CN102847902A - 采用上装引锭杆的高效连铸机双浇次共存控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及冶金领域连铸机生产工艺的控制方法，是一种采用上装引锭杆的高效连铸机双浇次共存控制方法，至少在第1个和最后一个扇形段内侧设有编码器，扇形段的驱动辊的中心与结晶器上沿之间的距离定义为Ln，前浇次出尾坯长度Ltail为前浇次铸坯尾部与结晶器上沿之间的弧线距离，后浇次铸坯的长度Lcast为后浇次铸坯头部与结晶器上沿之间的距离，周期计算Ltail和Lcast的实际值，并与前后浇次区域各扇形段的驱动辊所处物理位置Ln为目标值进行比较，自动判断完成扇形段驱动辊自动分区(速度、打开和压下状态切换等)，来达到双浇次共存的控制。这样，不必等待前一个旧浇次完全结束，就可以进行提前开始新浇次生产，有效节约了时间，很好地保障了连铸机连续高效的生产。

Description

采用上装引锭杆的高效连铸机双浇次共存控制方法

技术领域

本发明涉及冶金领域连铸机生产工艺的控制方法，具体的说是一种采用上装引锭杆的高效连铸机双浇次共存控制方法。

背景技术

在钢铁生产企业，连铸机的生产效率是一个衡量参数，连铸机生产效率提高可提高设备利用率，促进设备装置和控制技术的改进与优化。较常见的提高连铸机效率的方式有：提高浇注速度或采用上装引锭杆方式缩短浇铸准备时间。现有的采用上装引锭杆的高效连铸机浇铸工艺为：如图1所示，连铸机包括依次相连的结晶器21、弯曲段22和扇形段1-16，弯曲段22和扇形段1-16内侧都设有驱动辊i，扇形段1-16实现浇铸，由驱动辊液压缸h控制浇铸，引锭杆d从结晶器21、弯曲段22和扇形段1-16内穿过，用于引导铸坯；现有工艺新的浇次开始前，前浇次铸坯C的尾坯必须完全离开连铸机的最后一个扇形段16。随着市场的变化，连铸机生产的品种规格类型大幅度增加，很多情况下必须重开新的浇次才能满足品种和质量的要求。在这种情况下，尽可能短的浇次间隙时间，不但可以提高品种规格切换的自由度，还可以提高铸机产能。浇次间隙时间包括浇次间隙辅助时间和上装引锭杆时间。减少上装引锭杆时间，一般采用提高上装引锭杆速度来实现，目前上装引锭杆速度已经非常高了，再提高速度则设备损坏的概率就会大幅度增加，因而缩短上装引锭杆时间已经很不实现了。如果能缩短浇次间隙辅助时间，即旧浇次尾坯仍在连铸机内则提前开始新浇次生产，达到双浇次共存，则可提高连铸机的生产效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术存在的缺点，提出一种采用上装引锭杆的高效连铸机双浇次共存控制方法，可以在前一个旧浇次仍在连铸机内进行的情况下就可提前开始新浇次生产，缩短浇次间隙辅助时间，达到双浇次共存，提高连铸机的生产效率。

本发明解决以上技术问题的技术方案是：

采用上装引锭杆的高效连铸机双浇次共存控制方法，高效连铸机包括依次串联的结晶器、弯曲段和n个扇形段，n为≥10的整数，弯曲段和扇形段内侧都设有驱动辊，扇形段上设有驱动辊液压缸，引锭杆从结晶器、弯曲段和扇形段内穿过；至少在第1和最后一个扇形段内侧设有编码器，所述编码器安装在扇形段的驱动辊驱动电机的输出轴上，与驱动电机同轴同步旋转，所述控制的步骤如下：

(1)将整个扇形段分为前浇次区域和后浇次区域，所述前浇次区域为前浇次铸坯所处的扇形段，所述后浇次区域为前浇次区域之前的扇形段，在前浇次区域内，扇形段的驱动辊液压缸处于热坯压力压下的状态，前浇次铸坯以出坯速度Vtail移动出坯；

