基于快速阀的连铸机动态轻压下升级改造与应用浅析.pdf

动态轻压下的基本原理中心偏析是由于枝晶凝固过程中溶质元素的重新分布，导致连铸坯化学元素的不均匀性，中心部分的 C、S、P 质量分数明显高于其他部分。中心疏松是连铸坯厚度中心最终凝固部分枝晶间的微小间隙，中心偏析和疏松通常相伴而生。轻压下技术的基本原理是通过在连铸坯液腔末端附近实施一定的压下量来补偿或抵消连铸坯的凝固收缩。第一，这样在一定程度上可以降低或避免连铸坯由于回缩所产生的空隙，防止枝晶间多出的溶质元素钢水进入到连铸坯中心。第二，在挤压的作用下，能够让液芯溶质元素钢液进入到结晶器，各种元素的含量达到一些新的状态，使凝固组织得到强化，从而变得紧密，实现降低和防止发生中心偏析与中心疏松几率。2 板坯连铸机参数及特点2.1 设备概况板材连铸机的主要参数：设计年产量 350-400 万吨，该型号为双流连续铸造机（直线段理论长度 1000mm）,金属长度 251122mm，弧半径 9000mm，设计平均拉速为 1.375m/min；产品规格（180,200）mm（9001650）mm（带在线幅度功能）；晶体液位的控制方式是陀螺传感器的控制；浸入式开口可在线快速更换（可通过 VSV 获得）；中间容量85t；成型风机段具有整个过程的动态轻压功能。为了防止铸造,减少极化等，轻压技术（包括动态冷控技术）已在质量控制中得到应用。连续铸造轻压是指在两相区域内使用风机段火灾适于铸件的末端,在铸件上实行适当的压力量,以补偿铸件末端的体积收缩,避免在中心形成收缩孔（间距）。在动态轻压下,按照铸件凝固过程在线,在铸件从铸件收缩到铸件末端在 36mm 的压力下提高铸件的内部质量,从而减少甚至消除中央变形和分散。由于实际生产顺序的不稳定性,当牵引速度迅速变化时,铸件的位置会发生显著变化。如果在转速变化的条件下使用静压,则压力间隔会发生很大变化,甚至出现停滞现象,严重损坏成型设备,缩短设备使用寿命,因此使用动压下的轻量化。动态轻压系统大致包含有三方面，依次是轻压控制技术、冷动控制技术及铸造引导基于快速阀的连铸机动态轻压下升级改造与应用浅析文/孙国杰摘 要：传统板坯连铸机采用固定辊缝浇铸的方法，铸造一些特殊钢种或型材时，容易产生内部缺陷和板坯中心疏松、偏析等质量问题。现代板坯连铸机普遍采用扇形段动态轻压下技术，可以根据各种钢种和铸造参数的要求，在线计算板坯凝固位置，动态调整所需辊缝，并进行精确远程调整，从而减少板坯内部的气孔和缩孔，提高板坯质量，这是传统板坯连铸机所不具备的功能。传统板坯连铸机在机械设备上与具有动态轻压下功能的现代板坯连铸机基本相同，可以使用原有的机械设备，主要在液压控制和电气控制方面，需要进行改造。因此，迫切需要一种新的、简单可靠、投资少、耗时短的改造方案来升级传统板坯连铸机。基于此，本文对快速阀的连铸机动态轻压下升级改造与应用浅析进行研究，仅供参考。关键词：快速阀；动态轻压；升级改造；应用策略2023.01电子乐园167Electrical equipment 电力设备设备系统;前两者主要起到一个控制的作用，里面都存在液压缸，后者的功能主要是通过远程的方式完成执行操作。2.2 设备特点连铸机扇形段作为完成动态轻压的必要基础，一般都具备相应的远程控制功能，里面有 4 个夹紧液压缸主要负责调节和设置相应的开口度及辊缝值，其中夹送液压缸来完成夹送辊的上升和下降操作，但是整个的扇形段操作要 4 个液压缸一起来协作。3 板坯连铸机在应用过程中的典型机械故障板式连续铸造机在运行过程中需要各部件的有效协调。金属板材铸造过程中出现的主要问题也是机械零件,金属板材连铸机零件主要包括结晶器、大包装旋转台、风机段、结晶器等。在连续铸造机中,如果大包装的旋转台导致故障,则大部分故障出现在回转轴承结构和液压滑环中。在液压滑上,故障主要是由于旋转结合部位产生的漏油造成的。