一種小方坯或小圓坯連鑄機結晶器液壓振動系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于冶金連鑄【技術領域】，具體提供了一種小方坯或小圓坯連鑄機結晶器液壓振動系統(tǒng)，包括承托結晶器的用于控制結晶器按連鑄機設定的圓弧半徑做弧形或仿弧運動的振動單元、用于控制液壓提供給振動伺服液壓油缸，使振動單元按給定的正弦或非正弦曲線驅動結晶器上下振動的伺服液壓單元以及對振動單元和伺服液壓單元進行控制的控制單元。本發(fā)明的優(yōu)點是結構緊湊，能夠滿足結晶器按連鑄機設定的圓弧半徑作弧形或仿弧運動，具有可在線調整振動參數(shù)功能，振動控制精度高，有效的控制連鑄機結晶器在振動過程中對縱、橫兩個方向的偏擺誤差，穩(wěn)定性更好，使用壽命長，故障率低，滿足現(xiàn)代連鑄生產(chǎn)高品質鋼的要求。
【專利說明】一種小方坯或小圓坯連鑄機結晶器液壓振動系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于冶金連鑄【技術領域】，具體涉及一種小方坯或小圓坯連鑄機結晶器液壓振動系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]在連鑄機中，結晶器振動系統(tǒng)是連鑄機的必要組成部分。目前國內板坯連鑄機上所使用的結晶器液壓振動裝置，大部分依賴國外公司提供，而且，在使用中出現(xiàn)不少問題，如滾動單元與導向板之間的磨損造成間隙加大，導致鑄坯的振痕深度和形狀的不規(guī)則；有的設備出現(xiàn)共振現(xiàn)象，使得振動時結晶器偏擺量增加，導致鑄坯表面質量下降，等等。因此，必須自主研制出一套實用可靠的結晶器液壓振動裝置，來提升我國連鑄機裝備水平和實際生產(chǎn)能力。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的是為小方坯或小圓坯連鑄機提供一種結構緊湊、性能穩(wěn)定又能在線調整振動參數(shù)(振幅、振頻、波形，可按給定的正弦或非正弦曲線進行振動等)的結晶器液壓振動系統(tǒng)。
[0004]為此，本發(fā)明提供了一種小方坯或小圓坯連鑄機結晶器的液壓振動系統(tǒng)，包括用于控制結晶器按連鑄機設定的圓弧半徑做弧形或仿弧運動的振動單元、用于控制液壓提供給振動伺服液壓油缸并且使振動單元按給定的正弦或非正弦曲線驅動結晶器上下振動的伺服液壓單元以及對振動單元和伺服液壓單元進行控制的控制單元，所述振動單元包括振動臺架、上導向板簧、下導向板簧、固定臺架、橫向導向柱、緩沖螺旋彈和伺服液壓缸；固定臺架通過支座與連鑄機基座固定連接，伺服液壓缸的缸體端鉸接固定在固定臺架的空腔內，伺服液壓缸的活塞桿與振動臺架鉸接固定，活塞桿的作用方向垂直于鉸接點與連鑄機外弧圓心的連線；上導向板簧的內端與振動臺架聯(lián)接，上導向板簧的外端與固定臺架聯(lián)接，下導向板簧的內端與振動臺架聯(lián)接，下導向板簧的外端與固定臺架聯(lián)接，左右兩側共四幅導向板簧的中心線的延長線相交于連鑄機外弧的圓心；左右方向的橫向導向柱將振動臺架與固定臺架連接；上導向板簧、下導向板簧內、外端均設有張力調節(jié)裝置；所述伺服液壓單元至少包括帶位移傳感器的伺服液壓缸、電液伺服閥、壓力傳感器、截止閥、單向閥、壓力油蓄能器、回油蓄能器、壓力表、壓力油過濾器、電磁換向閥、液控單向閥和截止閥；其中電液伺服閥、壓力傳感器集成在帶位移傳感器的伺服液壓缸上；位移傳感器固定在伺服液壓缸的缸頭上；壓力傳感器連接在伺服液壓缸的壓力油回路和回油回路上；電液伺服閥的P回路經(jīng)截止閥與液壓泵站的壓力油回路油連通，電液伺服閥的T回路經(jīng)單向閥與液壓泵站的回油油路連通。
