滑动水口：弯月面波动与控制技术详解

弯月面液位波动不仅造成了诸如漏钢等生产上的问题，还严重影响铸坯质量。确切地说，当弯月面波动加剧时，板坯近表面非金属夹杂物增加，导致钢材表面缺陷加重。更有报道称，用EPMA分析时，在三分之一的表面缺陷样本中检测到了结晶器保护渣。从这些事实出发，就必须尽可能精确地控制弯月面液位波动，因此开发出了许多这方面的技术。
液位传感器的侦测精度、浇注设备的响应速度和控制系统的特性决定了液位控制的精确性。控制模式的基础是根据液位传感器输出值的变化和拉坯速度，并将其反馈回或传递给控制系统来控制滑动水口或塞棒的打开，从而控制中间包向结晶器的钢水流量。至于测量弯月面液位的传感器类型，x射线法和热电偶法早在80年代以前就已广泛使用。磁铁型是在80年代才开始推广的。至于浇注设备，虽然塞棒使用到了70年代中期，但经改进的滑动水口系统在板坯连铸机上更常见。原因在于它的流量与滑板打开时间的线性度高，且滑动水口系统驱动硬件的机械可靠性也高。然而，从稳定钢水出流和在浸入式水口内的流动以及消除滑动水口密封等问题的角度出发，人们开始重新认识结合了镶嵌式浸入水口的塞棒控制模式。液位控制的基础是根据液位传感器的信号和拉坯速度对滑动水口或塞棒的打开进行PID控制。然而，由于对质量要求的愈发严格和连铸连轧技术的进步，开发了额外的弯月面液位控制技术来应对浇注设备导致的钢流波动、鼓肚造成的弯月面波动和高拉速下弯月面扰动带来的液位波动等问题。
弯月面传感器的发展似乎已到了极限，近一段时间几乎看不到技术进步。努力改进集中在了提高浇注设备精确度、工艺自适应控制和处理工艺扰动的H∞控制与人工控制等领域。自从主驱动系统从电机类型转换到液压类型，机械系统的精确度得到了极大的提高。为应对工艺的波动和扰动，当有可能要出现严重扰动时，将正常生产条件下的自适应控制切换到基于现代控制理论的控制模式是非常重要的，如H∞控制。
开发成功了一种新控制系统，它结合了混合致动器与塞棒控制，获得了高拉速下良好的弯月面稳定效果。混合制动器是中间包塞棒的驱动单元，它的液压缸和液压泵结为一体，缸和泵间的管道非常短，重量轻且尺寸紧凑，故具有非常好的机械响应特性。