(2)前浇次铸坯尾部至少离开第5个扇形段时，后浇次铸坯由引锭杆带动进扇形段，后浇次区域内扇形段的驱动辊液压缸处于热坯压力压下的状态，后浇次铸坯以浇注速度Vcast浇注移动，后浇次铸坯e浇注速度Vcast小于前浇次铸坯出坯速度Vtail；

(3)通过最后一个扇形段内侧的编码器计算得到前浇次出尾坯长度Ltail，前浇次出尾坯长度Ltail为前浇次铸坯尾部与结晶器上沿之间的弧线距离，当Ltail＞Ln1-ΔL时，前浇次铸坯尾部所位于的扇形段的驱动辊液压缸由热坯压力压下切换为打开状态，用于后浇次引锭杆通过，并将前浇次铸坯的出坯速度Vtail切换为Vcast，保持与后浇次铸坯相同的浇注速度，Ln1为前浇次铸坯尾部所位于的扇形段的驱动辊中心与结晶器上沿之间的弧线距离，ΔL＝Lseg/3，Lseg为一个扇形段的长度；

(4)通过第1个扇形段内侧的编码器计算得到后浇次铸坯长度Lcast，后浇次铸坯的长度Lcast为后浇次铸坯头部与结晶器上沿之间的距离，设后浇次铸坯和引锭杆长度之和为Lcast_db＝Lcast+Ldb，当Lcast_db＞Ln2+ΔL时，引锭杆头部所位于的扇形段的驱动辊液压缸由打开状态切换为冷坯压力压下状态，用于对引锭杆施加驱动力，Ln2为引锭杆d头部所位于的扇形段的驱动辊中心与结晶器上沿之间的弧线距离，ΔL＝Lseg/3，Lseg为一个扇形段的长度；

(5)当Lcast＞Ln3-ΔL时，后浇次铸坯头部所位于的扇形段的驱动辊液压缸由冷坯压力压下状态切换为打开状态，用于避让引锭杆头部和后浇次铸坯e的结合部位，Ln3为后浇次铸坯头部所位于的扇形段的驱动辊中心与结晶器上沿之间的弧线距离，ΔL＝Lseg/3，Lseg为一个扇形段的长度；

(6)当Lcast＞Ln3+ΔL时，后浇次铸坯头部所位于的扇形段的驱动辊液压缸由打开状态切换为热坯压力压下状态，用于对后浇次铸坯施加驱动力；

(7)当前浇次铸坯完全移出扇形段后，后浇次铸坯成为新的前浇次铸坯，新的后浇次铸坯由引锭杆带动准备进扇形段，并从步骤(2)开始循环。

前浇次出尾坯长度Ltail与后浇次铸坯长度Lcast的具体计算为：电机旋转一周编码器产生1024个脉冲，同时电机通过齿轮箱带动驱动辊旋转(1/传动比)周，其线位移为∏*直径/传动比，每个脉冲代表的线位移为∏*直径/传动比/1024，可通过采集编码器的脉冲数来计算出移动的线位移。

由于前浇次区域与后浇次区域的界限是动态变化的，周期计算Ltail和Lcast的实际值，并与前后浇次区域各扇形段的驱动辊所处物理位置Ln为目标值进行比较，自动判断完成扇形段驱动辊自动分区(速度、打开和压下状态切换等)，这样不必等待前一个旧浇次完全结束，就可以进行提前开始新浇次生产，有效节约了时间，很好地保障了连铸机连续高效的生产。

本发明进一步限定的技术方案是：

前述的采用上装引锭杆的高效连铸机双浇次共存控制方法，在整个控制过程中，设定引锭杆尾部和前浇次铸坯尾部之间的安全距离Lsafe为两个扇形段长度，连续监控定引锭杆尾部和前浇次铸坯尾部之间的距离，并与安全距离Lsafe做比较，具体按以下步骤进行比较：

