宣鋼連鑄自動化控制系統技術優化升級改造

張大勇

摘 要：河鋼宣鋼二鋼軋廠煉鋼工藝設施主要有2 座150 t轉爐，2座LF精煉爐，1座RH精煉爐，2 臺12機12流方坯連鑄機。投產以來，中包烘烤器、大包滑動水口、大包臂回轉升降，切后輥道作為連鑄生產中的承上啟下工藝，發揮著重要的紐帶作用，是重要的生產工藝設施。隨著企業降本增效、轉型升級工作的深入推進，設備存在的安全隱患為生產埋下了極大的隱患。為了降低故障率，節省備件費用，公司積極抓緊時間對中包烘烤器、大包滑動水口、切后輥道控制系統進行升級改造。

關鍵詞：中包烘烤器控制系統；滑動水口控制系統；切后輥道電氣控制系統

TECHNICAL OPTIMIZATION AND UPGRADING OF CONTINUOUS CASTING AUTOMATION CONTROL SYSTEM IN XUANHUA IRON AND STEEL

Zhang Dayong

（Transformation and development department， Xuangang， Hegang Group Xuanhua 075100，China）

Abstract：There are two 150-ton converter， two LF refining furnace， one RH Refining Furnace， two 12-unit 12-strand billet caster in the steel-making process facilities of No. 2 Rolling Mill of Xuanhua Steel. Since it has been put into production， the bale baking machine， the bale sliding nozzle and the bale arm swing up and down， the cut-back roller table plays an important role as a link in the continuous casting production， and is an important production process facility. With the deepening of cost-cutting and efficiency-increasing， transformation and upgrading of enterprises， the potential safety problems of equipment have laid a great hidden trouble for production. In order to reduce the failure rate and save the spare parts cost， we take the time to reform the package baking machine， the package sliding nozzle， the post-cut roller table control system.

Key words：package baking machine control system; sliding nozzle control system; after cutting the electrical control system roller

0 前 言

隨著宣鋼公司普轉優和兩化融合的不斷推進，二鋼軋廠十分注重利用先進的控制自動化技術，不斷的進行技術優化和控制功能完善；隨著鋼鐵市場對鋼鐵質量要求的不斷提高，產品要求等級不斷攀升，二鋼軋廠連鑄機自投產以來，由于原有技術、裝備的原因，存在著以下安全隱患：一是中包烘烤器操作箱內部由于接線不規范，一旦出現故障，維修人員需花費大量時間查找接線來源，故障處理時間長，易影響烘烤時間，造成烘烤時間短，進而影響連鑄的正常生產且受現場環境影響，且操作箱箱體銹蝕、變形嚴重；二是當大包回轉臺轉動時，易出現操作人員或其他情況誤碰手操盒按鈕導致滑動水口突然打開，鋼水灑落到平臺的現象，存在設備安全隱患；三是切后輥道存在著因切割前后銜接段輥道轉速前慢后快的問題，導致的切后區域段輥道長期處在重載超載狀態運行，在生產過程中屢屢發生跳閘停車事故，打亂正常的生產節奏，且時常發生鑄坯表面大面積劃傷的情況，嚴重影響鑄坯質量。以上情況頻頻產生，影響生產及工藝質量，打亂正常的生產節奏，影響公司的整體經濟效益。為了提高產品質量，保證生產節奏，宣鋼公司成立聯合攻關組，對中包烘烤器電氣自動化控制系統進行改造、連鑄滑動水口控制系統優化改造、切后輥道電氣自動化控制系統改造。

1 改造技術方案

1.1 中包烘烤器電氣自動化控制系統改造

烘烤器控制原來為純電氣控制，在柜內安裝新的PLC模塊、斷路器、接觸器、熱繼，在箱門安裝觸摸屏面板、按鈕、電源指示燈等電氣元件，從熱繼下口引出2根3 mm×4 mm的線纜分別接至現場引風機電機與液壓電機，將電接點壓力表改為壓力變送器，編寫烘烤器PLC程序，制作觸摸屏畫面。

