電動缸在線熱調寬在板坯連鑄機上的應用

為了在不停止生產的狀態下 ，連鑄機在同一個澆次的連續澆鑄過程中 ，能夠適應生成多種寬度規格鑄坯的要求 ，需在澆 鋼 過 程 中 調 整連鑄結晶器窄邊銅板的開口尺寸及錐度 ，即需要 結晶器在線熱調寬 、調錐 。

實現結晶器在線遠程熱調寬 、調錐功能 ，可快速切換斷面 ，連續澆鑄出不同寬度尺寸的鑄坯 ，提高連鑄機的連澆爐數 ，節省 停 機 時 間 及 二次開澆的原材料損耗 ，提高 生 產 效 率；可 減 少 鑄 坯 切 頭 切 尾 的 損失 ，提高金屬收得率 ；保 證 鑄 坯 的 規格與質量 ，提高直接熱裝軋制ＤＨＣＲ ，使煉鋼熱軋工序的銜接更加通暢 ；也可更好滿足多品種 、多規格 、小批量的生產訂單合同的要求 ，從而取得更大的經濟效益 。板坯連鑄機結晶器調寬裝置的主要形式有：手動機械調寬 、電動機械調寬 、液壓調寬 。

手動機械調寬形式已經落后 ，無法進行遠程調寬操作 ，更不具備在線熱調寬功能 ，同時存在調寬后機械機構鎖不住， 生產中出現結晶器嚴重跑錐問題 ，不僅影響鑄坯規格與質量 ，同時也 容易引發生產漏鋼事故 ，對生產的直接與間接影響很大 。

目前板坯連鑄結晶器在線熱調寬形式較常用的是電動機械 調 寬 與 液 壓 調 寬 ，且 基 本 為 引 進 技 術 。電動機械調寬形式的驅動電機很占用空間 ，傳動設備也比較復雜 ，不好布置 。 雖設備剛性強 ，但停止精度不如液壓 缸 的 好 ，需 消 除 絲 桿 與 螺 母 間 的 間 隙 。且結構零件多 ，維修量大 ，維修性差 。

液壓調寬形式雖調節精度較高 ，但剛性較差 ，設備維修技術要求高 ；同時需要配套獨立的液壓系統 ，對液壓油清潔度要求很高 ，一旦清潔度達不到 ，或出現漏油現象 ，就會影響控制精度 ；同時投資費用也較大 。 因而自主開發了 “板坯連鑄結晶器電動缸在線熱調寬技術 ”，并于 ２０１１ 年 １１月將此技術應用到某鋼廠板坯連鑄機結晶器上 。

１　 結晶器在線熱調寬改造方案及內容

該鋼廠 共 有 ２ 臺 ２ 機 ２ 流 ２３０×１　６５０ 板 坯 連鑄機 ，結晶器調寬裝置為手動機械調寬形式 ， ２ 號機３ 流改造為電動缸調寬形式。

１．１　 改造方案

取消原有手動機械調寬裝置 ，增加電動缸調寬裝置 ，每臺結晶器共安裝 ４ 臺數控伺服電動缸 ，每個窄邊各安裝

２ 臺 。 改造前結晶器手動機械調寬裝置見圖 １ ，改造后結晶器電動缸調寬裝置見圖２ 。

在電氣室和主控室增加一套電氣控制設備，并安裝配套的控制軟件和操作畫面 。 同時改造結晶器寬邊夾緊和張開裝置 ，增加液壓控制閥臺 ，使結晶器寬邊夾緊和張開裝置具有與調寬 、調錐相配套的“軟夾緊 ”功能 。改造后實現結晶器在線遠程熱調寬、調錐功能 。

１．２　 改造內容

１ ）機械設備部分：手動機械調寬裝置改為電動缸調寬裝置 ，相應對結晶器窄邊插入件 、結晶器窄邊導向裝置等進行改造 ；

２ ）調 寬 電 氣 控 制 系 統 ：增 加 工 控 機 、 ＰＬＣ、驅動器 、現場 操 作 箱 等 電 控 設 備 及 配 套 控 制 軟 件 和畫面 ；

３ ）寬邊夾緊和張開系統：改造寬邊夾緊和張開裝置 、增加液壓控制閥臺及配管等 。

２　 結晶器電動缸在線熱調寬

技術 系統組成結晶器電動缸在線 熱 調 寬 系 統由

３ 部分組成：

電動缸調寬裝置 、電動缸電氣控制系統 、結晶器寬邊夾緊和張開系統 。電動缸調寬裝置 ：每臺結晶器共安裝４ 臺數控伺服電動缸 ，每個 窄 邊 各 安 裝 ２ 臺 ，每 臺 電 動 缸 可實現單 獨 控 制 。 每 臺 數 控 伺 服 電 動 缸 包 括 ：數 字式伺服電機 、減速 裝 置 、絲 桿 、連 接 接 手 （與 結 晶 器窄邊把持板連 接 ）等 。 電 動 缸 結 構 見 圖 ３ 。 ４ 臺 電動缸全部安裝在 結 晶 器 上 ，結 構 緊 湊 ，可 以 和 結 晶器整體吊離 。

