方坯连铸机翻转冷床液压控制阀台的改进

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　　翻转冷床是方坯连铸生产线的关键设备，具备运输钢坯、缓冷钢坯、减少钢坯变形、减少表面划痕的功能。液压驱动式翻转冷床主要由活动梁齿板组、固定梁齿板组、平移液压缸、升降液压缸、导向装置及液压控制系统等组成。活动梁齿板组之间通过“同步梁”固定连接，形成具有一定刚性的平移框架和升降框架。冷床升降动作通过2个液压缸驱动升降框架沿斜台面滚动实现，升降动作时要求平移液压缸处于锁定状态。冷床平移通过2个液压缸驱动平移框架在升降框架上部的水平台面上滚动实现，平移动作要求升降液压缸处于锁定状态。翻转冷床通过液压缸驱动活动梁齿板运动，完成一个“上升→前进→下降→后退”的步进循环。步进机构的运动轨迹为“矩形”，并且要按位置（时间）—速度曲线要求运动，如图1所示。对升降和平移运动的速度和加速度进行准确有效的控制，保证升降运动和水平运动开始和停止过程中，以及在托起和放下钢坯过程中能以设定的慢速运行，防止步进机构产生冲击和振动，以保护支撑梁，避免引起钢坯表面氧化铁皮的脱落和钢坯跑偏。所以，冷床液压缸的速度控制和同步控制是冷床平稳运行的关键。

　　图1 位置（时间）-速度示意图

　　1 翻转冷床液压控制阀台

　　翻转冷床的工作特征要求其液压控制系统满足以下几个功能：①冷床的工作周期受生产计划和生产节奏的制约，不同定尺的铸坯或不同的拉速等参数，均会影响运行速度，所以要求冷床的工作速度能在一定范围内连续可调。②平移液压缸和升降液压缸，需要达到较高的同步精度，否则会引起“同步梁”变形，损坏机械设备，影响冷床正常运行。③冷床周而复始地完成工作循环，液压缸要不断的启动、加速、减速、停止，该过程要求冷床运行具备实时调速，确保运行既快速又平稳，避免冲击。④冷床工作过程中负载随铸坯重量实时变化，冷床要达到平稳可靠运行，其工作速度就不能随外界负载的变化而变化，特别是当外界负载突变时不能失速。

　　基于翻转冷床液压控制系统的功能分析，要实现冷床液压缸的调速、同步功能，就必须通过液压控制使相同动作的液压缸在同一时刻流量相同。以某工程冷床升降为例，其液压控制原理如图2所示。

　　1-比例换向阀2-球阀3-平衡阀4-液压缸

　　图2 翻转冷床升降液压控制阀台

　　该阀台通过2个比例换向阀分别控制2个液压缸实现调速功能和同步控制，平衡阀用来防止负载变化引起液压缸突然下落。在实际生产中，液压缸的调速、同步却不易实现，速度控制效果不佳。主要原因为：①需要同步运动的2个液压缸由2个比例阀分别控制，在开环使用的情况下，由于比例阀个体存在制造、安装等固有差异，即便型号相同、输入电信号相同，也不能保证其输出流量相同。②实际工况中，比例阀进出口压差不恒定。比例阀的输出流量特性不仅与输入电信号有关，还与比例阀进出口压差有关。即，比例阀在其进出口压差一定的情况下，其输入电信号与输出流量保持线性关系。但实际生产中冷床负载随坯料输送多少而变化，同时，坯料不匀性使得同一动作的液压缸承受的负载不尽相同。所以，冷床负载变化复杂且无规律，使得比例阀前后压差会随负载变化而变化。该液压系统没有使比例阀前后压差恒定的功能，所以，比例阀流量输出线性度不佳，速度控制难以精准。