CN113305278B - 一种引锭杆起步下拉无下滑的控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种引锭杆起步下拉无下滑的控制装置及方法，该装置包括液面控制机构、浸入式水口、中间包和结晶器，液面控制机构设在中间包上，浸入式水口上端与中间包连接，下端与结晶器连接，还包括引锭杆、夹送辊、铸流导向辊、夹送辊传动动力源系统和控制系统；所述的结晶器下端设有多个铸流导向辊，所述的引锭杆上端位于结晶器内，下端延伸至夹送辊内，所述的夹送辊为多个，设在铸流导向辊内侧；每个所述的夹送辊与均与其对应的夹送辊传动动力源系统连接；每个夹送辊上方均设有上框架，所述的上框架内设有活动梁，所述的控制系统分别与夹送辊传动动力源系统和压下缸电信号连接。本发明有效的消除引锭杆下拉起步出现瞬间下滑问题。

Description

一种引锭杆起步下拉无下滑的控制装置及方法

技术领域

本发明涉及钢铁炼钢连铸生产领域，特别涉及一种引锭杆起步下拉无下滑的控制装置及方法。

背景技术

在钢铁连铸生产过程，引锭杆在夹送辊的作用下向上输送到结晶器内封闭结晶器下口，使结晶器形成一个下部和四周封闭的杯体，合格钢水注入“杯体”后，液面上升到工艺高度后，引锭杆开始下移，在一冷、二冷水的冷却下逐渐凝固，配合引锭杆下移将铸坯拉向出坯方向。在引锭杆起步拉坯时，因夹送驱动辊由向上夹持防止下滑转向向下拉动时产生瞬间下滑现象，此时，结晶器内腔发生快速增大，调节流入结晶器流量控制液面平稳到一个合理位置的液面控制系统因液体瞬间变化迅速，控制机构反应来不及进行分析、指令发送、接收和执行，从而难以实现合理调节，实际生产中出现引起液面瞬间波动，使结晶器液面保护渣被卷入内壁，造成铸坯夹渣增加，影响铸坯质量。

发明内容

为了克服现有引锭杆下拉起步出现瞬间下滑的问题，本发明提供一种引锭杆起步下拉无下滑的控制装置及方法，本发明消除了引锭杆起步下拉时出现瞬间下滑现象对铸坯的影响。

本发明采用的技术方案为：

一种引锭杆起步下拉无下滑的控制装置，包括液面控制机构、浸入式水口、中间包和结晶器，液面控制机构设在中间包上，浸入式水口上端与中间包连接，下端与结晶器连接，还包括引锭杆、夹送辊、铸流导向辊、夹送辊传动动力源系统和控制系统；所述的结晶器下端设有多个铸流导向辊，所述的引锭杆上端位于结晶器内，下端延伸至夹送辊内，所述的夹送辊为多个，设在铸流导向辊内侧；每个所述的夹送辊均与其对应的夹送辊传动动力源系统连接；每个所述的夹送辊上方均设有上框架，所述的上框架内设有活动梁，所述的活动梁上端设有压下缸；所述的控制系统分别与夹送辊传动动力源系统和压下缸电信号连接。

