连铸机液压系统分析与总结

祝家兴，王 勇

（马钢集团设计研究院有限责任公司，安徽 马鞍山 243000）

随着国内外连铸机生产工艺的不断进步，液压控制系统作为连铸机生产线的重要组成部分其技术得到迅速发展并日渐成熟。除此之外近年来随着国内炼钢和轧钢技术的发展，钢铁工业结构的变化和对产品规格、质量的新要求，同样促进了连铸工艺技术的提高。连铸机液压系统具有以下优点：体积小、重量轻；传动效率高、传动功率大；结构紧凑并便于安装维护；伺服、比例系统控制精度高；蓄能器的独特蓄能作用可确保在事故状态下连铸机还能工作一段时间，减少经济损失。

1 连铸机液压系统分区

传统的连铸机液压系统为确保经济、节能等指标均设一套液压传动系统，为整条连铸机生产线机械设备的液压执行元件提供动力液压油。由于伺服、比例系统逐渐发展以及液压控制系统与PLC 的紧密结合，使得液压系统的污染控制要求远高于八九十年代。从技术和经济的观点出发完全去除液压系统油液中的污染物是不现实的，这样液压系统的合理分区就显得非常关键，关键设备、关键元件譬如伺服系统独立分割出来，对系统清洁度要求相对较低的元件共用另外一套动力源。当然处于设备日常操作维护的角度，越少的检修作业区越便于保证连铸机的长时间正常工作。

结合国内外连铸机液压系统的设计思路，考虑连铸机生产线不同工艺段的实际需求，现阶段异型坯、方坯连铸机线上液压系统大致可划分为4 个系统回路。

（1）钢水区液压系统。钢水区液压系统为钢包回转台、滑动水口、中间罐车、长水口机械手及铸流切断设备提供动力液压油。

（2）结晶器振动台液压系统。振动台伺服缸对系统的清洁度要求很高，因此独立的振动台液压系统至关重要。

（3）拉矫机液压系统。同结晶器振动台液压系统一样，目前国内外拉矫机液压阀台原理均采用伺服阀控制拉矫机的矫直力和辊缝调节；

（4）输出区域液压系统。输出区域设备根据各个钢铁公司连铸分厂的实际要求，大致可包含脱引锭装置、摆动辊道、引锭杆存放装置、升降挡板及步进冷床等。

连铸机液压系统的分区细化过程固然增加了泵源的数量，但却减少了机械设备液压执行元件因不同的工作压力造成的能源损耗、降低了生产误操作引起液压系统停机的故障率并提高了事故蓄能器的利用效益，更加便于控制液压系统的清洁度等级。

2 钢包回转台液压回路

钢包回转台有两个相同的可放置钢包的臂。浇铸时，放置满包钢水的臂在“浇铸位”；另一臂在“接收位”，满包钢水的钢包臂负载约140t。

钢包回转台液压系统可分为钢包臂升降阀台、加盖机构阀台、手动事故旋转阀台及滑动水口阀台等几个部分。负载大、流量大并保证钢水包平稳下降决定钢包臂升降阀台的设计特点。液压系统原理中速度调节回路有很多种，目前国内外连铸机钢包回转台钢包臂升降回路基本采用三种方式控制升降速度：一是选择比例阀变速控制减小冲击。二是选择平衡阀根据负载变化控制下降速度减小冲击。三是仅选择单向节流阀进行速度控制，三种不同的回路控制各有优缺点：比例阀频响高，速度调整范围大，可实时在PLC 中根据不同的情况设置升降速度，但成本较高，同时回路中需设置液控单向阀作为安全阀；平衡阀在兼顾变负载调整自适应调整速度的功能之外，在液压系统中用来防止负载引起执行元件“失控”，也可作防破裂阀；单向节流阀与液控单向阀组合基本能实现速度调节与确保安全，受负载变化影响较大，能满足工艺要求并且较经济。

3 中间罐车液压回路

中间罐车是支承运载中间罐的特殊车辆。连铸工艺要求中间罐在浇钢前须预热（一般预热到1100 ℃）后才能进入浇钢位置，接受钢水。在进入浇钢位置的过程中，为保护水口，中间罐必须升起，当到达浇钢位置后还需将升起的中间罐进行调整，使水口对准结晶器中心。中间罐车必须具备走行、升降和横向微调的功能。

现代大型异型坯连铸机、5 流及6 流方坯连铸机中间罐车的升降均采用4 只油缸同步升降。同步回路是指在液压系统中要求两个或多个液压执行元件以相同的位移或相同的速度（或固定速度比）同步运行时，就需用同步回路。在同步回路设计中，还必须考虑到执行元件所受到载荷不均衡，摩擦阻力也不相同，泄漏量也有差别，制造上的差异也会影响同步精度。为了弥补上述影响，应采取必要的措施。国内大型钢厂连铸机中间罐车同步回路主要选择液压同步马达控制以及比例阀控制实现：液压同步马达同步精度主要取决于液压马达和液压缸的加工精度以及负载的均匀性。由于加工误差总是存在的，故同步误差是不可避免的。因此，在采用同步马达的同步回路中，要采取措施消除累积误差，提高同步精度。采用液压同步马达的同步回路适用于多缸同步且同步精度要求较高的回路，其同步精度可达1%。比例阀控制同步回路是由带内置位移传感器的油缸和比例阀组成，通过位移传感器和比例阀构成的闭环控制实现精确的同步控制。比例阀的控制信号，一个设为基准信号，其他设为跟随信号。回路的同步精度取决于位移传感器和比例阀的控制精度，同步精度≤0.1%。同步马达回路成本低、故障率低，同步精度低于比例阀同步回路；比例阀同步回路根据比例阀的选型或需要叠加压力补偿器以避免不均衡负载（必然存在）造成比例特性失效，当然比例阀同步回路的成本远高于同步马达控制回路。

4 出坯区设备液压回路

出坯区设备与钢包回转台、中间罐车、振动台以及拉矫机等前段设备相比较，执行元件工作压力低、系统流量大、速度控制要求不高、同步精度相对略低，较为复杂且关键的设备如引锭杆存放装置、称重辊道以及步进式冷床等设备均需要同步控制，具体的设计思路可选择刚性轴同步或液压回路控制同步，这也是取决于钢厂使用者的生产操作习惯，但总体而言设备驱动动力源大多采用液压方式。

5 结 语

在钢铁冶金生产线中液压系统的应用较为广泛，通过对连铸机液压系统的简单介绍，并进一步分析和总结，增加国内液压系统设计人员的感性认识，既能保证液压系统设计的科学性、实用性和可靠性，又能保证投资的合理性和安全性。随着国家的飞速发展，国内外技术的紧密联合，液压系统在连铸机生产线上的应用经过日积月累步入一个崭新的阶段。