液面自控系統在連鑄中的應用

肜景玉

（天津天鐵冶金集團煉鋼廠，河北涉縣 056404）

液面自控系統在連鑄中的應用

肜景玉

（天津天鐵冶金集團煉鋼廠，河北涉縣 056404）

闡述了液面自動控制系統在天鐵煉鋼5機5流圓坯連鑄工序中的應用過程。介紹了液面自控系統的組成及控制原理，對應用中出現的液面控制不穩、數字電動缸動作不靈活等現象原因進行了分析和探討，提出了改進方案。改進后保證了鋼水液面自動控制系統正常工作，提高了鑄坯質量，降低了漏鋼率，提高了生產效率。

連鑄；自控制系統；銫源塞棒

1 引言

天鐵煉鋼現有板坯、方坯和圓坯3種連鑄工藝生產線，其中的3臺方坯連鑄機和1臺圓坯連鑄機承擔著煉鋼廠大部分生產任務，是后續加工板帶、棒線材等產品，確保公司效益增長點的重要工序組成。在連鑄生產中，保證鋼水液面的穩定性是生產工藝的關鍵環節之一，當鋼水液面波動大時，會引起卷渣及坯殼厚度不勻而造成鋼坯質量缺陷。液面波動過大或工人未采取及時有效的干預處理時，則會引發漏鋼，造成重大的生產事故。同時方坯和圓坯由于斷面小、拉速快，若僅憑人工觀察液面高度手動調節拉速，容易斷流或漏鋼。為了避免因鋼水液面波動引發質量問題和生產事故，5機5流圓坯2號機改造時，為其增加了銫源塞棒液面自控系統，通過調節塞棒升降結合控制拉坯拉速來控制鋼水液面高度。該系統將鋼水液面波動控制在±3 mm精度范圍內，有效預防和減少了漏鋼，消除了因卷渣引起的渣坑、重接等質量缺陷，在降低工人勞工強度改善工作條件的同時，提高了產品質量和生產效率。

2 液面自動控制系統

2.1 控制原理

中間包的鋼水經由水口流入結晶器時，銫源放射源發出射線對其進行照射。基于鋼水阻擋使射線產生衰減，且衰減作用與鋼水液面高度成正比，即對射線衰減作用最大時是當結晶器內鋼水液面在最高上限值時；液面高度的降低，對射線的衰減作用隨之減弱，當液面降至下限時，則幾乎不衰減。二次儀表將射線甄別成型，繼而轉化為指示液面高度的電流模擬量。同時數控塞棒控制系統通過液面計，準確檢測結晶器內的鋼水液面，并實時地把液面信號送給中央處理機PLC，PLC根據實際液面和設定液面的比較，綜合實際拉速和塞棒開口度，來適當調整塞棒的開口度，調節鋼水的流量，從而保證結晶器內鋼水液面的穩定。實現恒拉速定液面連鑄自動控制，保證了鋼坯的質量。銫源塞棒控制系統見圖1。

圖1 銫源塞棒控制系統流程圖

2.2 控制結構

銫源塞棒液面自控系統由中央處理單元PLC、顯示操作界面和參數設定與修改單元（工控機）、液面測量單元——銫源型鋼水液面控制儀（RAM智能二次儀表、接收器、帶放射源的源柱、存儲鉛罐）、操作箱單元（點動按鈕和信號指示燈、液面光柱顯示儀、二檔帶燈選擇開關、轉換開關）、執行單元（電動缸、電機驅動器、驅動器電源控制電源和空氣開關、塞棒啟閉機構）等組成。液面自控系統框圖見圖2。

圖2 液面自控系統框圖

3 應用過程

3.1 液面自控系統應用效果

（1）液面自控系統中二次儀表經PID運算后調節優化的實際鋼水液面，將澆鑄過程中拉速差與拉速加速度的變化量穩定在每秒鐘±0.05 m/min，平穩的拉速變化使液面波動控制在±5 mm的范圍內。液面波動小，保護渣在結晶器中形成了穩定的三層渣結構，彎月面很好地吸附夾雜，防止卷渣現象的發生。同時，穩定的液面減少了鋼水內部的應力，從而降低了后續軋鋼工藝中裂紋率，提高了產品質量。

（2）穩定的拉速很好地控制了鋼坯表面冷卻溫度的均勻，使鑄坯的表面和亞表面的質量得以提高，有效減少后續精整工序作業量；同時良好的鋼坯質量為下道熱軋制打下了基礎，減少了工藝流程的中間環節，降本增效。

