液压电磁换向阀在连铸机扇形段位置控制中的应用

摘要：扇形段是连铸机的核心设备，现在的扇形段都设计成智能扇形段，要求对辊缝进行精准控制，以提升连铸坯质量。

采用液压电磁换向阀与电气控制相结合的方式，实现精确的位置控制，降低了液压系统的成本。

下载论文网 　　关键词：扇形段控制；电磁换向阀；位置控制 　　中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009—2374（2014）11—0009—02 　　从2002年起南京钢铁股份有限公司先后从奥钢联引进了三台板坯连铸机，均采用液压电气控制方式实现连铸机扇形段远程自动辊缝调节的新技术，这一技术的成功应用也使得连铸机具备动态软压下的功能，提高了连铸坯的内部质量。

带液压自动辊缝调节的扇形段能够实现快速的辊缝调节、减少员工的劳动强度，这对提高连铸机自动化水平、提升铸坯质量起到了显著作用。

奥钢联公司的扇形段远程自动辊缝调节技术与其它几家著名的连铸机设计供货商有所不同，在液压系统的设计放弃了传统的比例阀或伺服阀进行精准的位置控制，采用了成本更低、维护方便的电磁换向阀与电气控制相结合的方式，实现精确的位置控制。

1 扇形段位置控制的要求 　　连铸机扇形段起着支撑和导向铸坯的作用，是在铸坯凝固过程中直接与之接触的设备，对铸坯表面质量和内部质量有很大的影响，是连铸机的核心设备。

现在的扇形段都设计成智能扇形段，要求对辊缝进行精准控制，以提升连铸坯质量。

每台扇形段有四台夹紧液压缸，每台夹紧油缸安装有一个位移传感器。

液压缸的活塞杆与扇形段的下框架相连，固定不动；液压缸缸体与扇形段上框架相连带动上框架及其辊组作根据连铸工艺浇注参数，铸机二级辊缝模型自动计算出每台油缸位置设定值给扇形段控制器，扇形段控制器对每台油缸单独进行位置控制，同时要保证4个油缸基本同步，油缸运行速度控制在1.2mm/sec，位置控制精度达到了±0.1mm。

2 扇形段辊缝自动控制原理液压系统主要由电磁换向阀Y001、节流孔D和E、液压锁和防止过载的溢流阀组成。

电磁换向阀Y001的a端得电时，压力油通过电磁阀进入液压缸的A腔，液压缸B腔油通过电磁阀流回油箱，扇形段内部框架下降（即压下扇形段）；电磁换向阀Y001的b端得电时，压力油通过电磁阀进入液压缸的B腔，液压缸A腔油通过电磁阀流回油箱，扇形段内部框架上升（即抬起扇形段）。

扇形段内部框架上升和下降速度由节流孔D和E来控制，固定节流孔D和E的孔径要与液压缸的运行速度相匹配，孔径不能太大，否则达不到扇形段位置控制精度要求，我厂设计的节流孔直径为Φ1mm。

当扇形段上升或下降过载时，高压油通过溢流阀流回油箱，起到安全保护的作用。

2.2 电气控制原理 　　连铸机二级模型根据连铸浇钢参数，自动计算每台扇形段的辊缝，给出每台油缸位置的目标值，然后把目标值给扇形段控制器。

扇形段控制器发出控制信号给每台油缸的电磁换向阀，电磁换向阀控制油缸的上升和下降，每台油缸的位移传感器反馈位置信号给扇形段控制器。

扇形段控制器根据反馈的位置信号进行计算后，控制电磁换向阀的通电和断电，直到油缸位置达到设定的目标值为止。

当油缸位置超出+超极限时，电磁换向阀Y001的a端得电，油缸下降；当油缸下降到+极限时，电磁换向阀Y001的a端断电，停止向油缸供油，油缸位置控制在目标设定值的误差范围内。

当油缸位置超出—超极限时，电磁换向阀Y001的b端得电，油缸上升；当油缸上升到—极限时，电磁换向阀Y001的b端断电，停止向油缸供油，油缸位置控制在目标设定值的误差范围内。

这样始终保证油缸位置控制在目标设定值的误差范围内，位置控制精度达到了±0.1mm。

控制逻辑见图4。

3 采用电磁换向阀进行扇形段辊缝液压自动调节的特点 　　（1）电磁换向阀采用脉冲流量控制方式，由于受电磁铁的响应能力及阀芯运动时间的影响，实际的阀芯响应不可能完全跟随脉冲信号的变化，而且为了防止在目标位置附近发生振荡，这种电磁换向阀在控制上必须设置一个死区，所以其系统响应不是很理想。

但是对于扇形段辊缝控制来说，采用电磁换向阀完全能够满足控制精度和响应速度的要求。

（2）与采用比例闽、伺服阀的控制系统相比，电磁换向阀具有价格低廉、抗污染能力强的特点，液压系统的油液清洁度只需要达到NAS7级就能达到要求，降低了液压系统的维护成本，设备运行可靠，故障率低。

（3）每个液压缸的动作由一个电磁换向阀来控制，并在缸体内配置位移传感器检测油缸的位置，以实现闭环控制，通过电气自动控制逻辑很容易实现4台油缸同步。

（4）液压系统设计中采用了固定节流孔的设计，节流孔大小的设计非常关键。

节流孔直径太大了，控制精度达不到要求，会造成实际控制过程经常超调；节流孔直径太小了，液压系统故障多，油缸运行速度慢，达不到工艺要求。

（5）自动控制逻辑简单，只需要根据位移传感器的反馈信号，给电磁换向阀的通电和断电，就能实现精准控制。

4 结语 　　扇形段作为板坯连铸机的核心设备，在液压系统设计中不需要选用高精的比例阀或伺服阀来进行精准的位置控制，可以通过优化液压系统的设计，使用简单的电磁换向阀进行控制，完全能达到控制精度要求。

液压系统优化设计后，能减少设备成本和设备故障，降低维护费用，运行更加可靠。

作者简介：恽华伟，男，南京钢铁股份有限公司中厚板卷厂副厂长，研究方向：冶金设备。