所述的夹送辊为3个。

所述的多个铸流导向辊沿导向方向呈L状布置，包括竖直段、圆弧段和水平段，所述的夹送辊设置在圆弧段处。

所述的引锭杆包括引锭头和引锭杆链节，所述的引锭杆链节为多个，且依次连接，第一个引锭杆链节上端与引锭头连接，所述的引锭头上端位于结晶器内。

所述的夹送辊传动动力源系统包括电机、制动器、减速机和中间连接，所述的电机与制动器连接，所述的制动器与减速机连接，所述的减速机与夹送辊通过中间连接连接。

所述的夹送辊包括上夹送辊和下夹送辊，所述的上夹送辊上端与活动梁连接。

一种引锭杆起步下拉无下滑的控制方法， 具体步骤为：

步骤一，将多个夹送辊从上向下依次编号为1、2、……n-1、n；

步骤二，液面控制机构通过控制中间包内钢水的流出截面大小控制流量，逐步充满结晶器内腔到达工艺位置；

步骤三，引锭杆启动向下拉坯，引锭杆尾部超过n号夹送辊后压下并拉引锭杆；

步骤四，当引锭头到达1号夹送辊前设定的距离后抬起停止拉送引锭杆；此时降低拉送速度拉动引锭杆，拉送到需要位置后，提速拉送引锭杆。

所述的多个夹送辊对引锭杆的拉送方法为：其中几个夹送辊先保持夹持状态，其余夹送辊同时启动向下拉引锭杆，当向下拉到所需时间后，保持不动的夹送辊开始同速向下拉引锭杆。

当引锭头带着铸坯向下移动到铸流导向辊圆弧段内的弯曲区域后，拉送速度降低，当引锭头离开此区域后再逐步提速。

所述的降低后的拉送速度υ₀=0.3～0.4m/min，逐步提速按υ=υ₀+kt提速，其中k取0.3～0.5，t为提速时间。

本发明的有益效果为：

本发明有效的消除了引锭杆下拉起步出现瞬间下滑问题，本发明通过夹送辊的设置，当引锭杆在不同的状态下，对应的各个夹送辊处于抬起或者压下的状态，抬起的夹送辊脱离引锭杆不在对引锭杆输送产生作用力，节省能源，减少对检查维护人员安全影响。

以下将结合附图进行进一步的说明。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为引锭杆连接处示意图。

图3为上夹送辊处连接结构示意图。

图中，附图标记为：1、液面控制机构；2、中间包内钢水；3、浸入式水口；4、结晶器；5、引锭头；6、引锭杆链节；7、夹送辊；701、上夹送辊；702、下夹送辊；8、铸流导向辊；9、电机；10、减速机；11、中间连接； 12、制动器；13、压下缸；14、活动梁；15、上框架；16、引锭杆。

具体实施方式

实施例1：

为了克服现有引锭杆下拉起步出现瞬间下滑的问题，本发明提供如图1-3所示的一种引锭杆起步下拉无下滑的控制装置及方法，本发明消除了引锭杆起步下拉时出现瞬间下滑现象对铸坯的影响。

一种引锭杆起步下拉无下滑的控制装置，包括液面控制机构1、浸入式水口3、中间包和结晶器4，液面控制机构1设在中间包上，浸入式水口3上端与中间包连接，下端与结晶器4连接，还包括引锭杆16、夹送辊7、铸流导向辊8、夹送辊传动动力源系统和控制系统；所述的结晶器4下端设有多个铸流导向辊8，所述的引锭杆16上端位于结晶器4内，下端延伸至夹送辊7内，所述的夹送辊7为多个，设在铸流导向辊8内侧；每个所述的夹送辊7均与其对应的夹送辊传动动力源系统连接；每个所述的夹送辊7上方均设有上框架15，所述的上框架15内设有活动梁14，所述的活动梁14上端设有压下缸13；所述的控制系统分别与夹送辊传动动力源系统和压下缸13电信号连接。

本发明中浸入式水口3，是钢水流通管道，采用耐火材料制成，下端进入结晶器4内，结晶器4钢水液面上的隔氧保护渣与浸入式水口3接触，有一定浸蚀，定期需要更换。

本发明中结晶器4，是钢水开始凝固形成坯壳的结晶设备，结晶器4内腔采用铜材制作，与钢水接触表面有耐磨镀层，外侧与通水的水箱相贴合，钢水凝固释放的热量经铜板传递到水箱的流动水中带走。是连铸技术传统单项成熟技术，本发明中不在进行进一步的说明。

本发明中铸坯是钢水通过结晶器4、导向及拉坯辊成型的铸造坯料，是本发明工艺的最终产品。

本发明中液面控制机构1至少由耐高温材料的塞棒和塞棒执行机构组成。塞棒执行机构设在中间包外壁上，中间包内输送有中间包内钢水2，塞棒下端位于中间包内下部，塞棒上端与塞棒执行机构相连接，塞棒执行机构通过气缸的上下运动带动塞棒调节中间包内钢水2的截面大小来控制液面高度及其稳定性，液面检测仪检测液面位置变化，将数据传输给控制系统，控制系统根据比较结果将信息传输给控制单元进行指挥塞棒机构执行。

本发明中液面控制机构1和浸入式水口3为现有技术，本发明中将不再进行进一步的说明。本发明有效的消除了引锭杆下拉起步出现瞬间下滑问题，本发明通过夹送辊7的设置，当引锭杆16在不同的状态下，对应的各个夹送辊7处于抬起或者压下的状态，抬起的夹送辊脱离引锭杆不在对引锭杆输送产生作用力，节省能源，减少对检查维护人员安全影响。

