连铸机结晶器液位控制系统的设计.doc

《连铸机结晶器液位控制系统的设计》柳林林南昌大学
一台连铸机主要是由盛钢桶、中间罐、结晶器、结晶器振动装置、液位控制装置、二次冷却装置、拉坯(矫直)装置、切割装置和铸坯运出装置等部分组成的。如图1.1所示。浇钢时，把装有钢水的盛钢桶，通过盛钢桶运载装置，运送到连铸机上方，经盛钢桶底部的流钢孔把钢水注入到中间罐内。打开中间罐塞棒(或滑动水口)后。钢水流入到下口用引锭杆头堵塞并能上下振动的结晶器中。钢液沿结晶器周边冷凝成坯壳。当结晶器下端出口处坯壳有一定厚度时，带有液心并和引锭装置连在一起的铸坯在拉坯机驱动下，离开结晶器沿着由弧形排列的夹辊支撑下移。与此同时，铸坯被二次冷却装置进一步冷却并继续凝固。当引锭装置进入拉矫机后脱去引锭装置，铸坯在全部凝固或带有液心状态下被矫直。随后在水平位置被切割成定尺长度，置放于运坯装置上运送到规定地点。上述整个过程是连续进行的[4l。弧型连铸机的主要设备包括:铸坯传送

刘峰.连铸结晶器液压伺服振动控制系统研究[D]西安：西安建筑科技大学，2005

采用低振幅、高频率的正弦振动能减小振痕深度，可有效地防止横向裂纹产生，是提高铸

0引言
在连铸生产过程中,结晶器的振动可防止铸坯在凝固过程中与铜板发生黏结而出现黏挂拉裂或拉漏事故,而且通过保护渣在结晶器壁的渗透,可改善其润滑状况,减少拉坯时摩擦阻力和黏结可能性[1]。研究表明,对结晶器采用低振幅、高频率振动,能减少铸坯上振痕深度,有效防止横向裂纹产生[2]。因此,不断优化结晶器振动形式具有十分重要的意义
连铸机结晶器振动现状
宝钢分公司炼钢厂现有6台板坯连铸机,其中1#,5#和6#连铸机结晶器振动装置的结构型式均为机械偏心轮驱动方式,其振幅改变只能在机械维修时通过更换4个偏心轴来实现,仅能实现正弦波振动,不能有效提高连铸坯表面质量,3#连铸机结晶器采用短杆式液压振动,每根振动连杆都由高精度的减磨轴承支撑,能够对结晶器实现非正弦振动,有效提高了连铸坯表面质量[3],但其振动机构较为复杂;在新投产的4#连铸机中,对结晶器采用双缸液压直接振动,具有结构简单、振动灵活的优点,可轻易形成正弦及非正弦波形,生产使用效果较好。
24#连铸机结晶器振动装置
2.1基本组成
结晶器振动装置主要由4部分组成:结晶器支撑台、运动部件、滚动元件和振动液压缸,其结构如图1所示。
由图1可知,结晶器支撑台是一个重型装置,安装在结晶器支撑台架上。运动部件安装在结晶器支撑台的上部,二者通过液压缸及滚动元件的导向装置直接相连,它为结晶器提供安装面,也为工业循环水提供接口。滚动元件用于导向运动部
件,通过导向,可使结晶器只作垂直运动,该元件是由DanieliDavyDistington研发的专利产品,是结晶器无弹簧导向的进一步演变。振动液压缸安装在结晶器支撑架内部,为获得快速动态响应,每个缸都装有一套伺服阀。

液压伺服驱动连铸结晶器振动计算机控制系统的总体结构如图3.1所示。
系统包括计算机和模拟量控制两大部分。计算机部分主要包括人机接口界面的
设计和实现非正弦或正弦振动给定波形输出等功能。人机接口主要有人工零
位、实验准备、振动开始、停止振动、退出等5个基本功能模块，如图3.2所
示。人工零位将伺服阀控制的液压缸的初始位置控制到中位，并将此时的实际
位置定为零;实验准备主要提供正弦或非正弦振动曲线的选择、初始振动频率
和幅值等参数的输入，实验准备完毕后计算机自动将振动曲线显示在屏幕上，
以供使用者参考并决定是否采用这种振动波形。此时若选择“振动开始”，则
计算机将所选择的振动波形精确输出，作为位置闭环控制系统的给定。

连续铸造是将液体金属经过一组特殊的冷却和支撑装置连续地浇注成一定
断面形状的铸坯的过程。
连铸过程控制的复杂性体现在:(1)存在着可测的扰动和未建模动态;()2
具有时变性和非线性特性;(3)过程本身和执行机构常有较大的滞后:“)用于
过程测量的传感器也常常受到高频噪声的影响;(5)连铸过程各环节之间相互祸
合;(6)连铸与连轧、炼钢之间需要协调控制和调度。由于上述复杂性，目前对
于连铸过程从建模和控制角度进行的研究很少，而常用的PID控制方法也不能实
现令人满意的控制。因此，国内外一些控制学者和专家不但将诸如自适应控制、
预测控制、模糊专家系统和神经元网络等智能控制方法用到连铸生产过程各环节
的控制之中，而且较好地解决了各环节之间的祸合控制及整个过程的优化和故障
诊断与处理等问题[6]。
LZ传

智能控制
智能模糊控制器
在现代工业控制过程中，被控对象常常带有严重的非线性、时变性、大延时以及种类繁多的干扰，使得基于精确数学模型的常规控制方法已经无法获得满意的动态和静态控制效果，传统PID控制的优势就显得很小II】。智能模糊控制器，其特点是具有