1．前言
随着现代化工业生产对钢材的需求量日益增加，连铸生产能力已经成为衡量一个国家工业发展水平的重要指标之一。在连续铸钢工艺中，模铸和弧形连铸由于技术较为成熟，已被广泛使用。近年来，水平连铸因具有投资少、铸坯直等多方面的优点而日益受到人们的重视。但水平连铸技术难度较大，目前，国际上德国和俄罗斯水平连铸技术水平较高，日本一些钢铁企业也采用了水平连铸技术。衡阳钢管有限公司是我国掌握水平连铸技术较好的厂家，该公司采用全水平连铸技术，铸坯一次合格率达到了98%以上。在水平连铸工艺中，水平连铸机拉坯辊速度控制是水平连铸机的三大关键技术之一，拉坯速度控制水平直接影响铸坯生产产量和质量，而拉坯辊电机驱动装置的性能又在其中发挥着重要作用。
2．水平连铸机拉坯辊速度控制系统
2．1电液伺服调速系统
液压传动曾是连铸生产中拉坯装置的主要驱动方式，衡阳钢管有限公司的水平连铸机拉坯辊速度控制系统原来也采用电液伺服阀调速系统，其组成如图1所示：
图1电液伺服阀调速系统
该系统于1991年投入运行。电液伺服阀调速系统的主要优点是抗负载扰动能力强，其动、静态性能也基本能满足当时连铸生产的需要，但是液压伺服驱动也存在一些固有的不足之处，主要有:
Ⅰ 由于液压油泄漏和可压缩性等原因造成液压传动不能保证严格的传动比；
Ⅱ 液压传动对油温比较敏感，调速系统稳定性易受温度影响；
Ⅲ 为了减少泄漏，液压元件制造加工精度要求高，因而造价较贵。
此外，维护工作量大，出了故障检修较复杂，这些因素都直接影响了连铸生产铸坯产量和质量的提高，限制了生产规模的扩大，随着作业时间的增长，已难以满足生产的需要。
2．2 交流变频调速系统
随着电力电子技术和控制技术的发展，交流电机变频调速技术日益成熟，交流变频驱动调速平稳，调速范围宽，对机械冲击低，电动机维护量大大降低，交流变频调速性能也已接近或达到直流调速水平，能够满足拉坯辊速度控制的需要，因此，衡阳钢管有限公司在1998年对拉坯辊速度控制系统进行了改造，采用交流变频驱动取代了原来的电液伺服驱动方式，交流变频拉坯辊速度控制系统如图2所示：
图2变频调速系统
系统中采用美国A-B公司的变频器和该公司的1326AB系列交流伺服电动机实现对水平连铸机拉坯辊速度的伺服控制。该系列变频器具有频率控制、矢量控制和伺服控制等多种控制方式。考虑到拉坯辊电动机频繁启动、停止和正反转，应用中选择矢量控制方式，这一方式采用空间磁场定向控制，在1：10的调速范围内不需要速度实际值的反馈，就能实现高精度的速度和转矩控制，完全可以满足拉坯速度控制的要求。
3．速度控制方式
连铸机拉坯辊速度有按照速度曲线自动调速和手动点动调速两种方式，前者用于正常拉坯时的速度控制，后者用于进行送引锭杆操作。
3．1 速度自动控制
连铸生产过程中，要求拉坯辊速度严格按照工艺要求变化，要求的拉坯辊每次拉坯动作速度曲线如图3所示：
图中T1=T2=T3=T4=T5=T6，拉程范围：0-60mm/次，推程范围：0-10mm/次，拉坯频率范围：50-200次/分，工艺要求三个参数可任意修改（拉坯生产前设定和生产过程中在线修改）。
图3拉坯辊速度曲线
最大瞬时速度≦20米/分，最大平均拉速≦5米/分。另外，拉坯辊周长为1米，机械减速箱减速比为29：1。
速度曲线由速度信号给定装置产生，为了提高控制可靠性，分别设计了以PC微型机和单片微型计算机为核心的两套速度信号给定装置，将要求的速度曲线存于存储器中，运行时，程序采用查表方法输出要求的速度曲线，对速度曲线参数也可在线修改。
3．2 手动点动速度控制
手动点动时，速度给定信号由系统中整流板引出10VDC作为速度给定电压，该电压通过一个电位器调节后输出，从而可以改变点动速度值，达到手动调速的目的。手动速度给定电路如图4所示：
 图4手动点动速度给定电路
图中还示出了自动调速速度给定和手动调速给定信号的互锁电路，K01、K02是用于自动和手动给定切换的继电器触点，SA01是自动/手动选择开关。
变频器的一个模拟输入通道用于频率设定输入，接收速度给定信号，控制输出频率，调节拉坯辊电机转速。
4．应用情况
衡阳钢管有限公司水平连铸机拉坯辊变频调速系统，从1998年投入运行至今，变频器运行稳定，拉坯速度控制性能得到改善，满足了连铸生产的需要，调速系统的主要性能指标如下：
频率精度：1％；
拉速精度：5％；
同步精度：过零时间差<＝1ms，推拉进度：5％。
由于系统可靠性高，维护工作量也大为减少，还减少了维修经费，其中光维修器件成本费用，一年就可节省数十万元，衡阳钢管有限公司铸坯年产量从1998年至今翻了一翻，其中连铸机拉坯辊变频调速系统在其中发挥了重要作用。
5结束语
水平连铸机拉坯辊速度采用变频调速控制，提高了拉坯辊速度控制质量和可靠性，提高了铸坯产量和质量，取得了明显的经济效益，由于变频调速装置可以很方便地与计算机实现联机控制，从而可提高水平连铸生产的自动化程度和连铸生产水平。
参考文献
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张燕宾.SPWM变频调速应用技术[M].2版.北京：机械工业出版社，2002.5
陈伯时、陈敏逊.交流调速系统[M].北京：机械工业出版社，1998.4
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