本發明涉及鋼鐵生產中的連鑄設備領域，具體的是一種連鑄大壓下量時的力矩控制方法，還是一種采用該力矩控制方法的壓下設備。

背景技術：

隨著鋼鐵工業的發展，用戶對鋼鐵產品質量要求越來越高。鑄坯中心偏析和疏松會嚴重影響鋼材的性能，引起一系列質量缺陷。鑄坯上缺陷在后繼加熱、軋制過程中又難以有效消除，從而影響了最終產品質量。連鑄輕壓下技術通過在連鑄坯液芯末端附近施加壓力產生一定的壓下量來補償鑄坯的凝固收縮量，可以有效消除中心偏析和疏松。近年凝固末端附近的壓下量越來越大，對于大斷面和較厚的鑄坯，大壓下量對于鑄坯內部的致密度和質量提升明顯。

常規輕壓下總壓下量為8mm～20mm，而大壓下量的總壓下量能夠達到30mm～40mm，單輥壓下量可以達到20mm。采用大壓下量后，產生了較大的鑄坯變形和拉坯阻力，拉矯機或者扇形段設備壽命受到影響，鑄坯質量也不穩定。常規力矩平衡控制方法僅考慮電機的力矩和轉速的因素，通過檢測各個驅動輥電機的力矩，對其進行求和平均，使每個輥的實際值接近平均值。例如若某輥的力矩小于目標值，則電機轉速加大，若大于目標值則轉速減小；拉速為各個輥一致，或為某一固定比例，為預先設定值。對于常規連鑄和小壓下量的輕壓下來說，此種控制方法是可行的，因為鑄坯厚度變化較小，所以鑄坯的運行速度在各個驅動輥下可以近似為一致的。由于壓下量較小驅動輥的力矩也不大，重新分配力矩后，不會超過未實施輕壓下驅動輥的能力。采用大壓下量后，鑄坯厚度變化加大，由于實際的工藝條件不斷變化參與壓下的驅動輥也在動態調整，拉速分配不能按照事先設定的標準進行分配；采用大壓下量后，參與壓下的驅動輥的力矩與未參與的差距十分明顯，若采取平均值分配，未參與壓下的驅動輥的力矩增加量較大，會超出其實際允許的力矩，即驅動力大于驅動輥與鑄坯間的摩擦力，出現驅動輥與鑄坯打滑的現象，影響輥子壽命。制約連鑄大壓下量工藝的進一步實施。

技術實現要素：

為了解決現有的連鑄設備在進行大壓下量工作時驅動輥與鑄坯打滑的問題，本發明提供了一種連鑄大壓下量時的力矩控制方法和壓下設備，該連鑄大壓下量時的力矩控制方法和壓下設備現實了連鑄大壓下量時的實際阻力矩和實際拉速值進行動態再分配，從而可以減少驅動輥與鑄坯的打滑現象和大壓下量電機堵轉現象，提高了設備壽命，穩定了鑄坯質量。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種連鑄大壓下量時的力矩控制方法，包括以下步驟：

步驟1、計算壓下設備在進行鑄坯壓下作業時每個驅動輥的理論阻力矩，計算所述每個驅動輥的理論拉速值；

步驟2、根據所述每個驅動輥的實際阻力矩、理論阻力矩和理論拉速值之間的關系動態地對所述每個驅動輥的實際阻力矩和實際拉速值進行動態再分配。

一種壓下設備，含有控制單元以及沿澆注方向間隔排列的多對工作輥；一對工作輥含有上工作輥和下工作輥，每個上工作輥均為驅動輥，每個驅動輥均連接有液壓缸和電機，每個驅動輥的壓下和轉速均能夠被獨立的控制；該控制單元能夠使該壓下設備按照上述的力矩控制方法控制每一個驅動輥，該控制單元包括：

鑄坯變形計算模塊，用于計算壓下設備在進行鑄坯壓下作業時每個驅動輥的理論阻力矩和所述每個驅動輥的理論拉速值；

拉速和力矩動態分配模塊，根據所述每個驅動輥的實際阻力矩、理論阻力矩和理論拉速值的關系動態地對所述每個驅動輥的實際阻力矩和實際拉速值進行動態再分配；

所述鑄坯變形計算模塊與該拉速和力矩動態分配模塊連接，該拉速和力矩動態分配模塊與每個驅動輥的液壓缸和電機連接。

本發明的有益效果是：該連鑄大壓下量時的力矩控制方法和壓下設備現實了連鑄大壓下量時的實際阻力矩和實際拉速值進行動態再分配，從而可以減少驅動輥與鑄坯的打滑現象和大壓下量電機堵轉現象，提高了設備壽命，穩定了鑄坯質量。