（3）對鋼水液面高度的有效控制，結晶器可以持續保持穩定的高液位，使一次冷卻的作用得到更大的發揮，從而對連鑄機的長周期高產量運行提供了保障。

（4）使用鋼水液面自控系統后，減輕了崗位操作工人的勞動強度，有效地減少了斷流、漏鋼事故，保障了工人的作業環境安全。

3.2 應用中出現的問題及分析

銫源塞棒液面控制系統投入應用以后，取得了良好的效果，但在運行一段時間后，出現如下狀況：

（1）液面自控系統項目施工時鋪設電纜選用了耐高溫電纜，但由于現場環境惡劣，電纜長期處于高溫環境，容易出現絕緣損壞、線路短路等故障，不僅影響生產的正常運行，而且電氣在檢修的過程中作業難度大、檢修時間長，從而對生產造成延誤。

（2）自動控制模式下，多次出現液面不穩、不能自動控制的狀況，在此非正常情況下只能轉手動澆鑄，對崗位工人操作水平和應變能力有較高要求，這種突發狀況容易引發生產險肇事故。

（3）數字電動缸在連續使用幾個月后，出現了動作不靈活，甚至運行過程中卡死現象，檢查中將電動缸在相對干燥清潔的室內環境中打開，發現其軸承滾珠絲杠懸臂端磨損情況嚴重。分析原因為使用區域溫度較高，電動缸潤滑油碳化或高溫損耗，造成潤滑失效，進而出現軸承磨損。

3.3 問題的改進

（1）接收器線路防護。雖然使用耐高溫電纜，但基于高溫高濕的環境，仍出現電纜過熱燒損等故障。因此，改變線路走向的同時，用石棉布進行防護。為適應快節奏生產需要，將耐高溫、防水的液壓管套在電纜外面，以實現電纜的快速更換。同時，針對接頭處易受潮濕環境影響的問題，對線頭進行了干燥后涂抹J-50快干膠來防潮防腐蝕，實際應用效果良好。

（2）液面不穩自動控制調節失效。對于這一難題，檢修技術人員進行了長期的跟蹤，對每一澆次各個時間節點的數據全面采集，對采集到的數據詳細分析研究，在監測過程中遇到偶發不能自動控制的情況時，電氣檢修人員與當班崗位工人共同探討。數澆次后，發現接收器的晶體與光電管出現少許錯位，致使接觸不良引起。在嚴格執行操作規范的情況下進行重新調整、安裝，從而解決這一少見的技術問題。

（3）數字電動缸動作不靈活。將軸承更換后數字電動缸恢復正常。為避免再次發生問題，規定對所有數字電動缸進行定期檢查，確定每個澆次加一次潤滑油，發現磨損及時更換軸承。

3.4 改進的效果

對電纜進行合理的防護以及周期性潤滑之后，保證了液面控制系統的長周期的穩定運行，通過對出現液面不能自動控制等問題進行集中的探討分析，組織技術人員舉辦專題講座授課，使每個崗位操作工人和檢修技術人員對系統原理、組成和使用的方法技巧有所掌握，從而對設備的使用更加熟練，維護起來更有目的性和針對性，降低了設備故障率。

4 結束語

通過液面自動控制系統在天鐵煉鋼5機5流圓坯連鑄機的應用，對使用過程中現場電纜的防護鋪設、液面不穩以及數字電動缸不靈活等故障問題加以處理解決。系統穩定運行，拉速穩定，液面波動控制精度在±5 mm內，控制精度高、穩定性好；減少了保護渣的使用，有效控制了噸鋼成本，大幅降低了因液面波動而產生的鋼坯表面裂紋缺陷；提高了鑄坯質量，降低了漏鋼率，保障了生產安全；大幅度降低拉鋼工和設備維護人員勞動強度的同時，使生產效率得到很大提高。

Application of Automatic Level Control System to Continuous Casting

RONG Jing-yu

(Steel-making Plant,Tianjin Tiantie Metallurgical Group,She County,Hebei Province056404,China)

The paper expounds the application process of automatic level control system for five machine and five strand round billet caster at Tiantie Steel-making Plant.The author introduces the constitution and control principle of automatic level control system,analyzes and discusses the causes of unstable level control and inflexible movement of digital and electrical cylinder and puts forward an improvement plan.After modification the normal operation of automatic steel level control system was ensured.Billet quality was improved and breakout rate lowered.The productivity was increased.

continuous casting;automatic control system;cesium sourced stopper rod

10.3969/j.issn.1006-110X.2014.03.008

2014-01-04

2014-01-26

肜景玉（1982—），女，主要從事煉鋼廠儀表電氣自動化控制工作。