实施例2：

基于实施例1的基础上，本实施例中，优选的，所述的夹送辊7为3个。

优选的，所述的多个铸流导向辊8沿导向方向呈L状布置，包括竖直段、圆弧段和水平段，所述的夹送辊7设置在圆弧段处。

优选的，所述的引锭杆16包括引锭头5和引锭杆链节6，所述的引锭杆链节6为多个，且依次连接，第一个引锭杆链节6上端与引锭头5连接，所述的引锭头5上端位于结晶器4内。

本发明中引锭杆16每节引锭杆链节6长度小于内弧紧邻三辊间距，以防输送时被架空。引锭头5和引锭杆链节6组成整个链式引锭杆总长保证引锭头5上端面越过结晶器4下口上450mm时，引锭杆链节6有至少2个内弧夹送辊7压下。引锭杆链节6厚度小于内外弧辊缝20mm以上。

优选的，所述的夹送辊传动动力源系统包括电机9、制动器12、减速机10和中间连接11，所述的电机9与制动器12连接，所述的制动器12与减速机10连接，所述的减速机10与夹送辊7通过中间连接11连接。

优选的，所述的夹送辊7包括上夹送辊701和下夹送辊702，所述的上夹送辊701上端与活动梁14连接。

一种引锭杆起步下拉无下滑的控制方法， 具体步骤为：

步骤一，将多个夹送辊7从上向下依次编号为1、2、……n-1、n；

步骤二，液面控制机构1通过控制中间包内钢水2的流出截面大小控制流量，逐步充满结晶器4内腔到达工艺位置，这个工艺位置一般为距结晶器5液面100mm；

步骤三，引锭杆16启动向下拉坯，引锭杆16尾部超过n号夹送辊7后压下并拉引锭杆16；

步骤四，当引锭头5到达1号夹送辊7前设定的距离后抬起停止拉送引锭杆16；此时降低拉送速度拉动引锭杆16，拉送到需要位置后，提速拉送引锭杆16。

本发明中，步骤三中，引锭杆16尾部超过夹送辊17设定距离压下拉引锭杆16，这个距离一般在250mm以上，处于引锭杆16尾端等厚度区域，避开倒角部位。

本发明中，压下动作为：夹送辊7夹送电机9带有编码器，每个夹送辊7距离结晶器4顶面的外弧线位置固定。引锭杆16在夹送辊7间运转时，引锭杆16的头部和尾部所处区域的对应夹送辊7相对位置通过编码器反馈确定，通过电气自动化系统实现引锭杆7拉送动作。在引锭杆16伸到结晶器4内工厂工艺人员设定为置后，每个夹送辊7距离结晶器4顶面外弧线距离确定，引锭杆16下拉过程引锭杆16的头部和尾部区域夹送辊位置通过自动化控制系统计算相对位置，进而控制压下或抬起动作。

电气自动化系统、自动化控制系统、控制系统均为现有技术，本发明中将不再进行进一步的说明。

本发明中，步骤四中，按照引锭头16到达夹送辊7前设定距离抬起停止拉送；因引锭头5厚度大于引锭杆16，避开夹送辊7压下夹送过程从一个厚度变化到另一活动损坏液压缸或辊身，这个距离一般设定2000mm,抬起后，内侧夹送辊7脱离引锭杆16不再对引锭杆16输送产生作用力，内侧夹送辊抬起后停止，节省能源，减少对检查维护人员安全影响。

最后按照传统流程接替拉送引锭杆。传统的工艺：夹送辊7夹送电机9带有编码器，每个夹送辊7距离结晶器4顶面的外弧线位置固定。引锭杆16在夹送辊间运转时，引锭杆16的头部和尾部所处区域的对应夹送辊7相对位置通过编码器反馈确定，通过电气自动化系统实现引锭杆拉送动作。

送引锭时，不在引锭杆16区域的夹送辊7抬起不参与输送引锭杆16；在引锭杆16区域，夹送辊7距离引锭杆16头端2000mm时，内侧夹送辊压下并转动送引锭；当引锭杆16尾端距离夹送辊7设定距离时，通常大于250mm，内侧夹送辊抬起并停止转动；拉送引锭杆16，通过自动化控制系统实现。

拉引锭时，不在引锭杆16区域的夹送辊抬起，当引锭杆16头部越过夹送辊300mm时，内侧夹送辊压下驱动铸坯；在引锭杆16区域，夹送辊距离引锭杆16头端2000mm时，内侧夹送辊抬起并停止转动；当引锭杆16尾端越过夹送辊设定距离时，通常大于250mm，内侧夹送辊压下并开始转动输送引锭杆16。