1.1.1 PLC控制柜改造

烘烤器控制原來為純電氣控制，其操作箱電源引自2號機電氣室，現在在烘烤器現場安裝一新控制柜體，其控制電源仍引自2號機電氣室，在柜內安裝新的PLC模塊、斷路器、接觸器、熱繼，在箱門安裝觸摸屏面板、按鈕、電源指示燈等電氣元件，從熱繼下口引出2根3 mm×4 mm的線纜分別接至現場引風機電機與液壓電機，將電接點壓力表改為壓力變送器，重新配置一套新的烘烤器PLC控制柜。如圖1所示。

1.1.2 程序編制及制作觸摸屏畫面

做好上位機與PLC模塊的通訊連接，開始進行程序編制，使用軟件為西門子公司的V4.0 STEP 7 MicroWIN SP9。

主要實現的控制步驟如下：

程序編寫分為手動控制和觸摸屏控制。

1）因為烘烤器有常明火，打開燃氣閥，打開引風機，點火，烘烤器開始工作。

2）烘烤器在烘烤過程中如煤氣壓力降至設定值以下，煤氣切斷閥動作將管路煤氣切斷，延時10秒后報警器報警。

3）烘烤器在烘烤過程中如火焰檢測裝置檢測不到火焰，煤氣切斷閥動作將管路煤氣切斷，延時10秒后報警器報警。

4）將火焰檢測裝置、壓力變送器強制的方法，確保烘烤器裝置正常運行。

5） 液壓電機啟動之后可進行烘烤臂升降操作。程序如圖2所示。

觸摸屏畫面指崗位人員可在觸摸屏面板進行烘烤器操作，采用Wincc_flexible軟件編制，在軟件中制作風機啟停、油泵啟停、燃氣閥開關、故障復位、燃氣壓力當前值及壓力設定等各種需要參數。

1.2 連鑄滑動水口控制系統優化改造

在程序中增加大包旋轉時滑動水口不能打開的連鎖，采集驅動大包回轉臺電機動作的變頻器的信號為條件，當變頻器動作時，輸出禁止連鑄滑動水口手操盒動作的信號，切斷手操盒與驅動水口動作油缸的聯系，這樣，在大包回轉臺轉包時，即使出現誤碰、誤操作滑動水口也不會打開，進一步提升了設備運行可靠性，為連鑄的連續生產提供了安全保障。

1.2.1 程序編寫

在連鑄實際生產中，每個鋼水包底部有兩個滑動水口，其中大包回轉臺1號臂上鋼水包為1號和2號滑動水口，2號臂上鋼水包為3號和4號滑動水口，在坐包位和澆注位分別有兩個手操盒，每個手操盒可控制兩個滑動水口，手操盒控制滑動水口為對角線控制，在坐包位南側和澆注位北側的手操盒控制1號和4號滑動水口，在坐包位北側和澆注位南側的手操盒控制2號和3號滑動水口，為防止回轉臺在轉包時，滑動水口突然打開導致鋼水灑落平臺，在程序中分別為四套滑動水口增加沒有大包旋轉才能打開的連鎖，采集驅動大包回轉臺電機的變頻器運行信號為條件，當變頻器運行時，輸出禁止連鑄滑動水口打開的信號，切斷手操盒與驅動水口動作油缸的聯系，這樣，在大包回轉臺轉包時，即使出現誤碰、誤操作滑動水口也不會打開。

1.2.2 PDA記錄

在PDA軟件中采集關于滑動水口打開、關閉和回轉臺變頻器運行的各個輸入，輸出信號，如圖3所示，當滑動水口發生故障，通過在線記錄和離線分析這些信號，能更快的查找到故障原因和時間，降低維護人員的勞動強度。