[0005]上述控制單元至少包括嵌入式檢測控制器、PLC、HMI監(jiān)控站和計算機單元，它們相互之間通過數(shù)據(jù)線、接口和Ethernet以太網(wǎng)互聯(lián)；本液壓振動系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)線、接口和Ethernet以太網(wǎng)將控制單元的嵌入式檢測控制器、PLC、HMI監(jiān)控站和計算機單元與伺服液壓單元的壓力傳感器、電液伺服閥、位移傳感器連接。
[0006]上述檢測控制器包括控制數(shù)字量接口器件的DI/D0、控制電液伺服閥的模擬量10，采集位移傳感器位移數(shù)據(jù)的SSI接口，與外圍設備進行數(shù)據(jù)交換的Ethernet接口和Profibus-DP接口 ；檢測控制器與模擬量10、電液伺服閥、伺服液壓缸以及振動臺架依次連接，并通過SSI接口與位移傳感器連接。
[0007]上述PLC包括S7_300CPU、DI/D0模塊、通訊模塊；PLC通過繼電器回路和電磁換向閥、液控單向閥、壓力繼電器、伺服液壓缸依次連接，由通訊模塊進行通訊連接。
[0008]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明提供的這種小方坯或小圓坯連鑄機結晶器的液壓振動系統(tǒng)，包括用于控制結晶器按連鑄機設定的圓弧半徑做弧形或仿弧運動的振動單元、用于控制液壓提供給振動伺服液壓油缸并且使振動單元按給定的正弦或非正弦曲線驅動結晶器上下振動的伺服液壓單元以及對振動單元和伺服液壓單元進行控制的控制單元，所述振動單元包括振動臺架、上導向板簧、下導向板簧、固定臺架、橫向導向柱、緩沖螺旋彈和伺服液壓缸；固定臺架通過支座與連鑄機基座固定連接，伺服液壓缸的缸體端鉸接固定在固定臺架的空腔內，伺服液壓缸的活塞桿與振動臺架鉸接固定，活塞桿的作用方向垂直于鉸接點與連鑄機外弧圓心的連線；上導向板簧的內端與振動臺架聯(lián)接，上導向板簧的外端與固定臺架聯(lián)接，下導向板簧的內端與振動臺架聯(lián)接，下導向板簧的外端與固定臺架聯(lián)接，左右兩側共四幅導向板簧的中心線的延長線相交于連鑄機外弧的圓心；左右方向的橫向導向柱將振動臺架與固定臺架連接；上導向板簧、下導向板簧內、外端均設有張力調節(jié)裝置；所述伺服液壓單元至少包括帶位移傳感器的伺服液壓缸、電液伺服閥、壓力傳感器、截止閥、單向閥、壓力油蓄能器、回油蓄能器、壓力表、壓力油過濾器、電磁換向閥、液控單向閥和截止閥；其中電液伺服閥、壓力傳感器集成在帶位移傳感器的伺服液壓缸上；位移傳感器固定在伺服液壓缸的缸頭上；壓力傳感器連接在伺服液壓缸的壓力油回路和回油回路上；電液伺服閥的P回路經(jīng)截止閥與液壓泵站的壓力油回路油連通，電液伺服閥的T回路經(jīng)單向閥與液壓泵站的回油油路連通。本發(fā)明的優(yōu)點是結構緊湊，能夠滿足結晶器按連鑄機設定的圓弧半徑作弧形或仿弧運動，具有可在線調整振動參數(shù)(振幅、振頻、波形，可按給定的正弦或非正弦曲線進行振動等)功能，振動控制精度高，有效的控制連鑄機結晶器在振動過程中對縱、橫兩個方向的偏擺誤差，穩(wěn)定性更好，使用壽命長，故障率低，滿足現(xiàn)代連鑄生產(chǎn)高品質鋼的要求。
[0009]以下將結合附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明實施例的振動單元結構示意圖；
圖2是本發(fā)明實施例的振動單元結構側視圖；
圖3是本發(fā)明實施例的伺服液壓單元示意原理圖；
圖4是本發(fā)明實施例的控制單元示意原理圖。
