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新型铜包铝水平连铸牵引机设计 　　摘要：设计开发了一种新型铜包铝水平连铸牵引机，该牵引机由动力系统、传动系统、牵引系统和可调底座四部分组成，其牵引精度高，能保证牵引及反推精度误差控制到在10μm以内，时间精度控制在10ms以内，输出响应无延迟；牵引线可调性好，有效保证了牵引线和结晶器出料中心线重合；牵引机结构简单，维修方便；采用PLC控制伺服电机来实现牵引，可抗电磁干扰。 　　关键词：铜包铝；水平连铸；牵引机；结晶器 　　中图分类号：TF77 文献标识码：A 　　1.概述 　　水平连铸工艺始于五十年代，该技术最早应用于有色金属生产。后来，美国Davy-Loewy公司、日本钢管公司、美国通用汽车公司以及西德T.G公司等迅速发展了水平连铸技术，现已经实现了普通钢和特殊钢水平连铸的工业化生产。与传统金属制备工艺相比，由于水平连铸技术具有以下特点，被公认为是提供高质量铸坯的高精尖的连铸新技术。 　　1）铸机设备高度低，无需建高大厂房，特别适用于中小型车间； 　　2）水平连铸机设备结构简单，设备重量比弧形机少40%，故基建投资较省；由于设备水平放置，安装维修方便； 　　3）中间包与结晶器练成一个整体，避免了二次氧化，铸坯的纯洁度高，可以浇铸的金属液范围大； 　　4）由于铸坯是按水平连铸方式拉出的，无需矫直。 　　随着有色金属加工工业的不断发展，对水平连铸带坯成品质量的要求越来越高，牵引机控制系统的可靠性和精确性决定了带坯的质量和产品的成材率，所以对连铸牵引机的要求也越来越高。 　　铜包铝是一种铜铝双金属复合材料，目前生产铜铝复合材料大多采用固相结合法，即通过塑性变形使两金属结合面接近到原子间距离形成大量的结合点，经过扩散热处理最终形成界面的牢固结合，如轧制压接法包覆焊接法、连续挤压包覆法、和静液挤压法，但这些方法都有其不足之处，而铜包铝复合水平连铸工艺可大大简化铜包铝复合材料的生产工艺，降低生产成本，而且易于实现生产的连续化和自动化，是一种新型铜铝复合加工方法。 　　铜包铝水平连铸是双金属连续铸造，铸造条件要求较一般铸造较高，其既要满足???管的铸造质量，又要求能够使铝液在铜管中按照设计的模式进行凝固，还要求铜铝复合界面能够达到冶金结合。所以相应的在铸造过程中对牵引机提出了较高的要求：（1）牵引精度高，反推精度误差控制到在10μm以内，时间精度控制在10ms以内，输出响应无延迟。（2）设备稳定，可在三维空间调整位置，牵引控制系统的可靠性和精确性决定了铸坯的质量和产品的成材率。本文意在通过对牵引机的研究和设计能够解决以上所存在的问题。 　　2. 结构设计 　　根据铜包铝水平连铸的特点并结合实际生产的经验，确定新型牵引机的设计方案。新型牵引机能够满足以下要求：牵引线三维可调。由于各种原因，结晶器的出料轴线每次都会有所变化，为了保证结晶器的出料轴线与牵引线共线，这就要求新型牵引机的牵引线必须三维可调。2、牵引机正反转间隙要足够小。水平连铸牵引工艺一般通过控制牵引机的正转、停、反转、停这四组动作和动作时间，来实现坯料拉-停-反推-停的牵引工艺，动作执行时间通常很短，从几毫秒到几秒，这就要求新型牵引机必须有足够小的正反转间隙，以防止间隙消耗动作执行时间。3、牵引机能方便更换牵引辊，随着牵引辊的磨损和牵引坯料的改变，都需要更换牵引辊，这就要求新型牵引机一定要能方便快速地更换牵引辊。4、牵引机易与其他设备配套实现自动控制。 　　根据以上要求设计出来的新型牵引机主要包括动力系统、传动系统、牵引系统和可调底座四大部分。 　　2.1动力与控制系统 　　如图1所示，动力系统由伺服电机、减速机组成，用PLC控制水平连铸工艺中牵引动作的执行，即通过PLC控制伺服电机的正转、停、反转、停这四组动作和动作时间，来实现坯料拉-停-反推-停的牵引工艺。 　　自动控制系统构成：坯料连铸过程控制采用集电气控制、仪表控制和计算机控制三电一体的PLC控制系统，提高了控制的安全性和可靠性。PLC主站有控制机一台，PLC都配置有主机架、电源、CPU模板(具有Profibus DP通讯接口功能)、以太网通讯接口模板、高速计数模板以及数字量和模拟量输入/输出模板。 　　以上设计体现了编程方便，可操作性强的特点，能够实现牵引节距、牵引时间、牵引停时、及退程、退时等动作命令的准确执行，牵引参数的设定、修改和存储等则在触摸屏上完成。 　　2.2 传动系统 　　传动系统由主动齿轮、从动齿轮和联轴器等组成，主动齿轮安装在牵引系统的下牵引辊主轴上，主轴通过联轴器与动力系统中减速机输出轴联接。从动齿轮为同轴的两个齿轮，两个从动齿轮通过涨套固定在一起，共同安装在下牵引辊轴上，并且正转和反转时分别与主动齿轮啮合，从而消除齿侧间隙，保证了牵引机在正转和反转时都能