1.3 1號連鑄機切后輥道電機電氣自動化控制系統改造

將輥道電機由直接啟動的接觸器控制改為變頻器控制，使電機低速平穩運行，利用檢修時間，在電氣柜內安裝變頻器，通過C網將變頻器連入網絡并對網絡進行規劃，同時編寫輥道電機程序，確定電機頻率與拉鋼速度關系，使變頻器輸出頻率帶動的輥道轉速與生產拉鋼速度匹配，在操作畫面中增加變頻器的反饋值，在PDA軟件中采集關于輥道電機運行的各個輸入、輸出信號，在線記錄和離線分析這些信號。

1.3.1 變頻柜改造

切后輥道電機原來為接觸器控制啟動，電源柜為LZ0-P5，現在在電氣室內安裝12臺變頻器，其中1-6流切后輥道6臺安裝在切后一控制柜內，7-12流切后輥道6臺安裝在切后二控制柜內，從LZ0-P5柜內電源下口引出兩段3 mm×50 mm的線纜分別接至切后一控制柜和切后二控制柜內，作為兩個電氣柜的電源線，再從兩個柜內的變頻器下口引出12根3 mm×4 mm的線纜（其中4根備用）分別接至現場切后輥道電機，在公用PLC柜內安裝C網模塊，并通過同軸電纜和T型頭將變頻器連入C網的AB網中。打開RSNetWorx For ControlNet，進入 ControlNet 組態界面，組態C網通訊模塊，對網絡進行規劃，如圖4所示。

1.3.2 切后輥道電機程序編制及增加畫面

程序編制使用AB公司的Logix5000軟件，在現有的接觸器控制的切后輥道電機控制程序重新編寫變頻器程序，利用原有操作臺各個按鈕，在原有PLC上沒有增加輸入輸出點。

主要實現的控制步驟如下：程序編寫分為自動控制和手動控制。

1）自動控制：在生產工藝中1-6流拉矯機為1跨，7-12流拉矯機為2跨，根據電機參數、減速機減速比、輥道直徑得出變頻器頻率與拉速的關系。

2）根據自動控制得出的頻率參數，我們可以直接在變頻器中輸入頻率值，我們定義為手動控制。

在程序編制時，增加了輸出延時程序和畫面顯示的電流、電壓、頻率、復位等回饋值，如圖5所示，打開FactoryTalkViewStudio軟件，將Logix5000軟件里編寫的顯示的電流、電壓、頻率、給定頻率、復位等回饋值一一對應到畫面上，通過給定輸入頻率，找到輥道電機運行最適合的頻率。

2 實施效果

2020年3月，中包烘烤器電氣自動化控制系統改造完成并投入使用，此次改造保障了烘烤器的正常運行，通過增加火焰檢測裝置，提高了設備運行的安全系數，改造也提高了設備的自動化水平，現場調試及維護方便，同時也降低了設備故障率。

2020年6月，連鑄滑動水口控制系統優化改造完成并投入使用，在大包回轉臺轉包時，即使出現誤碰、誤操作滑動水口也不會打開，使崗位人員操作更加安全、可靠，保障了生產的順利進行，減輕了維護人員的勞動強度，進一步提升了設備運行可靠性，為連鑄的連續生產提供了安全保障，達到了預期的目標。

2020年8月，切后輥道電氣自動化控制系統改造完成并投入使用，切后輥道電機運行平穩，此次改造有效解決了切后電機頻繁損壞的問題，不僅降低了備件成本，而且消除了安全隱患，同時減少了鑄坯劃痕，提高了鑄坯質量。

3 結束語

中包烘烤器電氣自動化控制系統改造保障了烘烤器的正常運行，通過增加火焰檢測裝置，提高了設備運行的安全系數，改造也提高了設備的自動化水平，現場調試及維護方便，同時也降低了設備故障率。

連鑄滑動水口控制系統優化改造保障了生產的順利進行，減輕了維護人員的勞動強度，進一步提升了設備運行可靠性，為連鑄的連續生產提供了安全保障，達到了預期的目標。

切后輥道電氣自動化控制系統改造從接觸器控制到變頻器頻率與拉鋼速度匹配控制輥道轉速，大大提高了自動化水平，通過軟件的在線記錄和離線分析信號，能更快的查找到故障原因和時間，降低維護人員的勞動強度。

參考文獻

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