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运动控制

直驱技术助力连续铸造实现新突破

  2020年08月06日  

  钢坯、方坯、板坯:在连续铸造过程中主要通过铸造模具给钢水定型。铸造模具类似于一种水冷铜模,通过针对性的散热使钢水表面先形成一层如同生鸡蛋一样易碎的外表皮。为了使新成型的铸坯壳在此过程中不会粘附到模壁上,铸造模具需要沿着铸造平面振动。这一功能主要由振动机构来实现。

  为确保这些振动机构的正常工作,SMS Concast携手科尔摩根经过层层攻关,最终设计了一种基于直驱技术的电动解决方案,即CONDRIVE技术。该技术以绕组优化的KBM直驱电机为核心,一举颠覆了连续铸造过程中的成型工艺。

  自SMS Concast成立以来,这家总部位于苏黎世的公司一直与连续铸造有着不解之缘。1954年,钢铁行业的先驱与连铸之父Irving Rossi创立了Concast公司。其目前所属的母公司SMS Group实现了约30亿欧元的全球年营业额。

绝无粘连

  借助CONDRIVE技术,SMS Concast为市场注入了新的活力,消除了铸造模具振动低效、难调节的痼疾。科尔摩根KBM电机套件的直驱技术则是该方案的核心。在早期的联合工程阶段,双方在技术上进行广泛的论证,最终采取了一种机电驱动方案。这种驱动方案可创建高度灵活的振动曲线,来单独在线调节频率,同时通过机械系统改变振幅。

  通过对连续铸造过程的进一步了解,这项专利工艺的重要性日益突出。该工艺分批将钢水送入钢坯连铸系统的回转台中,并在隔绝空气的情况下从回转台注入浇注台。浇注台再将钢水分配到各个铸坯流道中,并在更换回转台时充当临时缓冲区。钢水通过浇注台分配到一到八个铸坯流道中,并通过控制装置流入铸造模具。该区域对于连续铸造的品质,尤其是运行安全性至关重要。

振幅可调

  在连续铸造过程中,铸模振动的理想频率及振幅取决于钢的质量、成分组成、生产速度甚至铸模成型的样式,负滑脱时间通常限定在0.08到0.18秒之间的时间窗口之内。如果我们无法把握这一时间窗口,我们就无法继续铸造。这会导致整个机械结构无法发挥作用,因为铜和钢之间尚存在着巨大的摩擦特性。

  因而SMS选择科尔摩根直驱技术,将机械过程转换成软件化的运动控制过程,可以有效地实施新的运动曲线,灵活、独立调节运动来适应不同的铸造条件。此外,还具有振动频率、振幅和波形任意可调的独特优势。显著降低维护成本,使得CONDRIVE技术加分不少。

KBM电机直驱技术:尺寸更紧凑

  为了满足该应用对KBM套件的特殊需求,科尔摩根专门调整了电机扭矩。在118mm的安装尺寸之内,驱动器可提供660 Nm的扭矩和1000 Nm的峰值扭矩,可使3.5吨至7吨的振动块精确振动。在控制方面,SMS Concast依然选择了科尔摩根,即特别设计的S700伺服驱动器。

  直驱电机产生振动的独特之处在于,振动并不是由旋转偏心轴的旋转连续运动产生的,而是由电机的周期性换向运动产生的。因而会产生如何有效转移热量损失及润滑相关的问题。

  最终,科尔摩根为KBM直驱电机配备水冷系统,以此来有效释放热损失。为了长期有效润滑无齿轮直驱电机的少数几个轴承,定子和转子被完全密封在油浴之中,最终也起到安全保护封装单元免受金属粉尘侵害的作用。

现代化改造的潜力

  根据对瑞士Steel AG一台连铸机的观察,“此项工作非常有价值,”SMS公司的技术研发人员Dino Kabosch为全新的振动过程感到无比欣慰,“长达两年的研发最终大功告成——CONDRIVE运转良好,近乎完美。我们试图鸡蛋里挑骨头,但是一无所获。这感觉太棒了!”

  目前,CONDRIVE正在发展为深受市场欢迎的产品系列,由于其简单的集成和高可用性,非常适合于现有连铸机的现代化改造。

  来自西班牙、印度和中国的订单,印证了以科尔摩根直驱技术为核心的执行器解决方案的市场热度。

  借助CONDRIVE技术,SMS Concast研发了一套通过封装科尔摩根KBM直驱电机而几乎消除维护需求的系统。该创新成果为铸模振动提供了一种精确的控制手段。与其他振动驱动系统(包括液压增压缸)相比,CONDRIVE技术将极简设计理念与振动曲线的在线设置和监控完美结合在一起。

标签:科尔摩根我要反馈
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