大圓坯連鑄拉矯機壓力自動控制系統

摘 要：本文介紹了萊鋼100噸電爐大圓坯連鑄拉矯機壓力自動控制系統的組成及如何實現自動送引錠以及正常拉坯的壓力切換，重點介紹了拉矯機壓力的計算與自動控制。

關鍵詞：引錠桿；拉矯機；壓力調節

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.23.082

0 引言

通過對引錠桿的速度跟蹤實現自動送引錠，并且拉矯機可以通過高低壓的自動切換來實現對引錠桿壓力和鑄坯壓力的變化，提高了送引錠速度，大大降低了操作人員的勞動強度，以及人為失誤。也可對拉矯機壓力參數進行優化，對不同鋼種的鑄坯質量的提升有積極的作用。

1 系統組成描述

連鑄拉矯機壓力控制系統主要用于控制送引錠壓力和澆鑄鑄坯時壓力切換，根據不同階段鑄坯用不同的壓力矯直鑄坯。

設備由以下組成，該系統由9架拉矯機裝有電機的升降輥。各有一個交流變頻驅動，前4架拉矯機上裝有電磁制動器，每架電機上都裝有編碼器，通過編碼器數值計算跟蹤引錠桿。在拉矯機或制動器故障時，該架拉矯機自動打開，電磁制動器保持打開狀態。每個壓輥可以獨立升降，可以獨立控制壓輥的壓下，以及高低壓選擇。所有上輥可以通過伺服閥獨立打開和關閉，并可以根據生產需要準確調節壓力。一旦液壓站報故障，保壓閥（鎖定閥）啟動斷電程序保持液壓回路的壓力，這就保證了液壓站故障時夾送輥能固定住引錠桿或鑄坯。每個輥壓力是由一個伺服閥和兩個壓力變送器控制的。每個夾送輥的打開和關閉依靠限位開關來檢測。實際壓力的設定值的在以下過程之間變化時更改：1）引錠下壓力2）澆鑄下壓力。當送引錠程序執行時和剛開始開澆時選擇引錠桿下壓力（高壓），澆鑄下壓力（低壓）是在鑄坯和引錠桿頭部通過輥道時自動設置值。

2 引錠桿的跟蹤

當引錠桿在輥道上時跟蹤更新如果（預備模式為ON）&引錠桿在輥道上信息為ON那么DBH=DBH+以輥道目標速度計算的增量，增量的計算是通過從變頻器獲得的實際輥道速度計算。當拉矯輥壓下時同步跟蹤，如果（預備模式為ON）&引錠桿在輥道上信息為ON&（拉矯輥4或拉矯輥5關閉）的上升沿或者輥道位置通過HMI強制那么DBH=引錠桿在拉矯輥4的位置。

在中間輥道同步跟蹤如果（預備模式為ON）&引錠桿在鑄流上的信息為ON&中間輥道光電管下降沿那么DBH=光電管和結晶器之間的距離–引錠桿長度。同步跟蹤，當引錠桿是在結晶器內并且選擇保持模式。

3 引錠桿位置計算

（1）引錠桿在存放位信息：置1：（引錠桿在輥道上信息為ON&引錠桿頭位置>開始切割位置&引錠桿存放位上升程序為ON+5S延時）或者（引錠桿在鑄流上信息為ON&引錠桿頭部位置>拉矯輥7&拉矯輥速度>0.2m/min）或HMI強制引錠桿在存放位置0：引錠桿在鑄流上的信息的上升沿或引錠桿在輥道上的信息上升沿；（2）引錠桿在輥道上信息：置1：（引錠桿在存放位信息&存放限位開關為ON&運輸輥道反轉程序為ON+20秒）或（引錠桿在鑄流上信息為ON&引錠桿頭部位置>拉矯輥7&拉矯輥速度>0.2米/min+20S）或HMI強制引錠桿在鑄流上置0：引錠桿在鑄流上信息的上升沿或者引錠桿在存放位的上升沿；（3）引錠桿在鑄流上信息：置1：（引錠桿在輥道上信息&（拉矯輥6或拉矯輥7壓下）&拉矯輥<-0.2m/min+20秒&引錠桿頭位置<切割位置）或引錠桿在鑄流上HMI命令置0：引錠桿在存放位置信息的上升沿或引錠桿在輥道上信息的上升沿；（4）引錠桿脫引錠執行：輸入輥道光電管用于同步跟蹤，如果脫引錠桿完成也用于檢測：脫引錠后，用于檢測引錠桿和鑄坯之間的分離。

