連鑄機二冷配水控制方式的應用與研究

鮑紅賓(山東鋼鐵集團萊蕪分公司,山東萊蕪 271104)

連鑄機二冷配水控制方式的應用與研究

鮑紅賓
(山東鋼鐵集團萊蕪分公司,山東萊蕪 271104)

連鑄機的二冷配水系統，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、成材率非常重要。

連鑄機；二冷配水系統；一級配水；二級配水

0 前言

連鑄機的冷卻水系統有一冷水、二冷水、設備水冷卻系統，分別對結晶器、鑄坯、機械設備進行冷卻。其中，二冷水直接噴淋在鑄坯上，對于鑄坯的品質、成材率尤為重要。目前，二冷配水系統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現無擾動的切換。

一定生產條件下，不管是何種配水設定源（一級、二級）正在進行配水控制，操作人員都可以在控制畫面（HMI）上，將相應控制回路選擇進入手動方式，手動輸入流量或是閥開度控制現場閥門開度，實現手動配水。

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

1 一級配水控制方式

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

圖1 水表實例

當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1.0 m/min(s1)和1.1 m/min(s2)拉速對應的水表值分別為y1、y2,代入公式y=y1+v(y2-y1)/(s2-s1)中求出1.05 m/min拉速對應的配水值：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，如圖2示。

圖2 冷卻曲線

2 二級動態配水系統

此種工作方式，二級計算機周期地將每個控制回路的設定值送到L1 PLC中。二冷配水系統的模型，對從結晶器開始到扇形段堵截段結束的熱量狀態進行跟蹤。鑄流以10 cm為單位被分成片段，在結晶器創建并依照流的移動來貫穿整個設備。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，被循環計算。溫度曲線圖如圖三所示。

圖3 溫度曲線圖

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

在實際應用中，一級二冷配水相比二級動態配水系統存在著一定的缺點，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。原有拉速相關控制法，只有在拉速穩定時，冷卻效果才比較穩定，但當拉速波動較大時，冷卻品質大大下降。引入二冷動態配水的坯齡參數進行冷卻控制，可以在拉速波動大及拉速穩定時都具有良好的冷卻效果。所謂坯齡，即坯殼生成后所經歷的時間。在二級系統中，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，跟蹤整個二冷區內每個小單元所處的位置，記錄他們的坯齡，再據此給予相應的冷卻水量。一級、二級配水控制方式如圖4所示。

3 實踐與分析

在拉速穩定時，上述兩種配水方式冷卻效果相差不大，但當拉速變化大時，尤其是拉速降低到0時，采用拉速相關控制方式會導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. 動態配水在萊3#板坯連鑄機中的應用[J].自動化技術與應用,2010:112.

[2] 寧偉，劉偉濤.二冷動態配水在萊鋼2#板坯連鑄機中的應用[J].輕工設計,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.