連鑄機(jī)二冷配水控制方式的應(yīng)用與研究

鮑紅賓(山東鋼鐵集團(tuán)萊蕪分公司,山東萊蕪 271104)

連鑄機(jī)二冷配水控制方式的應(yīng)用與研究

鮑紅賓
(山東鋼鐵集團(tuán)萊蕪分公司,山東萊蕪 271104)

連鑄機(jī)的二冷配水系統(tǒng)，一般有手動和自動兩種控制方式，適宜的水量對于鑄坯的品質(zhì)、成材率非常重要。

連鑄機(jī)；二冷配水系統(tǒng)；一級配水；二級配水

0 前言

連鑄機(jī)的冷卻水系統(tǒng)有一冷水、二冷水、設(shè)備水冷卻系統(tǒng)，分別對結(jié)晶器、鑄坯、機(jī)械設(shè)備進(jìn)行冷卻。其中，二冷水直接噴淋在鑄坯上，對于鑄坯的品質(zhì)、成材率尤為重要。目前，二冷配水系統(tǒng)一般有手動和自動兩種控制方式，并且兩種控制方式可以實(shí)現(xiàn)無擾動的切換。

一定生產(chǎn)條件下，不管是何種配水設(shè)定源（一級、二級）正在進(jìn)行配水控制，操作人員都可以在控制畫面（HMI）上，將相應(yīng)控制回路選擇進(jìn)入手動方式，手動輸入流量或是閥開度控制現(xiàn)場閥門開度，實(shí)現(xiàn)手動配水。

自動二冷配水系統(tǒng)可分為一級、二級配水控制方式。本文將對一級、二級配水方式進(jìn)行簡明的分析。

1 一級配水控制方式

一級二冷配水采取調(diào)用水表的方式進(jìn)行鑄坯冷卻，而水表已經(jīng)根據(jù)工藝要求保存在PLC中。在水表中，不同的冷卻區(qū)，不同的拉速對應(yīng)不同的配水量。例如，1#異形坯連鑄機(jī)根據(jù)工藝要求總共設(shè)置了18種不同的水表。某時刻的水表如圖1所示。根據(jù)工藝要求，可以人為的修改各個拉速下的水量。

圖1 水表實(shí)例

當(dāng)拉速介于上圖水表中任意兩個相鄰的拉速之間時，以1.05 m/min拉速為例,假設(shè)1.0 m/min(s1)和1.1 m/min(s2)拉速對應(yīng)的水表值分別為y1、y2,代入公式y(tǒng)=y1+v(y2-y1)/(s2-s1)中求出1.05 m/min拉速對應(yīng)的配水值：F流量= y1+v(y2-y1)/(s2-s1)。在每個水表中的冷卻曲線是一個折線函數(shù)，如圖2示。

圖2 冷卻曲線

2 二級動態(tài)配水系統(tǒng)

此種工作方式，二級計算機(jī)周期地將每個控制回路的設(shè)定值送到L1 PLC中。二冷配水系統(tǒng)的模型，對從結(jié)晶器開始到扇形段堵截段結(jié)束的熱量狀態(tài)進(jìn)行跟蹤。鑄流以10 cm為單位被分成片段，在結(jié)晶器創(chuàng)建并依照流的移動來貫穿整個設(shè)備。每一個片段都有一個可以描述為從表面直到中心的溫度曲線圖，被循環(huán)計算。溫度曲線圖如圖三所示。

圖3 溫度曲線圖

根據(jù)溫度曲線圖（temperature prof i le）可為每個二冷回路循環(huán)計算冷卻設(shè)定值（5 s）。冷卻模型采集在線數(shù)據(jù)和接收冷卻規(guī)則，為不同鋼種調(diào)整需要的回路冷卻設(shè)定值（考慮到鑄流坯殼厚度、鑄坯的表面溫度、當(dāng)前澆鑄速度和當(dāng)前使用冷卻規(guī)則的影響范圍等因素）。

在實(shí)際應(yīng)用中，一級二冷配水相比二級動態(tài)配水系統(tǒng)存在著一定的缺點(diǎn)，主要如下：

在鑄坯冷卻過程中，決定冷卻水量大小的不是拉速，也不是鑄坯所在的位置，而是冷卻時間。原有拉速相關(guān)控制法，只有在拉速穩(wěn)定時，冷卻效果才比較穩(wěn)定，但當(dāng)拉速波動較大時，冷卻品質(zhì)大大下降。引入二冷動態(tài)配水的坯齡參數(shù)進(jìn)行冷卻控制，可以在拉速波動大及拉速穩(wěn)定時都具有良好的冷卻效果。所謂坯齡，即坯殼生成后所經(jīng)歷的時間。在二級系統(tǒng)中，將整個鑄坯縱向分割成足夠小的小段，比如10 cm，以這一小段鑄坯具有同一個坯齡編寫控制邏輯，跟蹤整個二冷區(qū)內(nèi)每個小單元所處的位置，記錄他們的坯齡，再據(jù)此給予相應(yīng)的冷卻水量。一級、二級配水控制方式如圖4所示。

3 實(shí)踐與分析

在拉速穩(wěn)定時，上述兩種配水方式冷卻效果相差不大，但當(dāng)拉速變化大時，尤其是拉速降低到0時，采用拉速相關(guān)控制方式會導(dǎo)致供水量的劇烈變化，造成鑄坯表面溫度明顯波動。而采用坯齡參數(shù)控制時，鑄坯表面溫度能夠均勻下降，冷卻效果顯著。

圖4 一級、二級配水控制方式

[1] 劉海坤，李克，亓波,等. 動態(tài)配水在萊3#板坯連鑄機(jī)中的應(yīng)用[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用,2010:112.

[2] 寧偉，劉偉濤.二冷動態(tài)配水在萊鋼2#板坯連鑄機(jī)中的應(yīng)用[J].輕工設(shè)計,2001(4):26.

Application and study of spray cooling water system for the laigang continuous casting machine

BAO HongBin
(The Automation Department of Laiwu Iron and Steel Corporation,Laiwu 271104,Shandong,China )

The spray cooling water system of Continuous casting machine, there are generally two kinds of manual and automatic control methods, suitable for water quality billet, fi nished product rate is very important.

continuous casting machine; spray cooling water system;level 1; level 2

TG249.7；

A；

1006-9658（201 6）06-0046-02

10.3969/j.issn.1 006-9 658.2016.06.01 4

2016-04-01

稿件編號:1604-1319

鮑紅賓（1982—），男，工程師,主要從事自動化控制工作.