板材的连续铸造过程,由于现场温度高,在高温金属加工中,往往会有一定的辐射,损坏机械设备。连铸机的压力调节结构也产生了操作不灵敏等问题。板式连续铸造机的结晶器主要用于冷却钢水，使钢水外部迅速结成坯壳。结晶器在应用过程中容易磨损,导致铸坯表面质量下降,而连续铸造机的扇形段也将产生相应的传动力矩上升,表现出牵引力不足的现象。此外,由于无法精确控制,提取设备无法拆卸,导致停滞等问题。4 改造方案及实施图 1 改造前、后控制原理图改造方案及实施针对辊缝调节液压装置伺服阀存在的诸多问题，同时考虑连铸机现场生产节奏紧凑，施工改造具备快速恢复生产状态能力的要求，并结合中国重型机械研究院股份公司在连铸机动态轻压下系统上多年的设计实绩和经验，本台连铸机动态轻压下升级采用以下改造方案。机械设备保持不变，在保留原有扇形段夹紧油缸及液压控制功能完全不变的前提下，对原有辊缝调节液压装置存在的问题进行针对性改造，以保证现场改动量最小，性能可靠、改造费用低等。其具体实施如下：第一，液压部分只需用快速阀装置替换伺服阀，见图 1，所有液压管路保持不变，保证最短的改造时间及最小的改动量。第二，电气部分。由于设备改造只涉及伺服阀改成快速阀装置，原伺服阀电缆有四芯，改造后快速阀电缆也需要四芯，所以电缆可以利旧，以便减少工作量。机旁操作箱部分改造，将原来的伺服阀模拟量输出模块改为开关量输出模块，并新增加光耦继电器等元器件。由于伺服阀改成了快速阀装置，控制方式发生了变化，部分控制程序需要重新编制，且轻压下模型不变。5 加强板坯连铸机的典型机械故障维护的方法分析针对板坯连铸机大包回转台出现的故障主要采取的措施如下：当液压滑环出现漏油的情况时，必须要及时查找到导致漏油的因素，并对做出详细的探讨与研究，尤其是在液压滑环应用期间，由于部分密封材料不能正常使用，这便是液压滑环漏油的最主要的因素，以致于部件失去了较高的耐磨性，材料本身属于强度和硬度都比较高，使用期间极易出现芯轴磨损的程度比较重，这样便引发了漏油的问题。在解决类似问题时不能与现实进行脱离，必须有适当控制的方法，若磨损情况比较严重，那么最好把材料的等级进行升级。再者，检查要安排一个固定时间，保证维护和更换都能发挥其作用，选择材料尽可能是能够快速拆卸的，且不需要投入过多的资金，因此，整个系统才能得以周转正常。另外液压滑环器焊接位置时，要给予相应的控制，这样能够保证焊接的位置的牢固性。在结晶使用期间，要保证过滤器的使用，若是这些小机械零部件有任何异样必须及时进行更换，这样做的目的是为了让连铸器可以处于运转正常的状态，在进行板坯连铸机进行操作时，若上行段出现故障，需要定期更换液压阀就能够顺利解决，进而有效控制漏油故障的频率。若是出坯设备在操作时，不能正常使用，阀门就需要定期进行更换。每次结束高温操作后，要对其落实适当的降温环节，还要对于涉及的设备定期做相应的检测，与此同时，机械部件可以通过润滑油来起到润滑的作用，在结束连铸工作后，不要接着使用机械，最好是停止使用，直到达到冷却的状态，那么就能够有效降低机械的磨损的程度，使故障能够得以更好地缓解。要是遇到的问题是扇形段时，要对其实施技术改造，在进行操作期间，要让每个扇形段的入口侧和出口侧都有 2 个液压电子乐园2023.01168电力设备 Electrical equipment缸，进而使扇形段地抬起和压下动作更加的容易；再者改造扇形段出口侧，以此形成双销连杆，以此来实现上框架相对下框架的倾斜移动，要保证扇形段可以进行延伸及旋转；改进扇形段入口侧相对的两个连杆，使其转动得更加灵活，还能缓解铸流方向的剪切分力过重。在扇形段的中间部位安装上驱动辊，并且要合理的分配驱动设备，以此来保证驱动辊与铸坯二者拥有最大的牵引力。除此以外，要注意对机械进行相应的改造，这样做就是把铸坯上下两面冷却均匀，不会发生铸坯扣头、翘头而导致的“滞坯”的故障。