板坯連鑄機二次冷卻控制技術應用

周偉

摘要：伴隨著艱難的市場環境和連鑄技術的發展，能夠降低坯生產成本、提高產品質量和生產效率的高效連鑄技術越來越成為鋼鐵企業應對市場考驗的有效措施。鋼鐵企業致力于研究高效生產技術，以標準時間管理為突破口，加快生產速度，實現轉爐煉鋼的優質生產。但是，由于鋼鐵企業低碳鋼板的截面較小，連鑄機的能力無法有效發揮，成為提高煉鋼能力的制約環節。為了實現煉鋼過程中的產能平衡，有必要進一步提高鑄造速度。但是，隨著鑄造速度的提高，連鑄帶來了新的困難問題，容易導致爐膛表面缺陷，甚至爆發。因此，有必要從實際情況出發研究高速連鑄的關鍵技術。

關鍵詞：板坯連鑄機;二次冷卻;控制技術;應用

引言

自20世紀90年代以來，國內致力于板坯連鑄機的自主設計和研發創新，緊追國際板坯連鑄機的先進水平，在板坯連鑄機的核心技術方面取得了突破性的進展，隨著2007年具有自主知識產權的結晶器液壓振動的順利投產，以及具有創新特色的結晶器專家系統、二冷水動態控制模型、動態輕壓下模型及鑄坯連續彎曲和連續矯直的輥列設計等連鑄機專有核心技術的相繼問世。

1二次冷卻水量波動對鑄坯質量的影響

在高溫鋼水的凝固成形過程中，冷卻強度的控制是這一環節的關鍵。冷卻速度過快會導致板坯提前硬化，給扇形段矯直帶來困難，給拉矯電機帶來過大負荷，嚴重時可能損壞設備;然而，當冷卻強度不夠時，板坯外殼不能及時散熱，導致板坯表面變薄變軟。在內部液態鋼水的垂直壓力作用下，可能會引起板坯局部變形，內部鋼水由于扇形體的反復擠壓而間歇地沖回結晶器，造成結晶器內鋼水液面波動，嚴重影響澆鑄速度，甚至造成漏鋼事故。冷卻水閥門調整的頻率和每次開度調整的比例直接影響冷卻水水量的穩定，而二次冷卻水的不穩定也會導致鑄坯質量出現“鼓肚”、“臺階”、“梯形”等問題。因此，二冷水自動調節設備的平穩運行是連鑄車間板坯質量的關鍵。

2二次冷卻水控制技術

2.1自學習模式

自學習模式是在連鑄機維修時測試二冷卻自動配水的循環過程，目的用于檢驗二冷卻水系統的自動調節能力。在二冷水執行自學習時，系統會分別執行不同的目標水流量，當實際水流量達到目標值時，系統便得到與水流量對應的水壓力值（即參考值）。測試完所有的目標水流量后，系統會把對應的水壓力值數據保存起來，同時在主控室HMI上顯示。當鑄機澆鋼過程中，系統會不斷檢驗每個二冷水回路的水壓力，如果當前水壓力和自學習測試的參考水壓力的差別比較大，主控室HMI上就會產生報警，提示操作工二次冷卻水回路有異?！，F場出現幾次連鑄機二冷水流量正常，但水壓力卻遠低于參考值，系統自動產生報警。雖然水流量正常但水壓力低，因此及時排查故障，通過檢查發現二冷水前幾回路有水管開裂漏水，這意味著冷卻水沒有進入到噴嘴上，而是漏掉了，對板坯質量及事故發生有極大威脅，處理完隱患后水壓恢復正常，避免板坯質量事故發生。

2.2凝固模式

使用VAI凝固模擬軟件，研究了在高拉速條件下二冷水流量與液芯長度的關系，確定了高拉速條件下的靜態二冷水表。拉速為2.0m/min時，總的二冷比水量為1.105L/kg鋼。在二冷水各段分布方面，特意增加了高溫段的二冷水分配比，結晶器足輥和彎曲段的比水量占總比水量的50%。在生產過程中，常常會出現彎曲段水流量達不到靜態水表要求的情況，主要是由于彎曲段噴嘴型號太小，為此，對彎曲段的噴嘴進行了改造，選用大型號的噴嘴，大大增加了彎曲段水流量的滿足率。

2.3動態控制模式

根據自行開發的板坯連鑄機凝固傳熱計算模型，采用空氣-水霧化冷卻進行二次冷卻，二次冷卻區劃分為九個區。同時采用沿板坯寬度方向的寬度控制，實現板坯表面和液芯溫度的優化控制，有效減少微合金鋼等裂紋敏感鋼的角裂，實現無缺陷板坯的生產。二次冷卻控制模式分為水表控制和動態模型控制兩種形式。水表有三種類型：強、中、弱。水表只是鋼等級和鑄造速度的函數。對于連鑄過程中的不穩定因素，如鋼水溫度變化、澆鑄速度變化、聲速變化、爆破預測過程中澆鑄速度緊急下降等。，水表控制方法難以抑制這些因素對地表溫度的影響。動態模型控制可以實時跟蹤連鑄生產的實際情況，包括不同鋼等級、不同板坯截面、中間包溫度等。實現冷卻水的動態控制，然后充分考慮工藝目標控制溫度，動態調整最優規則水量。因此，模型控制可以限制上述不穩定因素對冷卻效果的影響，最大限度地降低表面溫度的波動，盡可能實現正確的過程控制，實現高效生產和提高板坯質量的目的。二次冷卻的動態控制模型可以實時跟蹤連鑄機的生產狀態，通過模型計算跟蹤整個鑄造電流的溫度場，然后根據要求優化二次冷卻各冷卻區的水流。該模型可擴展為新鋼品種，實現動態配水與一流水表的無縫切換。

3提高連鑄二次冷卻系統穩定性措施

在鑄機實際生產過程中，為了保證二次冷卻配水穩定可靠執行，針對發生的各類故障，制定了合理改進措施和方法。（1）二冷卻水總管閥前增加壓力表，與閥后壓力進行對比，實時監控二冷水壓力變化情況。同時取消此總管壓力的澆鑄主要條件報警，轉為澆鑄次要條件報警，避免總管壓力表堵塞造成鑄機停機事故。（2）將二冷水流量檢測信號分別從鑄機現場遠程柜中，直接移位到PLC室控制柜中。由于PLC室環境良好，溫度恒定濕度低，避免因環境不好造成信號丟失或不準現象。改造后避免以前因二冷水信號異常造成鑄機主要條件丟失而導致鑄機停機事故。

結束語

當水平段和扇形段底部內側產生的蒸汽能夠及時有效地被新增的小型排蒸系統排除時，可適當降低原有排蒸系統在水平段外側的吸風量，從而可使原有主排蒸風機集中排除扇形段上部及密閉室中的蒸汽，這樣可減小主排蒸風機的負荷，在不增加甚至減小主排風機風量和功率的情況下，仍能有效保證整體排蒸效果，相比于只從外側吸風的排蒸方案，大大節省設備初投資和運行費用。

參考文獻

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