[0011]附圖標記說明:1、振動臺架；2、上導向板簧；3、下導向板簧；4、固定臺架；5、橫向導向柱；6、緩沖螺旋彈；7、伺服液壓缸；8、壓力傳感器；9、電液伺服閥；10、位移傳感器；11、截止閥；12、單向閥；13、；14、壓力油蓄能器；15、結晶器；16、壓力表；17、回油蓄能器；
18、壓力繼電器；19、震動單元；20、電磁換向閥；21、液控單向閥；22、壓力油過濾器；23、截止閥；24、檢測控制器；25、PLC ;26、HMI監(jiān)控站；27、計算機單元。
【具體實施方式】
[0012]實施例1:
如圖1、圖2、圖3及圖4所示的一種小方坯或小圓坯連鑄機結晶器的液壓振動系統(tǒng)，包括承托結晶器15的用于控制結晶器15按連鑄機設定的圓弧半徑做弧形或仿弧運動的振動單元、用于控制液壓提供給振動伺服液壓油缸，使振動單元按給定的正弦或非正弦曲線驅動結晶器15上下振動的伺服液壓單元以及通過軟、硬件來實現(xiàn)對振動單元和伺服液壓單元進行控制的控制單元。
[0013]如圖1及圖2所示，振動單元包括振動臺架1、上導向板簧2、下導向板簧3、固定臺架4、橫向導向柱5、緩沖螺旋彈簧6和伺服液壓缸7。固定臺架4通過支座與連鑄機基座固定連接，伺服液壓缸7的缸體端鉸接固定在固定臺架4的空腔內，伺服液壓缸7的活塞桿與振動臺架I鉸接固定，活塞桿的作用方向垂直于鉸接點與連鑄機外弧圓心的連線；上導向板簧2和下導向板簧3靠近連鑄還的一端稱為內端，另一端稱為外端，上導向板簧2的內端與振動臺架I聯(lián)接，上導向板簧2的外端與固定臺架4聯(lián)接，下導向板簧3的內端與振動臺架I聯(lián)接，下導向板簧3的外端與固定臺架4聯(lián)接，左右兩側共四幅導向板簧的中心線的延長線相交于連鑄機外弧的圓心，即可保證振動裝置按設的鑄機基準圓弧半徑作仿弧振動；左右方向的橫向導向柱5將振動臺架I與固定臺架4連接，既適應了仿弧振動的要求，又可減少側向偏擺，使液壓缸驅動機構不受側向力作用；上導向板簧2、下導向板簧3內外端均設有張力調節(jié)裝置，張力調節(jié)裝置其技術為現(xiàn)有技術，其可實現(xiàn)板彈簧的張緊，有利于充分發(fā)揮串接式板簧的性能，保證振動單元仿弧精度的要求。
[0014]如圖3所示，伺服液壓單元至少包括帶位移傳感器10的伺服液壓缸7、電液伺服閥
9、壓力傳感器8、截止閥11、單向閥12、壓力油蓄能器14、回油蓄能器17、壓力表16、壓力油過濾器22、電磁換向閥20、液控單向閥21和截止閥23。其中電液伺服閥9、壓力傳感器8等集成在帶位移傳感器10的振動液壓缸7上。位移傳感器10固定在振動伺服液壓缸7的缸頭上。壓力傳感器8連接在伺服液壓缸7的壓力油回路和回油回路上；電液伺服閥9的P回路經(jīng)截止閥11與液壓泵站的壓力油回路油連通，電液伺服閥9的T回路經(jīng)單向閥12與液壓泵站的回油油路連通。
[0015]壓力油過濾器22對提供給伺服液壓缸7的壓力油進行進一步過濾，以提高電液伺服閥9、伺服液壓缸7等的工作可靠性；在由帶位移傳感器10的伺服液壓缸7、電液伺服閥9和壓力傳感器8等組成的位置閉環(huán)系統(tǒng)工作時，壓力油蓄能器14可補充系統(tǒng)瞬時流量的不足，提高閉環(huán)系統(tǒng)的快速響應能力；回油蓄能器17可緩解振動單元驅動結晶器15振動時管道的振動和噪音，并能改善系統(tǒng)的動態(tài)性能；在電磁換向閥20的控制下，液控單向閥21被打開，壓力繼電器18發(fā)訊指示壓力油已供給伺服液壓缸7，這時振動單元進入“投入”狀態(tài)，在此“投入”狀態(tài)下，可依工藝要求給定的正弦或非正弦曲線，對振動單元的伺服液壓缸7進行動態(tài)位置閉環(huán)控制。伺服液壓缸7上的位移傳感器10的反饋信號實時與給定信號相比較，控制相應的電液伺服閥9，使伺服液壓缸7按給定的正弦或非正弦曲線驅動結晶器15上下振動。