附圖說明

構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。

圖1是壓下設備的結構示意圖。

1、控制單元；2、驅動輥；3、液壓缸；4、電機。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。

一種連鑄大壓下量時的力矩控制方法，包括以下步驟：

步驟1、計算壓下設備在進行鑄坯壓下作業時每個驅動輥的理論阻力矩mli，計算所述每個驅動輥的理論拉速值vli；

步驟2、根據所述每個驅動輥的實際阻力矩msi、理論阻力矩mli和理論拉速值vli之間的關系動態地對所述每個驅動輥的實際阻力矩msi和實際拉速值vsi進行動態再分配。

在步驟1中，所述驅動輥的理論阻力矩的計算公式為：mli＝fli×r；

mli為第i個驅動輥的理論阻力矩的數值，單位為nm；fli為第i個驅動輥的理論阻力，單位為n；r為驅動輥的半徑，單位為m。

其中，在不考慮加工誤差和測量誤差的情況下，每個驅動輥的半徑均相同，驅動輥的半徑可以通過實際測量得到。第i個驅動輥的理論阻力fli即為第i個驅動輥所在部位的鑄坯變形時的理論阻力，第i個驅動輥的理論阻力fli可以根據生產鋼種、鑄坯溫度、壓下量等帶入西姆斯公式計算得到，西姆斯公式為軋鋼領域的現有公知技術，本發明不再詳細介紹。

在步驟1中，所述每個驅動輥的理論拉速值的計算公式為：

vli為第i個驅動輥的理論拉速值，單位為m/min；hi為第i個驅動輥所在部位的鑄坯厚度，單位為mm；第i個驅動輥所在部位的鑄坯厚度可以通過測量或預先設計獲得，vln為第n個驅動輥的實際拉速值，單位為m/min；hn為第n個驅動輥所在部位的鑄坯厚度，單位為mm。vln的含義為選取任意一個驅動輥作為速度的基準值,vln為輸入的設定值，該設定值可以根據經驗得到，可以選定任意一個驅動輥的設定拉速值作為輸入的參照值，如選擇第一個驅動輥的設定拉速值為基準值vl1，則第i個驅動輥的理論拉速值為

本發明中所述壓下設備的上工作輥均為驅動輥，所述壓下設備的上工作輥中的一部分上工作輥實施輕壓下，所述壓下設備的上工作輥中的另一部分上工作輥不實施輕壓下。例如，所述壓下設備的驅動輥有10個，其中需要參與壓下的可能是4#～6#驅動輥，也可能是5#～8#，參與輕壓下的驅動輥要控制位移，如4#輥壓下5mm，液壓缸內的位移傳感器能檢測出壓下了多少，若沒有壓下到位，增加液壓缸內的壓力，若壓下多了則減少壓力。對于沒有參與壓下的驅動輥，不控制位移。

步驟2包括以下步驟：

步驟2.1、計算驅動輥的實際平均力矩；

該實際平均力矩的計算公式為：

共有n個驅動輥，mp為n個驅動輥的實際平均力矩的數值，單位為nm；msn為第n個驅動輥的實際力矩，單位為nm；n為驅動輥的數量，無單位；由于每個驅動輥均連接有獨立的驅動電機，每個電機均有變頻裝置，可以測得電機的參數，并發送給控制單元，通過電機參數可計算出電機的力矩為dn，單位為nm，該驅動輥的實際力矩msn＝dn×r×i，當n為i時，msi＝di×r×i,i的最大值為n，其中，r為驅動輥半徑，單位為m，i為減速機的速比，無單位，每個減速機的速比相同。

步驟2.2、對所述每個驅動輥進行實時的動態再分配；實施輕壓下的驅動輥，需要采用位移控制，所以不能根據力矩控制控制其液壓缸的壓力；對于不實施輕壓下的驅動輥，控制方式為壓力控制，可以根據力矩控制要求控制其液壓缸的壓力。無論是位移控制還是壓力控制，在實現的同時還需要進行拉速(即電機轉速ti)的控制，具體的控制方式如下：

對于該壓下設備中實施輕壓下的第i個驅動輥：

當msi≥mli時，則報警提示操作人員，即力矩報警，提示操作人員關注設備是否有故障；

當msi＜mli且時，則控制該驅動輥維持不變(所有參數均不變)；

當msi＜mli、且msi＞mp時，則使電機轉速ti減少，從而減小實際拉速vsi和實際力矩msi，直至

當msi＜mli、且msi＜mp時，則使電機轉速ti增加，從而增大實際拉速vsi和實際力矩msi，直至

對于該壓下設備中實施輕壓下的第i個驅動輥，在進行上述報警提示操作人員、控制該驅動輥維持不變、使電機轉速ti減少或使電機轉速ti增加的過程中同時還采用位置控制，位置控制為常規輕壓下技術中的一種控制。如根據工藝需要某個輥需要壓下一段位移，通過液壓缸內的位移傳感器控制輥子的位移量，如使輥子位置下降2mm～10mm，并維持在此位置。在對所述每個實施輕壓下的驅動輥進行實時的動態再分配過程中，每個實施輕壓下的驅動輥均需要采用位移控制。

