引言

鋼鐵產業(yè)是國家的基礎工業(yè),為國家經濟發(fā)展做出了巨大貢獻。近年來,隨著市場競爭日益激烈,促使鋼鐵企業(yè)必須加強技術改革,提高鋼鐵質量和產能。將電氣自動化控制技術應用于連鑄機的設備管理和生產控制,可實現連鑄鋼生產流程的自動化控制,提高鑄坯生產的效率和成材率。

1連鑄機結構及連鑄工藝流程

連鑄機是煉鋼過程中的重要機械設備,其主要由運載裝置、結晶振動裝置、結晶器和切割設備等組成,如圖1所示。

在鋼液澆筑時,運輸裝置首先將鋼包傳輸到連鑄機上端,鋼液經鋼包底部的通孔流入中間包,再打開中間包的塞棒,鋼液流入結晶器（結晶器是無底的殼體形態(tài),在鋼液注入前,提前安裝了"活底",這個"活底"叫引錠桿,對鑄坯進行拉引）,流入完畢后引錠桿會自動堵塞水口。結晶器內的鋼液冷凝形成坯殼,達到厚度要求后,開啟拉坯機和結晶振動裝置,鑄坯繼續(xù)移動到連鑄機的弧形段進行二次冷卻,鑄坯在二次冷卻區(qū)域受噴水或噴霧的作用,冷卻至凝固狀態(tài),引錠桿將鑄坯送出扇形段進行矯直,再由切割設備按尺寸切割鑄坯,最后運輸裝置將鑄坯運出,整個過程連續(xù)進行,鑄坯不斷被拉出、冷凝、切割和運出。

2連鑄機的電氣自動化控制系統

連鑄機的電氣自動化控制系統由電氣器件、傳動交流裝置、智能元件等組成,通過PLC控制系統,傳輸數據、接收參數和測量工作相關數據。根據連鑄機工藝流程的區(qū)域功能和控制系統軟硬件的特點,可以將連鑄機的板坯控制系統分為如下幾個區(qū)域:

2.1平臺控制區(qū)域

平臺控制區(qū)域主要為澆筑臺上的設備,包括鋼包回轉臺、中間包、結晶排煙風機等,其功能是實現對連鑄工藝的控制,從而完成運送鋼水、移動中間包等生產任務。

2.2鑄流控制區(qū)域

鑄流控制區(qū)域主要是指結晶器部分,由結晶振動裝置、壓力系統、扇形段壓下液壓裝置和跟蹤系統等部分構成。在實際澆筑過程中,需要通過電氣自動控制系統對澆筑過程進行反饋,其功能是實現對結晶器的液面控制、調寬、穩(wěn)定性檢測等操作,充分保證鑄坯生產的質量和效率。

2.3液壓和潤滑區(qū)域

連鑄機的液壓系統包括液壓主系統、結晶液壓系統、出坯液壓系統和維修液壓站,在連鑄機的液壓系統上裝配有壓力傳感器,通過管線將工作中鋼液的壓力情況反饋給控制系統,工作人員可通過反饋的數據,調整指令,實現液壓區(qū)域的控制。液壓控制區(qū)的功能是保證整個工藝流程液壓功能的穩(wěn)定。潤滑系統的主要作用是分配潤滑脂,其電氣自動控制的目的在于保證生產工藝中供脂的穩(wěn)定,避免改變銀道時鑄坯表面出現劃痕。

2.4控制后臺區(qū)域

該區(qū)域是對出坯設備和后部銀道的控制,包括脫引錠設備、切割設備、對中裝置升降擋板等。后臺控制區(qū)域對參數要求比較高,在控制設備上需要較多的電氣儀表設備,主要功能是通過控制切割車走位、切割槍電機的操作,提高切割的操作精度。

3連鑄機的電氣自動化控制系統優(yōu)化方案

3.1系統總體結構

在連鑄機自動化控制系統中,需要設置多種電氣控制元件、智能化設備和傳動交流裝置,以保證PLC控制系統和機械設備間的信息交換,實現控制參數的接收以及提供準確的測量參數。

為了實現系統設計,本文結合實際鋼鐵工業(yè)需求,將連鑄機的自動化控制系統設置為集中操作和顯示、分散控制的集散控制系統,在主控制室裝有數臺計算機用于連鑄全程的控制和監(jiān)控,再按加工工藝的功能要求,設置平臺控制系統、鑄流控制系統、后臺控制系統、液壓潤滑系統等子系統,對各自區(qū)域工藝流程進行控制和管理,如圖2所示。

3.2集散控制系統

在集散控制系統中,主控系統對系統進行綜合管理,以此完善控制系統和機械設備的通信,而子系統實現分散控制,對工藝質量和操作精確性進行控制,并將工作信息反饋給PLC控制系統,保證子系統的各控制站、測量設備和調節(jié)設備間的可靠聯系。

主控室、控制子系統、機械設備需配備足夠數量的控制器,保證應用信號傳遞模塊實現聯鎖、響應和發(fā)令,另外還可以借助上位機為系統數據提供良好的通信環(huán)境,現場可以設立相應的控制柜和遠程1/o柜。主控室的集中操作需要加強對鑄流控制區(qū)和控制后臺區(qū)域的監(jiān)控,主控室的多臺計算機能及時處理反饋信息,從而保證工藝參數準確,設備故障及時報警。進一步完善通信網絡,用現場總線連接分散的系統,用高速以太網實現集中控制,在子系統分散的情況下,應用交換機技術保證操作室、電氣室和不同機房之間的可靠連接。

3.3基于PLC系統的配置

選擇連鑄機的PLC系統型號時,應選擇中型以上的控制設備,以保證數據處理的及時性,PLC控制系統中應包含控制器、外圍設備、離散量模塊和多個輸入輸出模塊等,同時還應設置多個以太網通信處理器,保證系統處理器即插即用的功能。

3.4系統組態(tài)分析

分析機架組態(tài)時,PLC系統應配置為主機架和擴展機架的組態(tài)。主機架組態(tài)成型后需要根據實際分布,用人工進一步完善。擴展機架組態(tài)應包含網絡、遠程1/o柜和相應設備的組態(tài)。設置設備模塊參數時,需要正確定義模塊名稱,并分配好機架槽號。

3.5系統程序設計

設計系統程序時,應充分考慮電氣自動化控制系統的實際應用要求,設計合理的連鑄機操作控制功能、工藝流程、故障報警等。設計生產管理程序時,程序應覆蓋整個生產流程,重點考慮計劃安排、數據采集、數據處理、數據存儲等部分。

4結語

連鑄是鋼鐵生產中重要的工藝流程,其自動化程度關系到節(jié)能降耗水平和生產線的先進程度。隨著電氣自動化控制技術的進步,連鑄機被廣泛應用于控制各種智能數據模型,有利于提高鋼鐵生產的智能化水平,為企業(yè)創(chuàng)造更大的經濟效益。