（3）的外端与固定台架（4）联接，左右两侧共四幅导向板簧的中心线的延长线相交于连铸机外弧的圆心；左右方向的横向导向柱（5）两端分别和振动台架（1）与固定台架（4）连接；上导向板簧（2）、下导向板簧（3）内、外端均设有张力调节装置；所述伺服液压单元至少包括带位移传感器（10）的伺服液压缸（7）、电液伺服阀（9）、压力传感器（8）、截止阀（11）、单向阀（12）、压力油蓄能器（14）、回油蓄能器（17）、压力表（16）、压力油过滤器（22）、电磁换向阀（20）、液控单向阀（21）和截止阀（23）；其中电液伺服阀（9）、压力传感器（8）集成在带位移传感器（10）的伺服液压缸（7）上；位移传感器（10）固定在伺服液压缸（7）的缸头上；压力传感器（8）连接在伺服液压缸（7）的压力油回路和回油回路上；电液伺服阀（9）的P回路经截止阀（11）与液压泵站的压力油回路油连通，电液伺服阀（9）的T回路经单向阀（12）与液压泵站的回油油路连通。

2.如权利要求1所述的一种小方坯或小圆坯连铸机结晶器的液压振动系统，其特征是：所述的控制单元至少包括嵌入式检测控制器（24）、PLC（25）、HMI监控站（26）和计算机单元（27）,它们相互之间通过数据线、接口和Ethernet以太网互联；本液压振动系统通过数据线、接口和Ethernet以太网将控制单元的嵌入式检测控制器（24）、PLC（25）、HMI监控站（26）和计算机单元（27）与伺服液压单元的压力传感器（8）、电液伺服阀（9）、位移传感器（10）连接。

3.如权利要求2所述的一种小方坯或小圆坯连铸机结晶器的液压振动系统，其特征是：所述检测控制器（24）包括控制数字量接口器件的DI/DO、控制电液伺服阀（9）的模拟量IO，采集位移传感器（10）位移数据的SSI接口，与外围设备进行数据交换的Ethernet接口和Profibus-DP接口；检测控制器（24）与模拟量IO、电液伺服阀（9）、伺服液压缸（7）以及振动台架（1）依次连接，并通过SSI接口与位移传感器（10）连接。

4.如权利要求2所述的一种小方坯或小圆坯连铸机结晶器的液压振动系统，其特征是：所述PLC（25）包括S7-300CPU、DI/DO模块、通讯模块；PLC通过继电器回路和电磁换向阀（20）、液控单向阀（21）、压力继电器（18）、伺服液压缸（7）依次连接，由通讯模块进行通讯连接。