對于該壓下設備中不實施輕壓下的第i個驅動輥：

當msi≥mli時，說明鑄坯與不實施輕壓下的驅動輥打滑，則增大液壓缸壓力，即增大液壓缸壓力pi，如pi的增大值為0.02mpa～0.05mpa；pi設有最大值(可以提前設定)，用于保護設備；

當msi＜mli且時，則控制該驅動輥維持不變(所有參數均不變)；

當msi＜mli、且msi＞mp時，則使電機轉速ti減少，從而減小實際拉速vsi和實際力矩msi，直至

當msi＜mli、且msi＜mp時，則使電機轉速ti增加，從而增大實際拉速vsi和實際力矩msi，直至

在上述步驟2.2中，vsi第i個驅動輥的實際拉速值，單位為m/min；msi為第i個驅動輥的實際力矩的數值，單位為nm；rm1為力矩控制標準，rm1的取值范圍是3％～8％(如5％)。電機轉速ti調整時的上限需滿足控制實際拉速vsi不超標，即需要滿足rv1為速度控制標準，rv1取值范圍3％～6％(如4％)。本發明中所述每個驅動輥的實際阻力矩msi和實際拉速值vsi進行動態再分配是對每個驅動輥所對應的液壓缸和電機一一實時調整。

下面介紹一種壓下設備，該壓下設備含有控制單元1以及沿澆注方向間隔排列的多對工作輥，可以理解為該壓下設備的主要結構如中國專利cn105344957a，公開日期2016年2月24日，公開的《一種扇形段型拉矯裝置和拉矯設備》中的圖1所示。

其中，一對工作輥含有上工作輥和下工作輥，每個上工作輥均為驅動輥2，即每個驅動輥2均連接有獨立的液壓缸3和電機4，每個驅動輥的壓下(包括壓下的壓力和壓下的位移)和轉速均能夠被獨立的控制。

該控制單元能夠使該壓下設備按照上述的力矩控制方法控制每一個驅動輥2，該控制單元1包括鑄坯變形計算模塊和拉速和力矩動態分配模塊。鑄坯變形計算模塊用于計算壓下設備在進行鑄坯壓下作業時每個驅動輥的理論阻力矩mli和所述每個驅動輥的理論拉速值vli。拉速和力矩動態分配模塊能夠根據驅動輥的實際平均力矩mp、所述每個驅動輥的實際阻力矩msi、理論阻力矩mli和理論拉速值vli之間的關系動態地對所述每個驅動輥的實際阻力矩msi和實際拉速值vsi進行動態再分配。所述鑄坯變形計算模塊與該拉速和力矩動態分配模塊連接，該拉速和力矩動態分配模塊與每個驅動輥的液壓缸和電機連接，如圖1所示。

該壓下設備還含有溫度場模型和輕壓下模型，該溫度場模型和輕壓下模型用于儲存生產鋼種、鑄坯溫度、壓下量等信息，該溫度場模型和輕壓下模型能夠將生產鋼種、鑄坯溫度、壓下量等信息發送給鑄坯變形計算模塊，從而由鑄坯變形計算模塊計算出每個驅動輥的理論阻力矩mli。或者，該壓下設備還含有信息輸入單元，操作人員可以通過該信息輸入單元將生產鋼種、鑄坯溫度、壓下量等信息發送給鑄坯變形計算模塊，從而由鑄坯變形計算模塊計算出每個驅動輥的理論阻力矩mli。

該壓下設備還含有一級控制系統，該控制系統能夠實時檢測和采集每個驅動輥的實際拉速值vsi和實際力矩msi，該控制系統能夠該實際拉速值vsi和實際力矩msi發送給控制單元，驅動輥的實際平均力矩mp將根據實際力矩msi進行實時的動態調整。

本發明中“大壓下量”的含有為總壓下量能夠達到30mm～40mm，單輥壓下量可以達到20mm。

以上所述，僅為本發明的具體實施例，不能以其限定發明實施的范圍，所以其等同組件的置換，或依本發明專利保護范圍所作的等同變化與修飾，都應仍屬于本專利涵蓋的范疇。另外，本發明中的技術特征與技術特征之間、技術特征與技術方案之間、技術方案與技術方案之間均可以自由組合使用。