优选的，所述的多个夹送辊7对引锭杆16的拉送方法为：其中几个夹送辊7先保持夹持状态，其余夹送辊7同时启动向下拉引锭杆16，当向下拉到所需时间后，保持不动的夹送辊7开始同速向下拉引锭杆16。

本发明中，上夹送辊701液压缸（压下缸13）伸缩实现内侧夹送辊抬起和压下；夹送辊7夹送电机9通电线路切换控制电机9转动方向实现引锭杆16上送和下拉；

优选的，当引锭头5带着铸坯向下移动到铸流导向辊8圆弧段内的弯曲区域后，拉送速度降低，当引锭头5离开此区域后再逐步提速。

优选的，所述的降低后的拉送速度υ₀=0.3～0.4m/min，逐步提速按υ=υ₀+kt提速，其中k取0.3～0.5，t为提速时间。

引锭杆16下拉起步后二次下滑的差异化下拉控制方法如下：

引锭杆16原则上各组成部分只能向内弧弯，向外不能弯。实际加工制造存在误差，旧引锭杆16因销轴和孔磨损、止翻结构变形等因素导致引锭杆16向外弧弯的现象更严重。引锭头5厚度大于引锭杆16，在浇注起步初期，引锭杆16理论处于竖直状态，中心偏向内侧，实际因中心偏内弧影响，头部向内偏，当引锭头5带着铸坯向下移动到弯曲区域后，引锭头5的重心变化的外弧方向，在重力作用下会向外弧贴，从而引起引锭头5上部位置变化引起液面波动。所以在此阶段拉速不能太快，不能按传统提速方案提速，应该适当降低拉送速度，等引锭头离开此区域再逐步提速的方法消除。

本发明中，引锭杆16初始夹持位置，是夹送辊7向上转动到达的位置，在点动调节后，夹持状态下各夹送辊7之前状态可能均处于向下拉送状态，也有可能处于上送状态。如图2，制动器13接到指令打开的同时，电机9也接到指令并启动按工艺速度转动，电机9的转速和扭矩依次传到减速机10、中间连接11、夹送辊7后拉送引锭杆16。传到各环节的设备间存在间隙，传动夹送辊7在转向切换过程因引锭杆16重力作用有一个较大下滑距离。而且在传动过程还存在扭转角。在引锭杆16下滑力作用下，从电机9发出指令到夹送辊7实际转动之间机械件就会引起较大的转动量。

本发明中，进一步的，假设制动器12制动轮内部采用250的鼓形齿联轴器，夹送辊7直径200mm，鼓形齿联轴器转动间隙在0.3～0.4mm，鼓形齿齿轮分度圆半径在120mm左右，鼓形齿联轴器本身不同转向间的间隙转角=180×（0.3～0.4）/(60π)=0.28～0.38°，若减速机10传动比200，传递到减速机10出口有传动启动时转向发生变化1.4×10^-3～1.9×10^-3度，有3～4mm下滑量，其他传动件之间也有3～4mm下滑量，合起来有6～8mm的下滑量，与实际现象比较相符，这么大的下滑瞬间出现，相当于瞬间突然提速，液面控制来不及调节就出现液面波动。

本发明中，夹送辊7在弧形区域布置数量和位置需保证引锭链运送到水平位置阶段的铸坯和整个引锭杆16自重夹持稳定已送，水平位置布置数量和位置保证引锭杆16和铸坯拉送能力。铸流导向辊8位于夹送辊7之间，起铸坯定型导向作用。

同时，如图3所示，上夹送辊701在压下缸13的推压下压活动梁14，活动梁14与固定上框架15间通过滑动面导向，两侧滑动面间设计总间隙1mm。引锭杆16初始状态，引锭杆16重力方向向右，夹持阶段上夹送辊701作用在引锭杆166上的力向左，活动梁14的滑动面

的A点和固定上框架15滑动面

的B点点接触；拉引锭时上夹送辊701作用在引锭杆166上的力向右，活动梁14的滑动面

的D点和固定上框架15滑动面

的C点点接触，他们受力方向相反，滑动面距离上夹送辊有较长距离（长度约为辊径3～4倍），上夹送辊701两种状态切换时放大了滑动面间隙引起的移动量，这样会引起时也会引起引锭杆16瞬间下移。