[0016]實施例2:在實施例1的基礎上，如圖4所示，本發(fā)明的控制單元至少包括檢測控制器24、PLC 25、HMI監(jiān)控站26和計算機單元27。它們相互之間通過數(shù)據(jù)線、接口和Ethernet以太網(wǎng)互聯(lián)，進行數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)振動系統(tǒng)的閉環(huán)控制。本發(fā)明通過數(shù)據(jù)線、接口和Ethernet以太網(wǎng)將控制單元的嵌入式檢測控制器24、PLC25、HMI監(jiān)控站26和計算機單元27等與伺服液壓單元的壓力傳感器8、電液伺服閥9、位移傳感器10等通訊接通，控制伺服液壓單元的壓力、液位、溫度等參數(shù)，并由PLC25給定的振動模型曲線，給嵌入式檢測控制器24發(fā)訊，控制集成有電液伺服閥9、壓力傳感器8、位移傳感器10的伺服液壓缸7，驅動振動單元的振動臺架1，實現(xiàn)結晶器的正弦或非正弦振動，HMI監(jiān)控站26進行振動狀態(tài)的監(jiān)控、振動參數(shù)的設置和數(shù)據(jù)的記錄。檢測控制器24包括控制數(shù)字量接口器件的DI/DO、控制電液伺服閥9的模擬量10，采集位移傳感器10位移數(shù)據(jù)的SSI接口，與外圍設備進行數(shù)據(jù)交換的Ethernet接口和Profibus-DP接口 ；檢測控制器24通過模擬量IO給電液伺服閥9信號，從而控制振動單元的伺服液壓缸7驅動振動單元的振動臺架I上下振動，并通過SSI接口讀取位移傳感器10反饋回來的振動單元的位移數(shù)據(jù)，并由Ethernet接口和Profibus-DP接口進行數(shù)據(jù)交換，構成位置閉環(huán)控制。PLC25包括DI或DO模塊、通訊模塊等，主要完成對伺服液壓單元的控制。PLC通過繼電器回路控制伺服液壓單元的電磁換向閥20，發(fā)訊驅動液控單向閥21和壓力繼電器18給伺服液壓缸7供壓力油，由通訊模塊進行通訊連接，實現(xiàn)對伺服液壓單元動態(tài)位置的閉環(huán)控制，本實施例中的通訊模塊采用公知技術。檢測控制器24不僅很好的繼承了 PLC結構緊湊，運行穩(wěn)定、可靠性高等特點，而且更重要的是:它比PLC的系統(tǒng)運行速度更快，編程更加靈活(可方便的實現(xiàn)復雜的控制算法)、體積小、性價比高，且控制流程簡單可靠。
[0017]本發(fā)明的優(yōu)點是結構緊湊，能夠滿足結晶器15按連鑄機設定的圓弧半徑作弧形或仿弧運動，具有可在線調整振動參數(shù)(振幅、振頻、波形，可按給定的正弦或非正弦曲線進行振動等)功能，振動控制精度高，有效的控制連鑄機結晶器15在振動過程中對縱、橫兩個方向的偏擺誤差，穩(wěn)定性更好，使用壽命長，故障率低，滿足現(xiàn)代連鑄生產(chǎn)高品質鋼的要求。
[0018]以上例舉僅僅是對本發(fā)明的舉例說明，并不構成對本發(fā)明的保護范圍的限制，凡是與本發(fā)明相同或相似的設均屬于本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種小方還或小圓還連鑄機結晶器的液壓振動系統(tǒng),包括用于控制結晶器(15)按連鑄機設定的圓弧半徑做弧形或仿弧運動的振動單元、用于控制液壓提供給振動伺服液壓油缸并且使振動單元按給定的正弦或非正弦曲線驅動結晶器(15)上下振動的伺服液壓單元以及對振動單元和伺服液壓單元進行控制的控制單元