在操作时，要在内、外弧安排上外冷喷淋的措施，让铸坯表面达到最佳冷却的状态，在针对进行喷水时，只要把淋内、外弧喷到位即可，以此来保证铸坯不会有翘头或扣头现象发生。在铸坯出扇形段后，不要让铸坯表面过于粗糙，使得铸坯变形而导致的拉坯阻力得以降低，最终在生产期间，铸坯能够保持在稳定的速率的状态下运行，还能够使冷却不均所产生的铸坯“滞坯”的质量问题有效地降低。6 板坯连铸机的应用与研究6.1 结晶器液压振动结晶器液压振动从投入市场后，它的各种功能变得到大家的赞誉，在很大的范围内得到普及和应用，目前大部分企业都在用。液压振动设备一开始是辅助板坯连铸机进行工作，后来研发出了新的方坯连铸机液压振动机制。而且它采的驱动设备现在有两种，分别是电液伺服缸及伺服液压缸，前者是日本的，后者是西欧的。液压振动设备的最大功能就是，连铸期间可以随时改变振幅大小，振动频率高低，以及振动模式。能够结合拉速动态改变振动频率及振幅，其中频率最高为 400 次/min，具备相应的振动操作曲线。而且该液压振动技术能够有效降低连铸坯振痕，达到较高的品质，而且使用便捷，没有什么危险性。能够保证生产的健康持续运行，而且可以减少资金的投入。如果拉速过快达到一定极限后，借助于非正弦振动就可以使向下运动加快，保障负滑脱率达到标准。现在通常是用正弦曲线，别人曲线用得不多，所以还不具备什么经验。像振幅、频率和拉速怎样搭配才最理想还没有确切的数值，需要不断地总结经验，而各个连铸机也都不一样。因为有液压振动的辅助，所以相应的振动结构有了大幅度的提高。6.2 结晶器在线调宽技术结晶器在线调宽通常要在拉坯的过程中调节铸坯的横向距离。该技术的一个重要作用就是可以在生产过程中浇筑各种宽度参数的铸坯，增强生产效率，尤其是在满足热送及连铸连轧的基础前提下，随时的改变宽度大小。结晶器调宽大都采用电动调节或液压驱动，一旁的上下都设置有驱动器。液压调宽设备本身并不复杂，但精准度却特别高，而且不用投入多少资金，也不存在什么危险。调节的时候不要试图一次性调过来，要慢慢移动。而且每次调节可以由上到下，先宽后窄，也可以由下到上，先窄后宽，调节的快慢大概是 15mm/min50mm/min。具体操作的过程中，大都是先宽后窄，先窄后宽的不怎么常见，要多操作，多总结经验才行。6.3 铸流轻压下技术为增强铸坯的内在品质，防止出现不必要的偏折，要结合钢种的特点调节相应的轻压设备。轻压下设备一般安排于铸坯的凝固尾部固液处，固液相比处于 0.30.8 之间。理想的轻压区间存在一定的局限性，会随着钢种的类型或各种的变化而变化，比方说钢水的温度高低，拉速的快慢，轻压下的地点，和压下数值也会跟着调整。轻压下技术包括静态与动态两种，静态的需要事先安排好，浇筑过程中压下位置是不能发生变化的，动态轻压下则不同，它可以结合实际的情况来随时的调节，比方说按照液芯的状态来判断压下位置。压下量和板坯尺寸大小有着一定的联系性，通常压下量是在0.5mm/m1.2mm/m 的范围内，大约是 0.9mm/min，整体是4mm8mm。7 结束语通过此次改造，彻底解决了板坯连铸机动态轻压下液压辊缝调节装置使用进口伺服阀所带来的缺陷，系统具有工作可靠性高、运行成本低及维护方便的优点，给钢厂带了巨大的经济效益。自成功改造并使用以来，运行结果表明:数字开关快速阀装置应用于连铸机轻压下控制系统中，满足连铸机重载及恶劣工况的使用要求，具有控制精度高（0.05mm）、耐污染能力强（NAS9 级）、能耗低、系统零故障与免维护等显著优势，取代了进口技术与产品，对推动连铸装备的技术进步做出了贡献，可广泛应用于方、板坯连铸机动态轻压下系统的升级改造，具有重要借鉴作用，值得大力推广与应用。参考文献：1 刘晓东.分析动态轻压下技术应用在合金钢连铸机中的效果J.科技展望,2020,25(36):54.作者单位：承德钒钛新材料有限公司板带事业部