济钢板坯连铸机二次冷却优化改造的实现

维普资讯 http://www.cqvip.com 冶　金动　力　２００８年第３期　６２　Ｍ即＇＾ＩＪ．Ｉ瓜ＧＩＣＡＬ刚ＥＲ　总第１２７期　济钢板坯连铸机二次冷却优化改造的实现　孥静严　（济南钢铁股份有限公司自动化部，山东济南２５０１０１）　【摘要】二次冷却技术在板坯连铸生产中，发挥着重要的作用。介绍了济钢５　板坯连铸机通过优化二冷　结构。采用先进的二冷配水模型，成功实现了高效的二次冷却自动控制系统。　【关键词】连铸机；二次冷却Ｉ模型　【中图分类号】ＴＦ０８５　【文献标识码】Ｂ　【文章￣－］１００６－６７６４（２００８）０３－００６２－０４　Ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　Ｃｏｏｌｉｎｇ　Ｗａｔｅｒ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ＳＩａｂ　Ｃａｓｔｅｒ　ＬＩ　Ｊｉｎｇ—ｙａｎ　（Ａｕ，ｏｍｏｔｉｏｎ　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，届啪Ｉｒｏｎ　ａｎｄ　Ｓｔｅｅｌ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｊｉｎａｎ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ　２５０１０１，　测　［Ａｂｓｔｒａｃｔｓ］Ｔｈｅ　ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　ｃｏｏｌｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｐｌａｙｓ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｐａｒｔ　ｉｎ　ｐｒｏｄｕｃｉｔｏｎ　ｏｆ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｓｌａｂ　ｃａｓｔｉｎｇ．Ｔｈｅ　ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　ｃｏｏｌｉｎｇ　ｗａｔｅｒ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　Ｎｏ．５　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｓｌａｂ　ｃａｓｔｅｒ　ｏｆ　Ｊｉｎａｎ　Ｉｒｏｎ　ａｎｄ　Ｓｔｅｅｌ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ　Ｗａｓ　ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ　ａｎｄ　ａｎ　ａｄｙａｎｃｅｄ　ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　ｃｏｏｌｉｎｇ　ｗａｔｅｒ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｌ　Ｗａｓ　ａｄｏｐｔｅｄ．　Ｉｔ　ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ　ｒｅａｌｉｚｅｄ　ｔｈｅ　ｈｉｓｈ—ｅｆｉｆｃｉｅｎｃｙ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　ｃｏｏｌｉｎｇ．　【Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ］ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｃａｓｔｅｒ；ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　ｃｏｏｌｉｎｇ；ｍｏｄｅｌ　１概述　济钢一炼钢５・板坯连铸机依据二冷均匀冷却　在连铸机的生产过程中，二次冷却是十分关键　的思想。重新设计并优化了二冷喷淋结构和喷嘴的　的环节，对铸机的产量和铸坯质量影响很大，因为结　位置，主要做的改善工作如下：　晶器的冷却虽然很重要，但可调性小，空冷区的冷却　（１）在每一段的喷嘴上下布置中，相邻的上下两　更是固定不变。因此二冷段的冷却控制非常关键，它　个喷嘴的间距随距结晶器距离的增加而逐渐延长。　的控制好坏直接关系到铸坯凝固冷却速度和拉坯速　这符合二次冷却的规律。　度。即铸机的生产能力和质量。由于影响二次冷却　（２）在拉坯方向上，二冷喷淋区铸坯最大限度的　的因素很多。例如铸机的结构、喷头的形式与布置、　遵循均匀冷却原则。即在每一喷淋小段的过渡区域。　铸坯的钢种及断面、铸机的拉速等，尤其是拉速随时　最大限度地克服了因二冷喷淋集管和水箱、支撑辊　可变，需要的配水量也是不断改变的，因此采用常规　等的布置而造成的对铸坯在拉坯方向上冷却不均匀　的配水方法很难满足配水控制的需要。必须采用新　的缺点，调整了过渡区域喷嘴的喷射角度和喷嘴的　的方法来实现二冷配水的智能控制。　间距。　