铸铁水平连铸机凝固端及牵引控制设计研究与实验
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摘要
本文基于ZSL-02型连铸机的基础上开发研制出ZN型双流连铸机智能核心系统(包括凝固端设计及主控牵引机)，成功地、稳定地生产出直径φ30以下以及相当截面的扁方、六方形铸铁型材。本文主要内容包括：
针对铸铁型材水冷石墨型棒坯快速凝固结晶的特点，优化合理的结晶器结构；对保温炉铁液液面高度实现自动控制，维持热节圆直径的液面，以达到最优的铁液凝固特性；在型口，加装二次冷却系统，提高生产率，减少偏析，增加断面组织均匀性。
牵引控制系统采用PLC可编程控制器，实现人机对话的触摸屏界面。作为拉坯速度的控制环节，采用了双环可逆无环流技术。系统除具备一般连铸控制系统要求的拉停比、速度、周期可调的能力外，增加了自动反推功能、起停恒加速PID控制、反接制动等新的电气工艺特性，实现牵引机智能控制。
对ZN型连铸机生产的各种小棒径铸铁型材从外观质量、金相组织上、性能上进行实测数据分析，各项结论表明小直径型材性能优异，品质高档，填补了国内空白，实现了产业化生产，并已批量出口。
This paper design a intelligence core system of ZN double stream horizontal continuous caster of cast iron based on ZSL-02, include mold, holding furnace and drawing control. The continuous caster has successlly and stably produced cast iron bar which is less than 30mm diameter as well as custom ordered shape, such as square and hexagon and so on. The article main contents are as follows:
According to character of the water-cooled graphite die quickly cooling, the paper optimize structure of mold and control the height of iron fluid in the holding furnace, so as to gain the best iron fluid solidification characteristic. Application technology of quadric spray cooling on mold exit can improve producing rate, decrease segregation, and increase uniformity of hardness.
PLC is introducing drawing control system that can realize man-machine conversation through touchable screen. The design application a reversible adjust speed system which have rotational speed and electric current feedback double closed loop direct current motor to control drawing. The system possess capacity of controlling drag-stop ratio, velocity and periods. At the same time, through the PJD reversible adjusting, many new continuous casting
technology what include self-motion backward boost , reversal connections braking and constant accelerating and so on become realization.
Lots of experiments about small diameter iron bar by ZN continuous casting producing were carrying out which include appearance and microstructure and performance. The analysis results indicate that all kinds of iron bar are excellent that not only its inner quality but also appearance quanlity. The technology has filled up domestic vacancy and realize industrialization production. The large numbers of small diameter iron bars have been already exported.
针对铸铁型材水冷石墨型棒坯快速凝固结晶的特点，优化合理的结晶器结构；对保温炉铁液液面高度实现自动控制，维持热节圆直径的液面，以达到最优的铁液凝固特性；在型口，加装二次冷却系统，提高生产率，减少偏析，增加断面组织均匀性。
牵引控制系统采用PLC可编程控制器，实现人机对话的触摸屏界面。作为拉坯速度的控制环节，采用了双环可逆无环流技术。系统除具备一般连铸控制系统要求的拉停比、速度、周期可调的能力外，增加了自动反推功能、起停恒加速PID控制、反接制动等新的电气工艺特性，实现牵引机智能控制。
对ZN型连铸机生产的各种小棒径铸铁型材从外观质量、金相组织上、性能上进行实测数据分析，各项结论表明小直径型材性能优异，品质高档，填补了国内空白，实现了产业化生产，并已批量出口。
This paper design a intelligence core system of ZN double stream horizontal continuous caster of cast iron based on ZSL-02, include mold, holding furnace and drawing control. The continuous caster has successlly and stably produced cast iron bar which is less than 30mm diameter as well as custom ordered shape, such as square and hexagon and so on. The article main contents are as follows:
According to character of the water-cooled graphite die quickly cooling, the paper optimize structure of mold and control the height of iron fluid in the holding furnace, so as to gain the best iron fluid solidification characteristic. Application technology of quadric spray cooling on mold exit can improve producing rate, decrease segregation, and increase uniformity of hardness.