調寬電氣控制系統 ：連鑄機每流安裝１ 套獨立的調寬 、調錐電氣控制系統 ，包括工控機 、ＰＬＣ 、驅動器 、現場操作箱等電控設備及配套控制軟件和畫面 。

寬邊夾緊和張開系統 ：包括寬邊夾緊和張開裝置（由上部 活 塞 軸 、上 部 缸 體 、下 部 活 塞 軸 、下 部 缸體 、碟形彈簧等組成 ）、液壓控制閥臺及配管等。 每臺結晶器有４ 個寬邊夾緊和張開裝置 ，上 部 安裝２個 ，下部安裝 ２ 個 ，缸 體 安裝在外 弧 側 （固定側 ），通過活塞軸與內 弧 側 （活 動 側 ）銅 板 連 接；１ 個 液 壓 控制閥臺 。

３ 　 結晶器電動缸調寬裝置的工作原理及 主要技術 指標

３．１　 工作原理

電動缸 調 寬 裝 置 由 數 字 式 伺 服 電 機 、減 速 裝置 、絲 杠 和 接 手 組 成 。 每 臺 結 晶 器 窄 邊 各 安 裝 ２個數控伺 服 電 動 缸 ，由 計 算 機 軟 件 控 制 ４ 個 數 字伺服電動缸 。 數字 式 交 流 伺 服 電 機 采 用 全 數 字 控制 ，數字脈沖的個 數 控 制 伺 服 電 機 的 旋 轉 角 度 ，通過絲桿轉 變 為 直 線 位 移 ，通 過 控 制 電 機 的 正 反 轉實現 絲 桿 的 推 拉 動 作 ，由 此 帶 動 負 載 （結 晶 器 窄邊 ）的 水 平 移 動 。 窄 邊 每 個 電 動 缸 都 可 以 單 獨 動作 ，按照設 定 的 調 寬 速 度 和 計 算 機 軟 件 計 算 的 位置來驅動 窄 邊 銅 板 到 指 定 的 位 置 ，達 到 精 確 的 調寬 、調錐操作 。

３．２　 主要技術指標

鑄坯寬度 ： ９５０～１　６５０ｍｍ ；

調寬范圍 ： ９４０～１　７１０ｍｍ ；

電動缸最大行程 ：

３８５ｍｍ ；

數字伺服電機精度 ： １　０４８　５７６ 個脈沖 ／轉；

控制定位精度 ：

±０．０１ｍｍ ；

響應時間 ：

５００ μ ｓ ；

冷調寬速度 ：

Ｖ ｍａｘ ＝ ０～２００ｍｍ ／ ｍｉｎ ；

熱調寬速度 ：

Ｖ ｍａｘ ＝ ０～５０ｍｍ ／ ｍｉｎ ；

調節精度 ：澆鑄前后單側錐度變化誤差控制在０．２ｍｍ以內 ；

結晶器上、 下 口 寬 度 尺 寸 誤 差 控 制 在 ０．３ｍｍ以內 。

4、結晶器電動缸在線熱調寬系統優點電 動 缸 調 寬 裝 置 結 構 簡 單，控 制 精 度 高（１　０４８　５７６ 個脈沖 ／轉），控制定位精度達 ±０．０１ｍｍ ，響應速度非常快 （ ５００ μ ｓ ），無軸向間隙 ，不需要液壓油管 ，安裝方便 ，抗高溫 、抗振動 ，適應冶金工業生產環境 。

４ 個數字 伺 服 電 動 缸 的 數 字 信 號 匯 總 到 ＰＬＣ控制單元 ，由交流伺服控制單元集中實現自動控制 ，控制單元性能優良 ，控制精度高 。

電動缸采用位置傳感器 ，能夠準確反饋任意時刻的實際位移 ，能夠記住 初始位置 。 不存在液壓式中傳感器的漂移問題 ，同時電動缸帶抱閘鎖定功能 ，能夠鎖死無偏移 。

能清晰的在畫面上顯示結晶器上下口尺寸的實際值和計算值及標準值 、結晶器錐度 、操作模式選擇（ 自動 、 半自動 ） 等 。

在線跟蹤結晶器錐度的變化 ，可以根據鑄坯情況設定錐度 ，隨時調整參 數 ，設置理論值 ，對上下口尺寸及錐度進行修正 。

寬度 、錐度參數數字化存儲和調用 ，便于用戶掌握鑄坯外形尺寸與結晶器寬度 、錐度參數之間的定量關系 。