传动环节和活动梁14间隙等的机械部分引起的下滑现象从机械结构上无法改变，只能从传动控制上消除。即引锭杆16起步夹送辊组的差异化下拉控制法。引锭杆16起步加送辊组的差异化下拉控制方法逐步提速到工艺要求。例如，夹送辊7为三个，三个夹送辊中任意一个先保持原状态维持夹持，其余2组同时启动向下拉引锭杆16，当这2对辊向下拉设定时间后，保持不动的1组辊开始于这2对辊组同速向下拉引锭杆16。消除因机械传动间隙引起的间隙下滑量。

以上举例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计均属于本发明的保护范围之内。本发明中未详细描述的装置结构及其方法步骤均为现有技术，本发明中将不再进行进一步的说明。

Claims (7)

1.一种引锭杆起步下拉无下滑的控制方法，其特征在于： 具体步骤为：

步骤一，将引锭杆起步下拉无下滑的控制装置的多个夹送辊（7）从上向下依次编号为1、2、……n-1、n；

步骤二，液面控制机构（1）通过控制中间包内钢水（2）的流出截面大小控制流量，逐步充满结晶器（4）内腔到达工艺位置；

步骤三，引锭杆（16）启动向下拉坯，引锭杆（16）尾部超过n号夹送辊（7）后多个夹送辊（7）压下并拉引锭杆（16）；

步骤四，当引锭头（5）到达1号夹送辊（7）前设定的距离后抬起停止拉送引锭杆（16）；此时降低拉送速度拉动引锭杆（16），拉送到需要位置后，提速拉送引锭杆（16）；具体的，当引锭头（5）带着铸坯向下移动到铸流导向辊（8）圆弧段内的弯曲区域后，拉送速度降低，当引锭头（5）离开此区域后再逐步提速；所述的多个夹送辊（7）对引锭杆（16）的拉送方法为：其中几个夹送辊（7）先保持夹持状态，其余夹送辊（7）同时启动向下拉引锭杆（16），当向下拉到所需时间后，保持不动的夹送辊（7）开始同速向下拉引锭杆（16），消除因机械传动间隙引起的间隙下滑量；引锭杆起步下拉无下滑的控制装置包括液面控制机构（1）、浸入式水口（3）、中间包和结晶器（4），液面控制机构（1）设在中间包上，浸入式水口（3）上端与中间包连接，下端与结晶器（4）连接，还包括引锭杆（16）、夹送辊（7）、铸流导向辊（8）、夹送辊传动动力源系统和控制系统；所述的结晶器（4）下端设有多个铸流导向辊（8），所述的引锭杆（16）上端位于结晶器（4）内，下端延伸至夹送辊（7）内，所述的夹送辊（7）为多个，设在铸流导向辊（8）内侧；每个所述的夹送辊（7）均与其对应的夹送辊传动动力源系统连接；每个所述的夹送辊（7）上方均设有上框架（15），所述的上框架（15）内设有活动梁（14），所述的活动梁（14）上端设有压下缸（13）；所述的控制系统分别与夹送辊传动动力源系统和压下缸（13）电信号连接。

2.根据权利要求1所述的一种引锭杆起步下拉无下滑的控制方法，其特征在于：所述的夹送辊（7）为3个。

3.根据权利要求1所述的一种引锭杆起步下拉无下滑的控制方法，其特征在于：所述的多个铸流导向辊（8）沿导向方向呈L状布置，包括竖直段、圆弧段和水平段，所述的夹送辊（7）设置在圆弧段处。

4.根据权利要求1所述的一种引锭杆起步下拉无下滑的控制方法，其特征在于：所述的引锭杆（16）包括引锭头（5）和引锭杆链节（6），所述的引锭杆链节（6）为多个，且依次连接，第一个引锭杆链节（6）上端与引锭头（5）连接，所述的引锭头（5）上端位于结晶器（4）内。

5.根据权利要求1所述的一种引锭杆起步下拉无下滑的控制方法，其特征在于：所述的夹送辊传动动力源系统包括电机（9）、制动器（12）、减速机（10）和中间连接（11），所述的电机（9）与制动器（12）连接，所述的制动器（12）与减速机（10）连接，所述的减速机（10）与夹送辊（7）通过中间连接（11）连接。

6.根据权利要求1所述的一种引锭杆起步下拉无下滑的控制方法，其特征在于：所述的夹送辊（7）包括上夹送辊（701）和下夹送辊（702），所述的上夹送辊（701）上端与活动梁（14）连接。

7.根据权利要求1所述的一种引锭杆起步下拉无下滑的控制方法，其特征在于：所述的步骤四中，降低后的拉送速度υ₀=0.3～0.4m/min，逐步提速按υ=υ₀+kt提速，其中k取0.3～0.5，t为提速时间。

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