CN110181013B - 一种辊缝的无间隙大压下装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种辊缝的无间隙大压下装置及其使用方法，包括下框架装配架，下框架装配架上连接有若干组柔性杆架，每组柔性杆架包括位于下框架平行的两边的两根柔性杆，每根柔性杆的上端都连接有中空液压缸，中空液压缸的活塞底部与柔性杆相连，中空液压缸之间可拆卸连接有上框架装配架，其中中空液压缸顶部还连接有位移传感装置，下框架装配架上方连接有导辊，上框架装配架下方连接有导辊。通过新的柔性杆作为支撑，避免了各个装置之间的空隙对检测辊缝时的影响，使得可以远程精准控制辊缝，提高了产品质量。

Description

一种辊缝的无间隙大压下装置及其使用方法

技术领域

本发明属于冶金过程技术领域，具体涉及一种辊缝的无间隙大压下装置及其使用方法。

背景技术

连铸凝固末端大压下技术是解决铸坯中心偏析，改善凝固均匀性和致密度，提高铸坯质量的行之有效的技术，而如何在铸坯凝固末端实施准确的压下量控制是连铸凝固末端大压下的关键技术。

对铸坯凝固末端实施压下量的执行机构是大压下装置，主要是通过控制四个夹紧液压缸来使上框架向下移动，带动固定在上框架上的导辊一起向下移动，形成锥形收缩辊缝，挤压铸坯，使铸坯在厚度方向上产生挤压变形，迫使两相区内富含溶质偏析元素的钢液向上游挤压排出并补偿凝固收缩，从而消除中心偏析与疏松。在此过程中，对辊缝的精准控制尤为关键。因此，在连铸机生产前，需要用辊缝仪对每个大压下装置的辊缝做测量，以校核零点并判断辊缝是否正常，为生产时辊缝精准控制提供参数。目前的大压下装置采用四连杆机构，如图4所示，即夹紧液压缸1与上框架2固定，油缸活塞杆3与油缸接头4通过耳轴5与连杆6相连，连杆6通过耳轴5与下框架7连接。当连铸机生产时，液压缸带动上框架及导辊向下移动，使导辊用一定压力紧紧的压在铸坯上表面上并使铸坯在厚度方向上产生一定的压下量，此时，油缸接头、连杆、耳轴、关节轴承的受力方向10a和连接间隙9a～9f，如图5所示；而当连铸机空闲时，液压缸的杆腔和无杆腔通过压力平衡使液压缸体和活塞杆保持在设定位置，但上框架处于自由落体状态，上框架和连杆可以绕着销轴做左右不定倾斜，此时，油缸接头、连杆、耳轴、关节轴承在上框架自重的作用下的受力状况10b和连接间隙9g～9m，如图6所示。通过对比图5和图6，可以看出，连铸机在生产和空闲两种状态时，液压缸活塞、连杆、耳轴的受力状况完全相反，连接间隙完全相反，并且这种间隙是个不定值，这就造成了辊缝仪测量的每个大压下装置的辊缝与实际值偏差很大，并且这种偏差不定，约为2～6mm，这也就无法校核零点并判断辊缝是否正常，无法为生产时辊缝精准控制提供参数，导致不能实现远程辊缝的精准控制，致使铸坯出现中心偏析和中心疏松等一系列质量问题。

发明内容

本发明的的目的是为了提供一种一种辊缝的无间隙大压下装置及其使用方法，已解决现有技术当中，因液压缸活塞、连杆、耳轴的受力状况完全相反，连接间隙完全相反，并且间隙的大小不定导致辊缝仪测量的每个大压下装置的辊缝与实际值偏差很大，从而对生产产生影响的问题。

本发明是通过以下技术手段解决技术问题的，一种辊缝的无间隙大压下装置，包括下框架装配架，下框架装配架上连接有若干组柔性杆架，每组柔性杆架包括两根柔性杆，两根柔性杆分别位于下框架装配架的两边，每根柔性杆的上端都连接有中空液压缸，中空液压缸的活塞底部与柔性杆相连，中空液压缸之间可拆卸连接有上框架装配架，其中中空液压缸顶部还连接有位移传感装置，下框架装配架上方连接有导辊，上框架装配架下方连接有导辊。