4 自動送引錠壓力控制

（1）準備送引錠桿輥道打開通過啟動引錠桿送入程序請求&引錠桿送入順序是ON，運行夾送輥打開請求；（2）壓下引錠桿輥道，固定引錠桿由（引錠桿的頭部跟蹤<（輥子x的位置-偏移））的上升沿&引錠桿送入順序為ON運行輥子x的關閉請求，設置目標壓力=引錠桿壓力（高壓）；（3）在引錠桿尾部通過輥道時打開夾送輥（引錠桿尾部跟蹤>（輥子x的位置+偏移））的上升沿運行輥子x的打開請求；（4）在引錠桿尾部通過輥道時關閉夾送輥（引錠桿尾部跟蹤>（輥子x的位置+偏移））的上升沿運行輥子x關閉請求設置目標壓力=引錠桿壓力（高壓）；（5）熱坯頭部通過輥子（在澆鑄模式或者拉尾坯模式或者引錠桿拉出時）（熱坯頭部跟蹤>（托輥x的位置+偏移））的上升沿設定目標壓力=普通壓力（低壓）；（6）熱坯尾部通過輥子（在澆鑄模式或者拉尾坯模式或者引錠桿拉出時）（熱坯尾部跟蹤>（輥子x的位置-偏移））的上升沿設定目標壓力=拉尾坯壓力

5 澆鑄壓力控制

下壓力的設定值的在以下過程之間變化時更改：

引錠桿壓力（高壓），正常壓力（低壓）當引錠桿送入過程中通過輥子時設定為引錠桿壓力，當引錠桿帶動熱坯頭部通過輥道時壓力設置為正常壓力。

高壓：置1：根據引錠桿自動送入程序或者（主控臺上的高壓按鈕按下&當前為低壓）或者在遠程模式下HMI發出高壓命令

置0：選擇正常壓力

低壓：置1：根據引錠桿自動拉出程序或者（主控臺上的高壓按鈕按下&當前為高壓）或者在遠程模式下HMI發出正常壓力命令

6 壓力計算與調節

（1）壓力計算：壓力=（關閉壓力*關閉面積–打開壓力*打開面積）*Klev*Kang。壓力：作為結果的壓力[噸]、關閉壓力：測量壓力[bar]、關閉面積：缸無桿腔表面積[cm2]、打開壓力：測量壓力[bar]、打開面積：液壓缸無桿腔表面積–液壓缸桿表面積[cm2]、klev=液壓缸到螺栓距離/螺栓到輥切線（取決于產品截面）、Kang：cos（壓力應用角度）根據產品截面。

（2）壓力調節：如果高壓那么設定壓力=引錠桿壓力（來自于操作畫面）。否則設定壓力=基于拉速計算的壓力（來自于操作畫面）打開和壓下的壓力是通過一個伺服閥控制的，壓力調節的目的是保持壓力在一個固定值。伺服閥是靠PID調節的，積分參考限制于目標值的±10%。

7 結束語

綜上所述，連鑄拉矯機壓力自動調節，對保障連鑄坯的質量提升和生產運行的穩定有非常重要的作用，只有通過自動化手段不斷地對產品質量進行優化，提高生產效率，減少人為操作失誤，降低成本，才能實現經濟效益最大化，同時獲得市場競爭的主動權。

參考文獻：

[1]蔣慎言.煉鋼生產自動化技術[J].出版社：冶金工業出版社，2006（11）.

作者簡介：王棟（1984-），男，山東日照人，工程師，研究方向：工業自動化與儀表技術。endprint