①判断Ltail-Lcast_db是否≤Lsafe；

②若否，则保持后浇次区域的浇铸速度Vcast不变，返回步骤①；

③若是，则发出报警信息，并使后浇次区域的浇铸速度Vcast下降至设定值；

④判断Ltail-Lcast_db是否＞Lsafe；

⑤若否，则返回步骤③；

⑥若是，则解除报警，并使后浇次区域的浇铸速度Vcast恢复至原来的速度，结束此比较，重新开始新的比较。

这样，通过安全离的设置，控制过程中连续监控定引锭杆尾部和前浇次铸坯尾部之间的距离，并与安全距离做比较，保证了前后浇次不会碰撞，有效的保证生产的安全。

本发明的优点是：本发明的连铸机双浇次共存控制方法自动判断完成扇形段驱动辊自动分区，可以在前一个旧浇次仍在进行的情况下就能够开始后一个新浇次，从而缩短浇次间隙辅助时间，有效节约了时间，很好地保障了连铸机连续高效的生产，且安全可控。

附图说明

图1是本发明双浇次共存的铸坯初始状态示意图。

图2是本发明双浇次共存的铸坯运行状态示意图。

图3是本发明双浇次共存控制方法的流程图。

图4是本发明双浇次共存安全距离控制的流程图。

具体实施方式

实施例1

本实施例提出一种采用上装引锭杆的高效连铸机双浇次共存控制方法，在铸坯双浇次共存前的初始状态如图1所示，本案例扇形段总个数为16，设前浇次铸坯c尾部所处扇形段号为n(1，2，...16)，连铸机包括依次相连的结晶器21、弯曲段22和扇形段1-16，弯曲段22和扇形段1-16内侧都设有驱动辊i，扇形段1-16实现浇铸，由驱动辊液压缸h控制浇铸，引锭杆d从结晶器21、弯曲段22和扇形段1-16内穿过，用于引导铸坯；初始状时，前浇次铸坯c在前浇次区域内以出坯速度Vtail移动出坯，后引锭杆d位于后浇次区域内，后浇次铸坯e还没有进结晶器21。

本实施例在第1个扇形段1内侧设有编码器a，和最后一个扇形段16内侧设有编码器b，编码器安装在扇形段的驱动辊驱动电机的输出轴，与驱动电机同轴同步旋转。

双浇次共存的铸坯运行状态如图2所示，流程如图3所示，由于前浇次区域与后浇次区域的界限是动态变化的，所以本实施例的采用上装引锭杆的高效连铸机双浇次共存控制方法具体按以下步骤进行控制，自动判断完成扇形段驱动辊自动分区：

(1)将整个扇形段分为前浇次区域和后浇次区域，前浇次区域为前浇次铸坯所处的扇形段，后浇次区域为前浇次区域之前的扇形段，在前浇次区域内，扇形段6-16的驱动辊液压缸h处于热坯压力压下的状态，前浇次铸坯c以出坯速度Vtail移动出坯；

(2)前浇次铸坯c尾部离开第5个扇形段时，后浇次铸坯e由引锭杆d带动进扇形段，后浇次区域内扇形段的驱动辊液压缸h处于热坯压力压下的状态，后浇次铸坯e以浇注速度Vcast浇注移动，后浇次铸坯e浇注速度Vcast小于前浇次铸坯c出坯速度Vtail；

(3)通过最后一个扇形段16内侧的编码器计算得到前浇次出尾坯c长度Ltail，前浇次出尾坯c长度Ltail为前浇次铸坯c尾部与结晶器上沿之间的弧线距离，当Ltail＞Ln1-ΔL时，前浇次铸坯c尾部所位于的扇形段的驱动辊液压缸h由热坯压力压下切换为打开状态，用于后浇次引锭杆d通过，并将前浇次铸坯c的出坯速度Vtail切换为Vcast，保持与后浇次铸坯e相同的浇注速度，Ln1为前浇次铸坯c尾部所位于的扇形段的驱动辊中心与结晶器上沿之间的弧线距离，ΔL＝Lseg/3，所述Lseg为一个扇形段的长度；