所述中空液压缸包括活塞和液压缸缸筒底座，所述活塞底部与柔性杆顶端相连，上框架装配架与液压缸缸筒底座可拆卸连接。

所述位移传感装置包括磁环和直线位移传感器，活塞顶部开有向下凹的传感器通道，活塞顶部传感器通道外连接有磁环，传感器通道正上方设有直线位移传感器，直线位移传感器两侧连接有传感器支架，传感器支架底端连接在液压缸缸筒底座上表面。

所述柔性杆底端穿过下框架装配架，下框架装配架下方的柔性杆上连接有螺母。

所述螺母与下框架装配架之间的柔性杆外还连接有一圈垫块。

一种辊缝的无间隙大压下装置的使用方法，包括以下步骤：

第一步、数据测量，利用滚缝测量仪测量两个导辊之间的实际辊缝值G_测，压下装置中性辊缝N，导辊直径压下装置内外弧辊子中心连线与压下装置中心线之间夹角的钝角β

第二步，导辊运动，将实际辊缝值G_测，输入到零点校正模块，零点校正模块计算辊缝设的设定值G_设和测量值G_测之间的误差并校正更新零点得到Δ_误差，并且把更新值Δ_误差传输到压下模型，压下模型驱动压下装置控制器控制中空液压缸运动，压下模型控制中空液压缸运动，带动上框架装配架及导辊移动，使导辊压在材料上，从而使材料在厚度方向上产生精确的挤压变形量，迫使两相区内富含溶质偏析元素的钢液向上游挤压排出并补偿凝固收缩，从而消除中心偏析与疏松，

其中零点误差Δ_误差的计算方法为，

Δ_误差＝Δ_测-Δ_设

其中零点是指直线位移传感器相对磁环向下伸入的量，根据实际辊缝值G_测，求得此时的空闲零点值，再根据辊缝设的设定值G_设求出设定的零点值，求得按设定工作时的理论零点值，空闲零点值减理论零点值就能得到零点误差Δ_误差，即为了达到理论值，直线位移传感器还需相对磁环的移动量，也就是中空液压缸需要移动的距离。

本发明的有益效果在于：1、通过柔性杆替代现有的技术当中铰接和销轴连接这些不稳定的机构，不会出现连接间隙，使得测量出的辊缝更精确，现了对铸坯压下量的精准控制，从而消除铸坯中心偏析和中心疏松，提高铸坯质量。

2、通过中空液压缸直接控制上框架装配架及其导辊下降，实现了辊缝的精确控制。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为辊缝控制逻辑示意图；

图3为辊缝和导辊位移关系示意图；

图4为现有四连杆机构大压下装置结构示意图；

图5为现有大压下装置生产时受力及间隙示意图；

图6为现有大压下装置空闲时受力及间隙示意图；

以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明；

图中1为夹紧液压缸；2为上框架；3为油缸活塞杆；4为油缸接头；5为耳轴；6为连杆；7为下框架；10为受力方向；11为上框架装配架；12为导辊；13为直线位移传感器；14为磁环；15为中空液压油缸；16为导向装置；17为柔性杆；18为垫块；19为螺母；20为辊缝；21为下框架装配架；23为活塞；24为液压缸缸筒底座；27为压下模型；28为拉杆变形模块；29、零点矫正模块；30为辊缝安全控制器；31为压下装置控制器；32为液压缸实际位移；33为连铸坯。

具体实施方式

【实施例1】

如图1所示，一种辊缝的无间隙大压下装置，包括下框架装配架21，下框架装配架21上连接有若干组柔性杆架，，每组柔性杆架包括两根柔性杆17，两根柔性杆17分别位于下框架装配架21的两边，每根柔性杆17的上端都连接有中空液压缸15，中空液压缸15的活塞23底部与柔性杆17相连，中空液压缸15之间可拆卸连接有上框架装配架11，其中中空液压缸15顶部还连接有位移传感装置，下框架装配架21上方连接有导辊12，上框架装配架11下方连接有导辊12。

