摘要：在板坯连铸机的生产过程中，由于各种生产技术手段的限制，铸坯质量会有裂纹等缺陷，影响连铸生产效果。因此，就需要对板坯连铸机的扇形段进行优化设计，确保其质量能够达到现在连铸产业中的高标准要求。本文就对板坯连铸机扇形段对铸坯质量控制有关内容进行分析，可供参考。
关键词：板坯连铸机；扇形段；ASTC；轻压下；二冷水；驱动力
1板坯连铸机结构的分析
板坯连铸机是一个复杂的工作系统，涉及到多种高科技技术的应用，不同的部分之间相互协作，共同发挥出良好的生产实践性能。通常，板坯连铸机需要由碳素结构钢、压力容器钢等组成，每个组成部分都能够对整体的各项性能指标构成一定的影响。板坯连铸机在1960年左右就已出现，发展至今，相关技术研究已相对成熟，生产工艺已经得到了提高。在改革开放的背景下，国外的各种板坯连铸机设计技术逐渐传入我国，使得国内在该领域也有了较大的技术提升。但从世界范围内来看，关于板坯连铸机的扇形段方面相对来说还处于技术匮乏状态，还需要着重根据各种工况的不同，进行有针对性的设计，提高扇形段工作的效果。在当前以计算机信息技术为主的高科技技术的冲击下，能够使得扇形段结构设计仿真更加真实可靠，促进该领域的健康发展。板坯连铸机的扇形段结构并不是孤立的，而是有许多不同的扇形段组合在一起形成的复杂系统。从分析整个板坯连铸机的工作情况来看，可以很明显的发现，不同部分的扇形段能够有效地发挥支撑、冷却、拉坯导向等作用。针对支撑作用，主要是能够有效地降低钢液静压的作用。扇形段内的夹紧导向装置，能对内外弧框架进行夹紧。
2扇形段基础框架组成部件
扇形段基础框架分为弧形段、矫直段、水平段3个基础框架，都采用整体式框架结构。一般板坯连铸机基础框架上安装6组弧形扇形段，2组矫直扇形段，6组水平扇形段。每个扇形段上有四个油缸，每个油缸内置一个位置传感器，用于辊缝检测和控制，每个扇形段上还装有水系统喷嘴，对铸坯进行冷却，每个扇形段有两个驱动辊，上辊和下辊，分别连接减速机和电机。
3板坯连铸机扇形段对铸坯质量控制研究
3.1ASTC对铸坯质量的控制
ASTC（自动铸坯锥度控制）技术，可以快速地对铸坯的锥度/厚度进行自动控制，具有在线轻压下能力，可以在连铸机浇铸过程中对辊缝的形进行动态调节，并在扇形段内有热铸坯时可对新的连铸辊缝进行单个精调。ASTC技术是一种新的形成辊缝的方式，主要功能包括动态轻压下和扇型段软夹紧。动态轻压下系统能够动态计算压下区，控制辊缝压下量；扇型段软夹紧系统可以以适宜的压力夹紧固化的板坯。ASTC的控制系统主要包括主令控制器、扇形段控制单元、带有外部压力传感器的扇形段控制箱、位置传感器、控制阀、连接电缆组、扇形段电缆组等。ASTC控制应用于连铸机扇形段,铸坯出结晶器后,表面形成一层很薄的坯壳,经过弯曲段、扇形1～6段,铸坯内部开始凝固,由于液态钢凝固时会收缩,导致铸坯产生疏松、缩孔、形成铸坯内部缺陷。如果此时能减小扇形段的开口度,在外力的作用下,压实铸坯,减少铸坯内部的疏松、缩孔,就可以提高铸坯的内部质量。ASTC技术根据冷却水量、浇注温度、浇注速度、钢种等技术参数,绘制出铸坯内部冷却过程图,并储存在计算机系统中。在浇钢开始时,通过选定钢种、浇注速度、浇注温度、冷却水量等参数,系统自动生成铸坯内部冷却过程图,同时通过计算机自动改变扇形段的开口度,将铸坯压实,减少铸坯内部的疏松、缩孔。
3.2二冷水对铸坯质量的控制
二次冷却技术对连铸机生产率、铸坯质量、消耗指标影响很大。二次冷却是将雾化水直接喷射到高温铸坯的表面，加速其热量的传递，使铸坯得以迅速凝固，以期得到较高的生产率和良好的铸坯质量。控制系统通过的PLC的PID控制功能模块，形成闭环控制系统，闭环PID控制调节阀可使偏差值逐渐减小，将测量值(即二冷水流量)控制在给定值附近，实现连铸机二冷水稳定、快速、准确地配水。提高了系统水量控制精度，使铸坯能得到良好的冷却效果，有效地提升铸坯的质量。
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图1：二冷水控制原理图
3.3驱动力对铸坯的质量控制
驱动力是指扇形段驱动辊电机在运行过程中的输出力矩，在数值上等于铸坯在结晶器、二冷段阻力，顶弯阻力、矫直阻力、火切机运行阻力之和与铸坯自重下滑力的差值。控制系统通过PLC实时采集驱动辊电机力矩电流，通过公式1换算得到驱动力，式中F为驱动力，M为所有驱动辊力矩电流转换力矩之和，I为减速比，R驱动辊直径。当驱动辊单段力矩电流超过额定负荷时，将出现电机跳闸，进而将承载的负荷分配到其他扇形段上引起其他扇形段驱动辊电机跳闸，恶性循环造成整个驱动停止，间接表现为铸坯运行过程受到的阻力增加，总驱动力数值过大，驱动力报警。
F=M*I/R（公式1）
在浇铸过程中，总驱动力超过一定值会出现报警，影响连铸工艺的执行，严重时会导致紧急停浇甚至滞坯事故，进而造成铸机精度降低，形成恶性循环。
铸机驱动力报警的根本原因为扇形段辊缝偏差、不合理的轻压下参数和二冷工艺设置、恶化的铸机状况，导致铸坯运行过程中阻力增加。根据奥钢联板坯铸机特点，通过优化连铸工艺、加强设备精度维护可显著降低驱动力，甚至消除报警现象，具体措施如下：提高在线扇形段使用标准，优化模型参数重新设定轻压下模型计算的铸坯凝固终点，重新优化二冷工艺设置，通过采取多项控制措施，驱动力明显降低，未再发生驱动力报警问题导致的生产事故，设备精度保证和硬件维护进入良性循环。
4结语
总之，对于连铸机的关键设备，扇形段是铸坯质量控制的核心部分，只有按照各功能、各阶段控制好各个质量控制点，连铸铸坯质量才能进入良性循环。生产的铸坯才能高质，高效，高稳定。
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论文作者:姜云超
论文发表刊物:《基层建设》2019年第32期
论文发表时间:2020/4/14
标签：扇形论文; 驱动力论文; 连铸机论文; 压下论文; 质量控制论文; 力矩论文; 质量论文; 《基层建设》2019年第32期论文;