(4)通过第1个扇形段1内侧的编码器计算得到后浇次铸坯e长度Lcast，后浇次铸坯e的长度Lcast为后浇次铸坯e头部与结晶器上沿之间的距离，设后浇次铸坯e和引锭杆d长度之和为Lcast_db＝Lcast+Ldb，当Lcast_db＞Ln2+ΔL时，引锭杆d头部所位于的扇形段的驱动辊液压缸h由打开状态切换为冷坯压力压下状态，用于对引锭杆d施加驱动力，Ln2为引锭杆d头部所位于的扇形段的驱动辊中心与结晶器上沿之间的弧线距离，所述ΔL＝Lseg/3，Lseg为一个扇形段的长度；

(5)当Lcast＞Ln3-ΔL时，后浇次铸坯e头部所位于的扇形段的驱动辊液压缸h由冷坯压力压下状态切换为打开状态，用于避让引锭杆头部和后浇次铸坯e的结合部位，Ln3为后浇次铸坯e头部所位于的扇形段的驱动辊中心与结晶器上沿之间的弧线距离，ΔL＝Lseg/3，所述Lseg为一个扇形段的长度；

(6)当Lcast＞Ln3+ΔL时，后浇次铸坯e头部所位于的扇形段的驱动辊液压缸h由打开状态切换为热坯压力压下状态，用于对后浇次铸坯e施加驱动力；

(7)当前浇次铸坯c完全移出扇形段后，后浇次铸坯e成为新的前浇次铸坯，新的后浇次铸坯由引锭杆d带动准备进扇形段，并从步骤(2)开始循环。。

前浇次出尾坯长度Ltail与后浇次铸坯长度Lcast的具体计算为：电机旋转一周编码器产生1024个脉冲，同时电机通过齿轮箱带动驱动辊旋转(1/传动比)周，其线位移为(∏*直径)/传动比，每个脉冲代表的线位移为(∏*直径)/传动比/1024，直径是驱动辊的直径，可通过采集编码器的脉冲数来计算出移动的线位移。

在整个控制过程中，设定引锭杆d尾部和前浇次铸坯c尾部之间的安全距离Lsafe为两个扇形段长度，连续监控定引锭杆d尾部和前浇次铸坯c尾部之间的距离，并与安全距离Lsafe做比较，具体按以下步骤进行比较，流程如图4所示，：

①判断Ltail-Lcast_db是否≤Lsafe；

②若否，则保持后浇次区域的浇铸速度Vcast不变，返回步骤①；

③若是，则发出报警信息，并使后浇次区域的浇铸速度Vcast下降至设定值；

④判断Ltail-Lcast_db是否＞Lsafe；

⑤若否，则返回步骤③；

⑥若是，则解除报警，并使后浇次区域的浇铸速度Vcast恢复至原来的速度，结束此比较，重新开始新的比较。

这样，引锭杆d尾部和前浇次铸坯c尾部之间的距离连续被监控，并与安全距离Lsafe做比较：当等于或小于Lsafe时控制系统发出报警信息，并使后浇次区域的浇铸速度Vcast降至预先设定值。待再次大于Lsafe时报警解除，确认后可自动恢复至原来的速度。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (2)

1.采用上装引锭杆的高效连铸机双浇次共存控制方法，所述高效连铸机包括依次串联的结晶器、弯曲段和n个扇形段，n为≥10的整数，所述弯曲段和扇形段内侧设有驱动辊，扇形段上设有驱动辊液压缸，引锭杆从结晶器、弯曲段和扇形段内穿过；其特征在于：

