撼神（Haenchen）液压缸在钢铁工业中的应用

1 前言
要求一个液压缸在这样的使用工况下，能几乎不出现可怕的故障：装入约1400度钢液、重至13吨的结晶器，能精确地以高至7Hz频率66m幅度，按可控的运动规律振动。撼神(Haenchen)液压满足了这个要求。在异乎寻常的工作日，SMS Demag公司的度谐振结晶器的极端试验，就像恐怖电影脚本那样在眼前进行：这种振荡式驱动中最重要的器件是液压缸，它以其精确性和可靠性，决定了产品的质量和装置的安全可靠。因为只有用液压传动才能对结晶的运动过程加予精确的控制。此外，直接的安装，可实现特别的刚性传动。据此特性，现今就用液压系统替代先前的带偏心轮的电传动，当时结晶器只可能按预先给定的行程值以正弦曲线形式运动.

2 承受横向力的难关
受委托德国多特蒙德的Eugen Boss公司，进行了液压系统的集成。Bosch工业代理商(Bosch公司)开发了全部的驱动装置：各种控制阀，控制组合块和工作缸，即整个液压控制回路所需要的器件，在精确性和质量上达到上述先决条件，并满足三班倒运行的要求。·个特殊的任务是寻找液压缸，能同时承受横向力是对液压缸技术上的挑战。此外，还应达到合理的功率价格比。经过长时间的找寻与比较，带浮动环形间隙密封的撼神(Haenchen)液压缸，被选定为谐振结晶器的驱动缸。

3 带浮动环形间隙密封的PZR液压缸
“原本我们考虑采用以静压轴承支撑活塞杆的液压缸”，Bosch公司液压部责任工程师UlrichPrzybyla这样说。采用环形间隙密封的决定性论据，是其能对侧向力进行补偿。撼神(Haenchen)的产品允许承受侧向力。此外，与采用活塞杆用静压支承的液压缸相比，它具有明显的价廉物美的优势。

4谐振结晶器
为减小侧向力，结晶器与液压缸用弯曲杆几乎是刚性连接在一起，在这种情况下，由于液压缸是安装在一个固定框架里，所以，谐振结晶器中侧向力是不能完全排除的。由于热膨胀和加工公差，产生了半径方向的偏差，从而在液压缸中产生侧向力。水冷却吕是由板簧承载的，结晶器这个弹簧一质量一系统，则通过液压传动在其固有频率区起振，这就使其驱动功率降低。这个支架的特殊优点在于：按这个设计原理，可以省去通常的升降台，对于具有运动质量的升降台，将使驱动功率降低到原值的1／3。

通过谐振和降低质量，与传统的升降台相比，即使也降低到1／3，还可使所需的驱动功率降低。在电网失电结晶器产生瞬变振荡时，即在结晶器停车状态，也可以避免钢水的击穿流出。这样一种击穿流出在连铸中属最坏的情况，因为在这个工序结晶器面上仅仅是一层很蒲的硬皮，而其内部是充满钢液，从外表层的裂缝中喷流出钢液是无法控制的，这可能酿成重大的经济损失。
不仅是这一典型的事故情况表明由钢水‘浇铸’成板坯和棒坯时，精确控制结晶器运动的重要性；为了达到高的表面质量，应该在尽可能长的时间间隔中在结晶器冷壁面与薄的钢锭表层之间存在明显的速度差。通过结晶器相对于连铸坯的运动，保护渣将进入结晶器与凝固的连铸坯薄外壳之间的间隙中。保护渣溶化，明显地降低了连铸坯与结晶器之间的摩擦。在结晶器静止状态，刚刚凝固的连铸外壳和结晶器壁面之间的摩擦力，大到可将薄的连铸坯外壳撕裂，钢滚可以从坯心流出。这个过程人们称之为击穿流出。由于保护渣多数是含氯的，因而液压缸周围的大气就是含有弱酸的、潮湿的热空气。

为了改善连铸坯的表面质量，结晶器应这样进行控制，即先是快速向下，然后是慢速向上的运动规律。这样就是锯齿形移位的正弦曲线，即非正弦的振动。结晶器相对于连铸坯向上方向运动的时间，在连铸专业术语上称为“负脱锭时间”。在上述和非正弦运动情况下，此时间较长，钢锭表面质量可以获得明显的改善。

像带偏心的电传动那样所能实现的正弦振动，是不能满足这个要求的。因而以前优化的特征，就是与接近锯齿形振动相适应。此外，与偏心传动相比，液压驱动还有一个重要和优点：驱动时行程的大小可任意改变，以便与驱动条件相适应。

5 功率的确定

驱动的设计依赖于考虑了驱动系统在所给定的外部负载，如结晶器的重量、弹簧力和摩控力条件下的固有动力特性的模拟程序。近似的稳态液压缸设计，是根据受力平衡得出液压缸的尺寸。根据运动条件，可确定各种控制阀的型式与规格。经过计算机的模拟，可将所选用的元件在极端的使用条件下进行检验，并与所给定的情况相配。
在所选择的使用情况，即大约2．5t的振动结晶器质量悬挂在弹簧刚度为4．4kN／mm 的板簧组合上，在速度为2．5m／min时，与行程为55m 相关联，产生例如4Hz的振动。如果降低行程，也可以得到较高的频率，此时，功率保持不变。

6 液压控制要求的结构

在这种情况下，Boss构思了液压控制的优化方案：Bosch公司的伺服比例阀(高频响比例阀)，中位零开口，6通径撼神(Haenchen)公司的PzR液压缸和一个专门开发的控制块；集成于液压缸的位移传感器，以及闭环系统的处理器与控制块相连。