PLC is introducing drawing control system that can realize man-machine conversation through touchable screen. The design application a reversible adjust speed system which have rotational speed and electric current feedback double closed loop direct current motor to control drawing. The system possess capacity of controlling drag-stop ratio, velocity and periods. At the same time, through the PJD reversible adjusting, many new continuous casting
technology what include self-motion backward boost , reversal connections braking and constant accelerating and so on become realization.
Lots of experiments about small diameter iron bar by ZN continuous casting producing were carrying out which include appearance and microstructure and performance. The analysis results indicate that all kinds of iron bar are excellent that not only its inner quality but also appearance quanlity. The technology has filled up domestic vacancy and realize industrialization production. The large numbers of small diameter iron bars have been already exported.
引文
【1】 Krall H. A, Matal and Metal Industry, 1996 P1-P8
【2】 张正荣，传热学，高等教育出版社 1982
【3】 梅炽，冶金过程传递原理，中南工业大学出版社，1987
【4】 朱锦侠，铸铁水平连铸用圆结晶器冷却水道设计的研究 西安理大学报，2001年，第17卷，第1期，P40-43
【5】 曹文龙，铸造工艺学，机械工业出版社，1985年
【6】 王云昭等，铸铁水平连铸生产工艺，铸造，1994．11 P29-33
【7】 唐玉林等，日本现代铸造技术，全国可锻铸铁科技情报网出版社，第13篇，P540
【8】 王云昭等，LZX1-20型铸铁型材水平连铸生产线研制报告 1993
【9】 时胜利、甘雨等，水平连续铸造铸铁小棒坯生产试验，热加工工艺 2000年05期
【10】 新沼 透、土田 裕，铸铁水平连統鑄造，NKK技报，No 177，2002、6
【11】 刘义伦，水平连铸金属温度及凝固进程的数值模拟，重型机械，1986．7，P27
【12】 DEMAG Technica GMBH，有色金属和铸铁的连铸技术(DEMAG Technica产品目录)
【13】 陈伯时，电力拖动自动控制系统，机械工业出版社，1991
【14】 李诗久，工程流体力学，机械工业出版社，1983
【15】 王补宣，工程传热传质学，科学出版社，1982
【16】 张世铭等，直流调速系统，华中理工大学出版社，1989
【17】 姚光国等，电机及拖动控制，上海交通大学出版社，1995
【18】 王福承，双闭环调速系统PID调节器的设计，苏州丝绸工学院学报，vol21，No5，2001．10，P35-38
【19】 夏爱国等，微机控制水平连铸电液伺服系统的设计，液压及气动，1995．5
【20】 周渊深，PLC在双闭环直流调速系统中的应用，连云港化工高等专科学校学报，Vol12，No4，1999．12
【21】 佟庆理，两相流动理论基础，冶金工业出版社，1982
【22】 日本铸造株式会社铸铁型材产品样本
【23】 王家忻，铸铁冶金学，陕西机械学院，1990．10
【24】 刘金城，关于奥贝球铁及其微观组织术语的探讨，现代铸铁，2002年第1期P9-12
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【32】 山田守、衰轮晋，水平式连统铸造机铸铁棒性质，铸锻造，7，1972，P5-11．
【33】 Heriber A．Krall，Hans A．Koch Wurzbury，关于连续铸造球铁和灰铁用于机械制造和液压机械．铸造设备和技术，北京，机械工业出版社，1988，P66-70
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【35】 Z.Z.J.Kosorki, Continuously Cast Iron Bar, Engineer Digest, Iss: 11,1971, P49-52.
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【40】 李祖权，铸铁水平连铸及应用，铸造设备研究，NO．3，1995，P10～12．
【41】 赵维民、马彦东、李彦华、郭健，水平连铸铸铁型材工艺及发展，新技术新工艺，NO．6，1999，P23-24
【42】 陆建刚，浅谈水平连铸铸铁型材，现代铸铁，NO．1，1998，P42-43
【43】 冯建平，水平连铸铸铁型材的开发及应用浅析，铸造，1997，P46-47
【44】 陆文华，铸铁合金及其熔炼．北京：机械工业出版社，1981年第1版
【45】 托马斯，瑞士威特立公司的水平连续铸造．铸造机械，2，1985，P56-58．
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究院，8，1998．
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【48】 John A.Vaccar, Continuous-Cast Bar Beat Casting, American machinist,Iss, 8,1995, P79-80.
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