包括下框架装配架21，下框架装配架21的边部连接着多组柔性杆架，每组柔性杆架包括两根柔性杆17，两根柔性杆17关于下框架装配架21的中心线对称，每根柔性杆17顶端都连接着一个中空液压缸15，这样一组柔性杆架的两根柔性杆17顶端都有中空液压缸15，上框架装配架11就连接在两个中空液压缸15之间，中空液压缸15运动时就会带着中间的上装配框架11上下运动。其中中空液压缸15的活塞23底部与柔性杆17相连，提供支撑，中空液压缸15顶部还连接有位移传感装置来检测中空液压缸15运动的距离，下框架装配架21的上方和上框架装配架11的下方都连着导辊，用来加工材料。

所述中空液压缸15包括活塞23和液压缸缸筒底座24，所述活塞23底部与柔性杆17顶端相连，上框架装配架11与液压缸缸筒底座24可拆卸连接。

中空液压缸15包括活塞23和液压缸缸筒底座24两部分，活塞23的底部与柔性杆顶端17相连，而活塞23外侧的液压缸缸筒底座24则可以沿着活塞23上下移动，上框架装配架11与液压缸缸筒底座24可拆卸连接，这样液压缸缸筒底座24就带着上框架装配架11一起上下移动。

所述位移传感装置包括磁环14和直线位移传感器13，活塞23顶部开有向下凹的传感器通道，活塞23顶部传感器通道外连接有磁环14，传感器通道正上方设有直线位移传感器13，直线位移传感器13两侧连接有传感器支架，传感器支架底端连接在液压缸缸筒底座24上表面。

位移传感装置包括磁环14和直线位移传感器13，可以上下移动的液压缸缸筒底座24上表面连接着一个门字型的传感器支架，传感器支架下方连接着直线位移传感器13，这样液压缸缸筒底座24移动时连带着传感器支架和直线位移传感器13一起移动，活塞23上方开有一个向下的传感器通道，传感器通道外连接有磁环14，直线位移传感器13对准传感器通道，在直线传感器通道内垂直移动，并根据磁环14，可以检测到直线位移传感器13的移动量，因直线位移传感器13是随着液压缸缸筒底座24和上框架装配架11一起运动，也就能得到上框架装配架11的移动量，从而控制辊缝的大小。

如图1所示，所述柔性杆17底端穿过下框架装配架21，下框架装配架21下方的柔性杆17上连接有螺母19。柔性杆17的底端穿过下框架装配架21下表面，穿下框架装配架21而过的柔性杆17部分连接有螺母19，螺母19上表面紧贴住下框架装配架21，用来固定柔性杆17下端。

所述螺母19与下框架装配架21之间的柔性杆17外还连接有一圈垫块18。螺母19与下框架装配架21之间的柔性杆17外还连接有一圈垫块18作为缓冲。

其中下框架装配架21上方还连接着导向装置16，中空的导向装置16内为柔性杆17，导向装置16为现有常规技术，为了方便轧机的使用。

目前的大压下装置采用四连杆机构，如图4所示，即夹紧液压缸1与上框架2固定，油缸活塞杆3与油缸接头4通过耳轴5与连杆6相连，连杆6通过耳轴5与下框架7连接。当连铸机生产时，液压缸带动上框架及导辊向下移动，使导辊用一定压力紧紧的压在铸坯上表面上并使铸坯在厚度方向上产生一定的压下量，此时，油缸接头、连杆、耳轴、关节轴承的受力方向10a和连接间隙9a～9f，如图5所示；而当连铸机空闲时，液压缸的杆腔和无杆腔通过压力平衡使液压缸体和活塞杆保持在设定位置，但上框架处于自由落体状态，上框架和连杆可以绕着销轴做左右不定倾斜，此时，油缸接头、连杆、耳轴、关节轴承在上框架自重的作用下的受力状况10b和连接间隙9g～9m，如图6所示。通过对比图5和图6，可以看出，连铸机在生产和空闲两种状态时，液压缸活塞、连杆、耳轴的受力状况完全相反，连接间隙完全相反，并且这种间隙是个不定值，这就造成了辊缝仪测量的每个大压下装置的辊缝与实际值偏差很大，并且这种偏差不定，约为2～6mm，这也就无法校核零点并判断辊缝是否正常，无法为生产时辊缝精准控制提供参数。