至少在第1和最后一个扇形段内侧设有编码器，所述编码器安装在扇形段的驱动辊驱动电机的输出轴上，与驱动电机同轴同步旋转，所述控制的步骤如下：

(1)将所述扇形段分为前浇次区域和后浇次区域，所述前浇次区域为前浇次铸坯所处的扇形段，所述后浇次区域为前浇次区域之前的扇形段，在前浇次区域内，扇形段的驱动辊液压缸处于热坯压力压下的状态，前浇次铸坯以出坯速度Vtail移动出坯；

(2)前浇次铸坯尾部至少离开第5个扇形段时，后浇次铸坯由引锭杆带动进入扇形段，后浇次区域内扇形段的驱动辊液压缸处于热坯压力压下的状态，后浇次铸坯以浇注速度Vcast浇注移动，所述后浇次铸坯浇注速度Vcast小于前浇次铸坯出坯速度Vtail；

(3)通过最后一个扇形段内侧的编码器计算得到前浇次出尾坯长度Ltail，所述前浇次出尾坯长度Ltail为前浇次铸坯尾部与结晶器上沿之间的弧线距离，当Ltail＞Ln1-ΔL时，前浇次铸坯尾部所位于的扇形段的驱动辊液压缸由热坯压力压下切换为打开状态，用于后浇次引锭杆通过，并将前浇次铸坯的出坯速度Vtail切换为Vcast，保持与后浇次铸坯相同的浇注速度，所述Ln1为前浇次铸坯尾部所位于的扇形段的驱动辊中心与结晶器上沿之间的弧线距离，所述ΔL＝Lseg/3，所述Lseg为一个扇形段的长度；

(4)通过第1个扇形段内侧的编码器计算得到后浇次铸坯长度Lcast，所述后浇次铸坯的长度Lcast为后浇次铸坯头部与结晶器上沿之间的距离，设后浇次铸坯和引锭杆长度之和为Lcast_db＝Lcast+Ldb，当Lcast_db＞Ln2+ΔL时，引锭杆头部所位于的扇形段的驱动辊液压缸由打开状态切换为冷坯压力压下状态，用于对引锭杆施加驱动力，所述Ln2为引锭杆头部所位于的扇形段的驱动辊中心与结晶器上沿之间的弧线距离，所述ΔL＝Lseg/3，所述Lseg为一个扇形段的长度；

(5)当Lcast＞Ln3-ΔL时，后浇次铸坯头部所位于的扇形段的驱动辊液压缸由冷坯压力压下状态切换为打开状态，用于避让引锭杆头部和后浇次铸坯的结合部位，所述Ln3为后浇次铸坯头部所位于的扇形段的驱动辊中心与结晶器上沿之间的弧线距离，所述ΔL＝Lseg/3，所述Lseg为一个扇形段的长度；

(6)当Lcast＞Ln3+ΔL时，后浇次铸坯头部所位于的扇形段的驱动辊液压缸由打开状态切换为热坯压力压下状态，用于对后浇次铸坯施加驱动力；

(7)当前浇次铸坯完全移出扇形段后，所述后浇次铸坯成为新的前浇次铸坯，新的后浇次铸坯由引锭杆带动准备进扇形段，并从步骤(2)开始循环。

2.如权利要求1所述的采用上装引锭杆的高效连铸机双浇次共存控制方法，其特征在于：在整个控制过程中，设定引锭杆尾部和前浇次铸坯尾部之间的安全距离Lsafe为两个扇形段长度，连续监控定引锭杆尾部和前浇次铸坯尾部之间的距离，并与安全距离Lsafe做比较，具体按以下步骤进行比较：

①判断Ltail-Lcast_db是否≤Lsafe；

②若否，则保持后浇次区域的浇铸速度Vcast不变，返回步骤①；

③若是，则发出报警信息，并使后浇次区域的浇铸速度Vcast下降至设定值；

④判断Ltail-Lcast_db是否＞Lsafe；

⑤若否，则返回步骤③；

⑥若是，则解除报警，并使后浇次区域的浇铸速度Vcast恢复至原来的速度，结束此比较，重新开始新的比较。

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