液压伺服与比例控制系统三级项目
250KN结晶器液压振动系统特性仿真分析
学院（系）： 机械工程学院
年级专业： 10级机电控制工程1班 小组成员： 张迪嘉 张天宇 王平阳
王利双 王浩冉
指导教师： 张伟
目 录
一、结晶器及其振动技术概述 ................................................................................... 4
1.2结晶器的振动 ................................................................................................. 5 二、结晶器振动技术国内外研究现状及发展趋势 ................................................... 5
2.1国内研究及应用 ............................................................................................. 5 2.2国外的研究与应用 ......................................................................................... 6 三、结晶器液压振动结构原理和特点 ....................................................................... 7
3.1液压振动装置的构成 ..................................................................................... 7 3.2液压振动装置原理 ......................................................................................... 7 3.3液压振动的特点 ............................................................................................. 8 四、结晶器液压系统工作原理 ................................................................................... 9
4.1系统工作原理 ................................................................................................. 9 4.2液压系统参数及主要元件的选择 ............................................................... 10 4.3结晶器液压振动控制系统 ........................................................................... 12 五、结晶器液压伺服系统建模 ................................................................................. 13
5.1确定各组成原件的传递函数 ....................................................................... 14 5.2系统方框图 ................................................................................................... 15 六、matlab系统仿真分析 ......................................................................................... 16
6.1时间响应曲线 ............................................................................................... 16 6.2频率响应曲线 ............................................................................................... 17
6.3 PID 控制原理............................................................................................... 19 6.4PID参数对系统特性影响 ............................................................................. 20 七、总结与感想 ......................................................................................................... 21
7.1影响阀控缸系统频率特性的参数 ............................................................... 21 7.2心得与感想 ................................................................................................... 22 参考文献 ..................................................................................................................... 22
一、结晶器及其振动技术概述 1.1结晶器
近年来，传统连铸的高效化生产在工业发达国家取得了长足的进步，特别是高拉速技术引起人们的重视。通过采用新型保护渣、液面高精度检测和控制等一系列技术措施，使连铸机的生产能力大幅度提高，生产成本降低，给企业带来了极大的经济效益。而结晶器作为连铸生产的重要设备之一，如图1，它的性能对连铸机的生产能力和铸坯质量都起着十分重要的作用。
图1 连铸设备的组成
结晶器是连铸最重要的组成部分，它是一种特殊的无底水冷铸模。在它的内部有冷却装置，其中有的是管式结晶器隔离水缝冷却，有的是喷淋水喷水冷却，目的是对铸坯进行冷却降温。并且结晶器由振动装置带动发生振动。
1.2结晶器的振动
结晶器振动技术是连铸技术的重要特征。结晶器的振动相当于一种脱模的作用，其目的是防止铸坯粘结发生拉裂或漏钢，同时结晶器上下振动时，能周期性地改变钢液面和结晶器壁的相对位置，有利于改善洁净其表面的润滑状况，减少粘结阻力和摩擦力，还可以改善铸坯的表面质量。结晶器振动技术是连铸技术的一个基本特征。结晶器振动装置的发明引进，使工业上大规模连铸技术才得以实现。可以说结晶器振动是浇铸成功的先决条件，是连铸发展的一个重要里程碑。 结晶器振动方式即结晶器速度随时间的变化规律，是结晶器振动技术中最基本的内容。结晶器振动方式主要有矩形速度规律，梯形速度规律，正弦速度规律和非正弦速度规律。矩形速度规律是出现最早的一种振动方式，梯形速度规律是对矩形速度规律的改进，正弦速度规律是目前国内外应用最广泛的一种振动方式，非正弦振动是近年来出现的一种新型振动方式。
二、结晶器振动技术国内外研究现状及发展趋势 2.1国内研究及应用
国内对结晶器液压激振控制系统研究较少。1992年,北京航天航空大学和钢铁研究总院连铸中心开始研究连铸机非正弦波形的生成问题。1999年燕山大学为新兴铸管公司炼钢厂研制开发了一种用于方坯的连铸结晶器液压振动装置。我国的安阳钢厂1999年11月18日投产的板坯连铸机该项目是从奥钢联引进的。此外,北京科技大学等学校也作了一些相关的研究工作。现代连铸技术朝着快速浇注技术方向发展的趋势，导致了对板坯连铸过程中采用的结晶器振动方式的发展和变革。液压伺服振动技术是近10年来开发的新技术，它具有机械振动所没有的优越性，目前已在欧美许多国家的大型板坯连铸振动装置上得到了普遍的采用，而国内对液压伺服振动技术的研究尚处于起步阶段。因此，对结晶器液压伺服振动技术的深入研究是一个迫在眉睫的问题。