济钢改造规划中将一炼钢１・、２－小板坯连铸机　（３）对各段喷嘴进行选型。选型主要可虑了铸　拆除。改建为一座大板坯连铸机——５・大板坯连铸　坯在纵向和横向的均匀冷却问题，确定了各冷却段　机。此项工程，通过优化改造二冷结构，采用了ＰＬＣ　所用喷嘴的流量大小、喷射角度、喷嘴前端离铸坯表　控制系统和先进的配水模型。完成了二次冷却自动　面的距离等参数。　控制系统，实现了二冷全过程自动配水，不仅提高了　（４）对喷淋集管和集管与喷嘴的连接方式进行　铸坯质量和铸坯生产率。改善了现场工人的操作环　改善。延长喷淋集管的使用寿命和降低使用中喷嘴　境。而且对于企业提高生产能力、管理水平和企业竞　的脱落及喷淋不对称之情况。　争力都有着重要意义。　（５）依据对拉速的要求，确定了高效化后的二冷　２二冷结构的优化改造　总水量和各段水量的最大值和最小值，选定二冷各　维普资讯 http://www.cqvip.com ２００８年第３期　总第１２７期　冶　金动　力　ＭＥ『ｒＡＩ．Ｉ．ＩｌＩｌＧＩＣ＾Ｉ，Ｈ　ＥＲ　段计量设备和控流设备的能力。　３二冷配水模型　根据工艺要求。济钢一炼钢５　板坯连铸二冷区　式中：　：各回路的配水流量，ｍ３／ｈ；　移：拉速，ｍ／ｅｒ＿ｉｎ；　Ａｈ鼠、Ｇ：各回路与钢种、断面有关的数据参数：　从足辊开始到扇行段末依次分布着ｌ４个水冷却支　路和ｌ２个气冷却支路。每个支路的配水管段上都安　装着一个调节阀。调节阀在自动方式下按设定值进　￡：二冷区喷淋支路序号。　参数　；、鼠、Ｇ的确定：采用所编制的二冷仿真　软件，在确定钢种种类下，进行仿真和优化计算，可　获得不同拉速下的二冷各喷淋段的合适的冷却水　量，将二冷各段水量与拉速的对应数据回归，可确定　行配水自动调节。　板坯连铸二冷配水模型的建立是一个非常复杂　的过程。济钢一炼钢５　板坯连铸二冷配水模型采用　合理的Ａ　、Ｂｉ、Ｇ参数值。　例：钢种为１６ＭｎＲ（１）断面为２００ｘ１４００的类型　的是水表法，即将配水量归纳为拉速的二次函数，其　钢配水数据表及对应各回路的Ａ　、鼠、Ｇｉ参数。见表　表达公式为：　２＋跏＋Ｇ，　ｌ、表２。　表１　１６ＭｎＲ（１）ｉ￣水表　裘２　１６ＭｎＲ（１）配水系数表　４配水方式　４．１开浇跟踪　当铸机在准备模式时二冷配水所有回路自动关　闭，当铸机开始浇铸时，开ｌ、２、３、４回路水，开ｌ、２　回路气；当铸坯头到达ｌ３・轧棍时，开５，６回路水，　开３、４回路气；当铸坯头到达ｌ　轧棍时，开７、８回　路水，开５，６回路气；当铸坯头到达２５・轧棍时，开　９、１０回路水，开７、８回路气；当铸坯头到达３７。轧棍　时，开ｌｌ、１２回路水，开９、１０回路气；当铸坯头到达　４３・轧棍时，开１３、ｌ４回路水，开ｌ１、ｌ２回路气。　４．２尾坯跟踪　当铸坯尾部通过ｌ３。轧棍时，关ｌ、２、３、４回路　水，关ｌ、２回路气；当铸坯尾部通过１　轧棍时，关　５、６回路水，关３，４回路气；当铸坯尾部通过２５ｍ轧　棍时，关７、８回路水，关５，６回路气；当铸坯尾部通　过３７・轧棍时，关９、ｌ０回路水，关７、８回路气；当铸　维普资讯 http://www.cqvip.com 冶　金　动　力　２００８年第３期　ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬＰＯＷＥＲ　总第１２７期　坯尾部全部通过５５　轧棍时，关ｌ１、１２、１３、１４回路　５控制系统结构　水，关９、１０、１１、１２回路气，拉尾坯模式结束时，所有　５．１硬件配置　冷却回路关闭。　系统硬件配置如图１所示。　连铸机配水ＰＬＣ系统１‘站（本地站）　图１系统硬件配置图　５　板坯连铸二冷配水控制系统控制器为单机　（５）实现拉速、振频、二冷水流量等重要参数的　配置，采用Ｓｃｈｎｅｉｄｅｒ　Ｑｕａｎｔｕｍ系列ＰＬＣ，系统ＰＬＣ　历史趋势记录。　由１个本地控制站和３个远程站组成，　控制室和　（６）显示大包开浇计时及大包称重自动去皮。　配水室各设一台监控站，通过１００　Ｍｂ／ｓ工业以太　（７）显示铸坯表面温度跟踪状态，便于了解铸　网实现ＰＬＣ与监控站以及ＰＬＣ系统之间的通讯。　机的运行状态，从而进行相关处理。　５．２软件配置　７结束语　过程自动化控制系统的监控操作站的操作系　生产实践证明，济钢第一炼钢厂５　板坯连铸机　统为中文Ｗｉｎｄｏｗｓ２０００和ｉＦＩＸ自动化工业监控软　采用合理先进的二冷结构与二冷配水模型．完成的　件，ＰＬＣ编程软件采用是Ｃｏｎｃｅｐｔ２．６。　二次冷却自动控制系统，具有可靠性、灵活性、人机　６系统功能　交互的友好性、网络通信的方便性等优点，满足了　（１）实现结晶器、二冷水、压缩空气、设备水等　长期、稳定、安全、高效的要求。自系统投入应用以　参数的自动采集及显示。　来，运行稳定，安全可靠，不仅充分利用能源，节能　（２）实现结晶器水自动控制。　降耗，大大降低工人的劳动强度，并取得非常显著　（３）实现二冷水模型配水，即根据钢种、断面、　的经济效益和社会效益，更好地适应当前激烈的市　拉速等参数的变化，计算各回路的配水量，并作为　场竞争，并推动企业的良好持续发展。　各回路的设定值，实现自动控制。　收稿日期：２００８—０２—０２　（４）实现异常情况下的自动配水处理及报警。　作者简介：李静严（１９８０Ｌ＿），男，毕业予青岛理工大学，助理亡程师，　现从事自动化专业工作