1．前言 隨著現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)對鋼材的需求量日益增加，連鑄生產(chǎn)能力已經(jīng)成為衡量一個國家工業(yè)發(fā)展水平的重要指標之一。在連續(xù)鑄鋼工藝中，模鑄和弧形連鑄由于技術(shù)較為成熟，已被廣泛使用。近年來，水平連鑄因具有投資少、鑄坯直等多方面的優(yōu)點而日益受到人們的重視。但水平連鑄技術(shù)難度較大，目前，國際上德國和俄羅斯水平連鑄技術(shù)水平較高，日本一些鋼鐵企業(yè)也采用了水平連鑄技術(shù)。衡陽鋼管有限公司是我國掌握水平連鑄技術(shù)較好的廠家，該公司采用全水平連鑄技術(shù)，鑄坯一次合格率達到了98%以上。在水平連鑄工藝中，水平連鑄機拉坯輥速度控制是水平連鑄機的三大關(guān)鍵技術(shù)之一，拉坯速度控制水平直接影響鑄坯生產(chǎn)產(chǎn)量和質(zhì)量，而拉坯輥電機驅(qū)動裝置的性能又在其中發(fā)揮著重要作用。 2．水平連鑄機拉坯輥速度控制系統(tǒng) 2．1電液伺服調(diào)速系統(tǒng) 液壓傳動曾是連鑄生產(chǎn)中拉坯裝置的主要驅(qū)動方式，衡陽鋼管有限公司的水平連鑄機拉坯輥速度控制系統(tǒng)原來也采用電液伺服閥調(diào)速系統(tǒng)，其組成如圖1所示： 該系統(tǒng)于1991年投入運行。電液伺服閥調(diào)速系統(tǒng)的主要優(yōu)點是抗負載擾動能力強，其動、靜態(tài)性能也基本能滿足當時連鑄生產(chǎn)的需要，但是液壓伺服驅(qū)動也存在一些固有的不足之處，主要有: Ⅰ 由于液壓油泄漏和可壓縮性等原因造成液壓傳動不能保證嚴格的傳動比； Ⅱ 液壓傳動對油溫比較敏感，調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)定性易受溫度影響； Ⅲ 為了減少泄漏，液壓元件制造加工精度要求高，因而造價較貴。 此外，維護工作量大，出了故障檢修較復(fù)雜，這些因素都直接影響了連鑄生產(chǎn)鑄坯產(chǎn)量和質(zhì)量的提高，限制了生產(chǎn)規(guī)模的擴大，隨著作業(yè)時間的增長，已難以滿足生產(chǎn)的需要。 2．2 交流變頻調(diào)速系統(tǒng) 隨著電力電子技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，交流電機變頻調(diào)速技術(shù)日益成熟，交流變頻驅(qū)動調(diào)速平穩(wěn)，調(diào)速范圍寬，對機械沖擊低，電動機維護量大大降低，交流變頻調(diào)速性能也已接近或達到直流調(diào)速水平，能夠滿足拉坯輥速度控制的需要，因此，衡陽鋼管有限公司在1998年對拉坯輥速度控制系統(tǒng)進行了改造，采用交流變頻驅(qū)動取代了原來的電液伺服驅(qū)動方式，交流變頻拉坯輥速度控制系統(tǒng)如圖2所示： 系統(tǒng)中采用美國A-B公司的變頻器和該公司的1326AB系列交流伺服電動機實現(xiàn)對水平連鑄機拉坯輥速度的伺服控制。該系列變頻器具有頻率控制、矢量控制和伺服控制等多種控制方式?？紤]到拉坯輥電動機頻繁啟動、停止和正反轉(zhuǎn)，應(yīng)用中選擇矢量控制方式，這一方式采用空間磁場定向控制，在1：10的調(diào)速范圍內(nèi)不需要速度實際值的反饋，就能實現(xiàn)高精度的速度和轉(zhuǎn)矩控制，完全可以滿足拉坯速度控制的要求。 3．速度控制方式 連鑄機拉坯輥速度有按照速度曲線自動調(diào)速和手動點動調(diào)速兩種方式，前者用于正常拉坯時的速度控制，后者用于進行送引錠桿操作。 3．1 速度自動控制 連鑄生產(chǎn)過程中，要求拉坯輥速度嚴格按照工藝要求變化，要求的拉坯輥每次拉坯動作速度曲線。 T1=T2=T3=T4=T5=T6，拉程范圍：0-60mm/次，推程范圍：0-10mm/次，拉坯頻率范圍：50-200次/分，工藝要求三個參數(shù)可任意修改（拉坯生產(chǎn)前設(shè)定和生產(chǎn)過程。 最大瞬時速度≦20米/分，最大平均拉速≦5米/分。另外，拉坯輥周長為1米，機械減速箱減速比為29：1。 速度曲線由速度信號給定裝置產(chǎn)生，為了提高控制可靠性，分別設(shè)計了以PC微型機和單片微型計算機為核心的兩套速度信號給定裝置，將要求的速度曲線存于存儲器中，運行時，程序采用查表方法輸出要求的速度曲線，對速度曲線參數(shù)也可在線修改。 3．2 手動點動速度控制 手動點動時，速度給定信號由系統(tǒng)中整流板引出10VDC作為速度給定電壓，該電壓通過一個電位器調(diào)節(jié)后輸出，從而可以改變點動速度值，達到手動調(diào)速的目的。 自動調(diào)速速度給定和手動調(diào)速給定信號的互鎖電路，K01、K02是用于自動和手動給定切換的繼電器觸點，SA01是自動/手動選擇開關(guān)。 變頻器的一個模擬輸入通道用于頻率設(shè)定輸入，接收速度給定信號，控制輸出頻率，調(diào)節(jié)拉坯輥電機轉(zhuǎn)速。 4．應(yīng)用情況 衡陽鋼管有限公司水平連鑄機拉坯輥變頻調(diào)速系統(tǒng)，從1998年投入運行至今，變頻器運行穩(wěn)定，拉坯速度控制性能得到改善，滿足了連鑄生產(chǎn)的需要，調(diào)速系統(tǒng)的主要性能指標如下： 頻率精度：1％； 拉速精度：5％； 同步精度：過零時間差<＝1ms，推拉進度：5％。 由于系統(tǒng)可靠性高，維護工作量也大為減少，還減少了維修經(jīng)費，其中光維修器件成本費用，一年就可節(jié)省數(shù)十萬元，衡陽鋼管有限公司鑄坯年產(chǎn)量從1998年至今翻了一翻，其中連鑄機拉坯輥變頻調(diào)速系統(tǒng)在其中發(fā)揮了重要作用。 5結(jié)束語 水平連鑄機拉坯輥速度采用變頻調(diào)速控制，提高了拉坯輥速度控制質(zhì)量和可靠性，提高了鑄坯產(chǎn)量和質(zhì)量，取得了明顯的經(jīng)濟效益，由于變頻調(diào)速裝置可以很方便地與計算機實現(xiàn)聯(lián)機控制，從而可提高水平連鑄生產(chǎn)的自動化程度和連鑄生產(chǎn)水平。