而本装置首先使用柔性杆17，作为上框架装配架11和中空液压油缸15的支撑，中空液压油缸15与柔性杆17之间没有间隙，并且在中空液压油缸15升降时也没有间隙，这使得检测到的辊缝值没有误差，解决了现有技术当中测得的辊缝值当中带有间隙的误差的问题，并且通过直线位移传感器13检测中空液压油缸15与上框架装配架11的移动距离，在没有间隙的情况下，检测到的移动距离也更精准，更精准的测量辊缝值和移动距离，使得上框架装配架11可以按设计要求下降到指定位置，使得工作时的辊缝值更接近理论值，从而实现了辊缝的精准控制，避免了铸坯出现中心偏析和中心疏松等一系列质量问题。

【实施例2】

如图1至图3所示，一种辊缝的无间隙大压下装置的使用方法，包括以下步骤：

第一步、数据测量，利用滚缝测量仪测量两个导辊之间的实际辊缝值G_测，压下装置中性辊缝N，导辊直径压下装置内外弧辊子中心连线与压下装置中心线之间夹角的钝角β，

如图3所示，压下装置中性辊缝N，导辊直径压下装置内外弧辊子中心连线与压下装置中心线之间夹角的钝角β，

第二步，导辊运动，将实际辊缝值G_测，输入到零点校正模块29，零点校正模块29计算辊缝设的设定值G_设和测量值G_测之间的误差并校正更新零点得到Δ_误差，并且把更新值Δ_误差传输到压下模型27，压下模型27驱动压下装置控制器31控制中空液压缸15运动，带动上框架装配架11及导辊12移动，使导辊12压在材料上，从而使材料在厚度方向上产生精确的挤压变形量，迫使两相区内富含溶质偏析元素的钢液向上游挤压排出并补偿凝固收缩，从而消除中心偏析与疏松，

其中零点误差Δ_误差的计算方法为，

Δ_误差＝Δ_测-Δ_设

其中零点是指直线位移传感器13相对磁环14向下伸入的量，根据实际辊缝值G_测，求得此时的空闲零点值，再根据辊缝设的设定值G_设求出设定的零点值，求得按设定工作时的理论零点值，空闲零点值减理论零点值就能得到零点误差Δ_误差，即为了达到理论值，直线位移传感器13还需相对磁环14的移动量，也就是中空液压缸15需要移动的距离。

在工作时，导辊12一起向下移动，形成锥形收缩辊缝，挤压铸坯，使铸坯在厚度方向上产生挤压变形，迫使两相区内富含溶质偏析元素的钢液向上游挤压排出并补偿凝固收缩，从而消除中心偏析与疏松.而这就需要上框架装配架11向下移动，从通过测量现在的两个导辊12之间的间距G_测，然后再根据实际需要的G_设，两者相减，就可以知道为了达到G_设，上框架装配架11还需要移动多少距离。而上框架装配架11的移动与中空液压缸15有关，中空液压缸15移动距离通过直线位移传感器13和磁环14来检测，零点值表示了直线位移传感器13和磁环14的位置，比如某个位置时，直线位移传感器的A位置与磁环14处在一个水平面，那么认定这时零点值为a，那么之后直线位移传感器13向下移动了2个距离，现在A上方2个距离处的B位置与磁环14处在一个水平面，那么此时零点值为b，b-a就能得到直线位移传感13移动了2个距离，

Δ_误差＝Δ_测-Δ_设

根据公式，就能得到G_测对应的零点值的测量值Δ_测，G_设对应的零点值的设定值Δ_设，并得到设定值和测量值之间的差距Δ_误差，Δ_误差就是直线位移传感器13为了达到设定值需要移动的距离，也就是为了让辊缝值达到设定值，中空液压油缸15应该移动的距离。

