魏勝峰 包浩君 魏嘵燕
（江陰興澄特種鋼鐵有限公司）
江陰興澄特種鋼鐵有限公司二分廠煉鋼3#連鑄機是目前世界上全弧形大圓坯連鑄機之最。該連鑄機為R17 m全弧形連續矯直3機3流圓坯連鑄機，具備生產直徑為φ500、φ600、φ700、φ800、φ900規格巨型圓坯能力。該連鑄機引進先進的國外技術—— 結晶器液壓振動，因為結晶器振動裝置是連鑄機的核心設備，結晶器振動控制的精度和穩定性是保障連鑄機穩定運行、安全高效生產和產品質量的關鍵。但是該液壓振動系統自投入使用以來，一直存在著突發性的亂振、停振現象，容易造成連鑄機斷流甚至中斷生產的事故發生，影響了連鑄機的正常生產。
1 設備概況及工作原理
結晶器液壓振動裝置是由機械設備、液壓伺服系統及電氣控制系統組成，包括兩個獨立的振動單元；振動單元由底座，臺架，導向裝置，振動油缸等零部件組成。底座是振動裝置的固定部分，通過導向鍵準確安裝在底座支撐上；臺架是振動裝置的活動部分，用于支撐結晶器并與結晶器一起振動；底座和臺架通過導向裝置連接在一起，導向裝置由4組預應力彈簧鋼板組成，通過調整彈簧鋼板的厚度與長度適應鑄坯規格的變化；裝有位移傳感器和控制閥組的振動油缸是整套裝置的動力源，通過改變活塞桿的升降速度和行程，可以得到不同的振動波形，達到改善鑄坯表面質量的目的。液壓系統是由液壓站與液壓伺服系統組成，其中最主要的伺服系統是由伺服油缸、伺服閥、壓力傳感器、位移傳感器和蓄能器組成，如圖1所示。
其工作原理是：電氣控制系統采用PLC可編程控制器，以高速的采樣頻率將油缸內置的高精度位移傳感器檢測到的活塞桿位移反饋到系統PLC中，并與由HMI操作站設定參數生成的工藝振動曲線相比較，實時計算出位移偏差，按一定的控制算法計算調節量，輸出控制信號經比例放大板放大后，控制伺服閥閥芯動作，從而按設定的波形和振動參數在線控制2個油缸做同頻率不同振幅的振動，通過機械機構轉化為仿弧形振動。
2 故障現象分析
3#連鑄機從2009年5月份投產以來，結晶器液壓振動一直用得不是很好，問題接連不斷，故障重復發生。主要表現出以下幾種故障現象。
第一，在連鑄機開澆后幾分鐘時間，大概是引錠頭被拉出結晶器銅管的時候，振動曲線有波動，報警位置跟隨故障。這種故障很容易解決，一般只要將引錠頭拉出結晶器銅管后就能恢復，嚴重的時候也可以通過將電氣控制系統的電源拉斷后再重新啟動，就能恢復振動，一般不會對生產帶來很嚴重的影響。
第二，在拉澆過程中，特別是拉澆到4 h以后，內弧位置曲線產生亂振現象，內弧位移數據亂跳，不能穩定下來。但是等停產后檢查，又不能找到其亂振的原因，檢查各項設備都正常。等下一個澆次重新開澆時，有可能又不會發生前面所發生的故障，但是有可能在再下一個澆次拉澆到4、5個小時的時候，又重復發生前面所說的故障，屬于沒有規律性的一個故障。
第三，在正常拉澆過程中，某一振動單元突然振動停止，報警，位置傳感器讀數故障，位置超限故障。這種故障發生后，將電氣控制系統斷電后重新啟動，也不能恢復振動，只能中斷生產，影響極大。
第四，在正常生產過程中，振動曲線有間斷性的毛刺，一般情況下會自動恢復，在不能自動恢復的情況下，可以通過將電氣控制系統的電源拉斷后再重新啟動，就能恢復振動。等停產后更換了振動單元伺服閥后就恢復正常。
第五，在連鑄機剛開澆后的幾分鐘后，內外弧振動單元整個位置都在往下偏移，振動振幅越來越小且不在中心位置，油缸下腔壓力達到系統最大壓力，上腔壓力幾乎沒有，導致振動報警停振。將電氣控制系統的電源拉斷后再重新啟動，還是不能解決，重復同樣的故障現象。
3 原因查找
通過連續幾個月接連不斷的跟蹤現象，采集數據，分析曲線，組織攻關，終于對振動故障有了一定的了解，找到了相應的原因。
開澆過程中的振動故障，最主要的原因是由于生產操作人員在做引錠頭的時候可能做得不是很好，導致在引錠頭拉出結晶器銅管的時候摩擦阻力急劇增大，油缸腔內壓力增大到系統壓力，但還是不能滿足振動的需求，導致振動報警位置跟隨故 障。另外還有一種可能就是結晶器銅管的尺寸有偏差。
在正常生產到4 h以后所發生的振動故障，停產后重點檢查了油缸的位置傳感器輸出信號、壓力傳感器輸出信號、伺服閥的供電電壓、指令信號等，未發現異常。后對生產過程中油缸的位置傳感器處的環 境溫度進行了跟蹤，做了相應的溫度曲線，發現在生產到4 h以后，油缸的位置傳感器處的環境溫度達到了90 ℃以上，而該位置傳感器的正常使用環境溫度最高是75 ℃，導 致了該位置傳感器的數據不準確，從而引起了振動的故障。
在正常生產過程中振動的突然停止，停產后檢查發現是油缸的位置傳感器壞了，或者是位置傳感器的插頭脫焊，位置數據發生錯誤，在更換了位置傳感器和插頭后正常。
在正常生產過程中振動曲線出現的毛刺，停產后對電氣控制系統進行了全面檢查，未發現異常，更換伺服閥后正常。主要原因可能是液壓系統的油液中有較大的污染物，堵塞伺服閥閥芯通道，造成振動的故障。
在開澆過程中發生的振動故障，一開始認為是振動臺能力不夠，對液壓系統的壓力進行了調整，但是效果幾乎沒有，后通過和設計單位的討論分析，對結晶器銅管的錐度重新進行了設計計算，修改了銅管的尺寸，效果相當不錯。
4 解決措施
對生產操作人員進行相應的培訓，對離線結晶器銅管的尺寸進行檢查校核，保證上線的結晶器銅管的尺寸完全符合要求。
與設計院一起重新設計了水冷系統，解決了油缸的位置傳感器處的環境溫度高的問題。對位置傳感器及插頭定周期進行檢查，發現問題及時更換。提高液壓系統的過濾精度，對濾芯的更換周期進行了調整，保證了液壓系統的清潔度，減少了伺服閥的故障率。
與設計院一起討論、計算，對結晶器銅管的錐度進行了修正。采取了上述措施之后，3#連鑄機結晶器振動故障得到了有效控制，保障了生產的正常進行。
來源：《科技創新導報》2018
（版權歸原作者或機構所有）