，其特征是:所述振動單元包括振動臺架(I)、上導向板簧(2)、下導向板簧(3)、固定臺架(4)、橫向導向柱(5)、緩沖螺旋彈(6)和伺服液壓缸(7);固定臺架(4)通過支座與連鑄機基座固定連接，伺服液壓缸(7)的缸體端鉸接固定在固定臺架(4)的空腔內，伺服液壓缸(7)的活塞桿與振動臺架(I)鉸接固定，活塞桿的作用方向垂直于鉸接點與連鑄機外弧圓心的連線；上導向板簧(2)的內端與振動臺架(I)聯(lián)接，上導向板簧(2)的外端與固定臺架(4)聯(lián)接，下導向板簧(3)的內端與振動臺架(I)聯(lián)接，下導向板簧(3)的外端與固定臺架(4)聯(lián)接，左右兩側共四幅導向板簧的中心線的延長線相交于連鑄機外弧的圓心；左右方向的橫向導向柱(5)兩端分別和振動臺架(I)與固定臺架(4)連接；上導向板簧(2)、下導向板簧(3)內、外端均設有張力調節(jié)裝置；所述伺服液壓單元至少包括帶位移傳感器(10)的伺服液壓缸(7)、電液伺服閥(9)、壓力傳感器(8)、截止閥(11)、單向閥(12)、壓力油蓄能器(14)、回油蓄能器(17)、壓力表(16)、壓力油過濾器(22)、電磁換向閥(20)、液控單向閥(21)和截止閥(23);其中電液伺服閥(9)、壓力傳感器(8)集成在帶位移傳感器(10)的伺服液壓缸(7)上；位移傳感器(10)固定在伺服液壓缸(7)的缸頭上；壓力傳感器(8)連接在伺服液壓缸(7)的壓力油回路和回油回路上；電液伺服閥(9)的P回路經(jīng)截止閥(11)與液壓泵站的壓力油回路油連通，電液伺服閥(9)的T回路經(jīng)單向閥(12)與液壓泵站的回油油路連通。
2.如權利要求1所述的一種小方坯或小圓坯連鑄機結晶器的液壓振動系統(tǒng)，其特征是:所述的控制單元至少包括嵌入式檢測控制器(24)、PLC (25)、HMI監(jiān)控站(26)和計算機單元(27)，它們相互之間通過數(shù)據(jù)線、接口和Ethernet以太網(wǎng)互聯(lián)；本液壓振動系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)線、接口和Ethernet以太網(wǎng)將控制單元的嵌入式檢測控制器(24)、PLC (25),HMI監(jiān)控站(26)和計算機單元(27)與伺服液壓單元的壓力傳感器(8)、電液伺服閥(9)、位移傳感器(10)連接。
3.如權利要求2所述的一種小方坯或小圓坯連鑄機結晶器的液壓振動系統(tǒng)，其特征是:所述檢測控制器(24)包括控制數(shù)字量接口器件的DI/DO、控制電液伺服閥(9)的模擬量10，采集位移傳感器(10)位移數(shù)據(jù)的SSI接口，與外圍設備進行數(shù)據(jù)交換的Ethernet接口和Profibus-DP接口 ；檢測控制器(24)與模擬量10、電液伺服閥(9)、伺服液壓缸(7)以及振動臺架(I)依次連接，并通過SSI接口與位移傳感器(10)連接。
4.如權利要求2所述的一種小方坯或小圓坯連鑄機結晶器的液壓振動系統(tǒng)，其特征是:所述PLC (25)包括S7-300CPU、DI/D0模塊、通訊模塊；PLC通過繼電器回路和電磁換向閥(20)、液控單向閥(21)、壓力繼電器(18)、伺服液壓缸(7)依次連接，由通訊模塊進行通訊連接。
【文檔編號】B22D11/053GK103752784SQ201410031089
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月23日 優(yōu)先權日:2014年1月23日
【發(fā)明者】梁子福, 何博, 張繼強, 賈濤, 李向輝, 李新強, 徐學華, 安麗娟 申請人:中國重型機械研究院股份公司