使用时，拉杆变形模块28根据钢水静压力和拉杆系数计算出拉杆变形量，测量实际辊缝值G_测，将G_测输入到零点矫正模块29，零点矫正模块29根据公式还有G_设计算出，Δ_设、Δ_测和Δ_误差，从而得到零点值需要变换的值Δ_误差，也就是液压缸实际位移32。然后零点矫正模块29将Δ_误差传输给压下模型27，压下模型27控制压下装置控制器31，压下装置控制器31在同步控制器26和辊缝安全控制器30的协助下控制中空液压缸15移动指定的位移，就可以使辊缝达到设定值，从而将连铸胚33挤压。

例如辊缝测量值G_测为250.5mm；辊缝设定值G_设为250.0mm；压下装置中性辊缝N为230.0mm；导辊直径为220mm压下装置内外弧辊子中心连线与压下装置中心线之间夹角的钝角β为160°，则计算出测量的零点值Δ_测为21.75mm；设定的零点值Δ_设为21.22；零点误差Δ_误差为0.53mm。

Claims (5)

1.一种辊缝的无间隙大压下装置使用方法，其特征在于：包括下框架装配架（21），下框架装配架（21）上连接有若干组柔性杆架，每组柔性杆架包括两根柔性杆（17），两根柔性杆（17）分别位于下框架装配架（21）的两边，每根柔性杆（17）的上端都连接有中空液压缸（15），中空液压缸（15）的活塞（23）底部与柔性杆（17）相连，中空液压缸（15）之间可拆卸连接有上框架装配架（11），其中中空液压缸（15）顶部还连接有位移传感装置，下框架装配架（21）上方连接有导辊（12），上框架装配架（11）下方连接有导辊（12）；

方法如下，第一步、数据测量，利用滚缝测量仪测量两个导辊之间的实际辊缝值，压下装置中性辊缝N，导辊直径/>，压下装置内外弧辊子中心连线与压下装置中心线之间夹角的钝角β，

第二步，导辊运动，将实际辊缝值，输入到零点校正模块（29），零点校正模块（29）计算辊缝设的设定值/>和测量值/>之间的误差并校正更新零点得到/>，并且把更新值传输到压下模型（27），压下模型（27）驱动压下装置控制器（31）控制中空液压缸（15）运动，带动上框架装配架（11）及导辊（12）移动，使导辊（12）压在材料上，从而使材料在厚度方向上产生精确的挤压变形量，迫使两相区内富含溶质偏析元素的钢液向上游挤压排出并补偿凝固收缩，从而消除中心偏析与疏松，

其中零点误差的计算方法为，

其中零点是指直线位移传感器（13）相对磁环（14）向下伸入的量，根据实际辊缝值，求得此时的空闲零点值，再根据辊缝设的设定值/>求出设定的零点值，求得按设定工作时的理论零点值，空闲零点值减理论零点值就能得到零点误差/>，即为了达到理论值，直线位移传感器（13）还需相对磁环（14）的移动量，也就是中空液压缸（15）需要移动的距离。

2.根据权利要求1所述的一种辊缝的无间隙大压下装置使用方法，其特征在于：所述中空液压缸（15）包括活塞（23）和液压缸缸筒底座（24），所述活塞（23）底部与柔性杆（17）顶端相连，上框架装配架（11）与液压缸缸筒底座（24）可拆卸连接。

3.根据权利要求1所述的一种辊缝的无间隙大压下装置使用方法，其特征在于：所述位移传感装置包括磁环（14）和直线位移传感器（13），活塞（23）顶部开有向下凹的传感器通道，活塞（23）顶部传感器通道外连接有磁环（14），传感器通道正上方设有直线位移传感器（13），直线位移传感器（13）两侧连接有传感器支架，传感器支架底端连接在液压缸缸筒底座（24）上表面。

4.根据权利要求1所述的一种辊缝的无间隙大压下装置使用方法，其特征在于：所述柔性杆（17）底端穿过下框架装配架（21），下框架装配架（21）下方的柔性杆（17）上连接有螺母（19）。

5.根据权利要求4所述的一种辊缝的无间隙大压下装置使用方法，其特征在于：所述螺母（19）与下框架装配架（21）之间的柔性杆（17）外还连接有一圈垫块（18）。