CN103878334A

CN103878334A - 一种插入式连铸机自动开浇控制方法

Info

Publication number: CN103878334A
Application number: CN201210563491.1A
Authority: CN
Inventors: 杨建华; 朱杰; 张菊华; 范英同
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2032-12-21
Also published as: CN103878334B

Abstract

一种插入式连铸机自动开浇控制方法，首先自动开浇控制系统判断自动开浇条件；如上述条件同时成立，自动开浇控制系统内部的板坯浇注长度的计长器自动赋予一个定值；同时铸流初始设定拉速；当中间包内钢水达到正常高度后，由人工判断并打开塞棒，浇注开始，操作人员根据钢流情况和中控读秒时间控制塞棒高度，使结晶器内钢水平稳上涨；根据结晶器液面检测得到的不同高度，自动开浇控制系统赋予液面控制系统滑板不同开度，同时发送指令给吹氩集成系统，调用三种氩气模式。本发明对开浇过程各个环节的氩气控制实施连锁，保证开浇的成功率和开浇控制的稳定性，以此提高开浇过程中铸坯的质量，防止各类开浇事故的发生。

Description

一种插入式连铸机自动开浇控制方法

技术领域

本发明属于连铸技术，特别涉及一种插入式连铸机自动开浇控制方法，用于塞棒和滑板双控流系统中实现连铸机自动开浇和中间包更换连浇过程中的开浇过程控制，防止在开浇和自动控制过程中结晶器液面波动过大，氩气控制不良等造成的铸坯质量问题和生产事故的发生。

背景技术

连铸生产过程中，开浇和中间包更换等作业是比较复杂且对连铸生产事故和铸坯质量影响最大的过程之一。炼钢连铸单元发生在开浇和中间包更换过程中的漏钢、溢钢事故占总的漏钢和溢钢事故中的70％和50％以上，主要原因是开浇和中间包更换过程的不稳定性，具体表现在开浇作业液面手动控制，在手动控制切换到自动控制的过程中，因为液面设定变更、氩气控制环节多、保护渣熔融层厚度偏薄等等，操作工手忙脚乱，容易出错，而这些不稳定因素对铸坯头部的质量控制的影响更是无法统计。

炼钢连铸单元的两台连铸机的结晶器控流方式都为塞棒和滑板双控流，钢水从中间包到结晶器的浇注可由塞棒和滑板进行控制，其中塞棒主要用于开浇、中间包更换、异钢种插铁板、终浇以及异常作业过程中的断流、控流；而滑板系统用于正常浇注过程中的自动控制。

正常浇注时，塞棒被固定在一个特定的开度，根据结晶器液面检测器检测实际液面高度，用液压伺服阀控制滑板的开度实施液面自动控制。

随着连铸装备和工艺的发展，自动开浇系统在连铸生产中的引用逐渐成为一种趋势。

所谓连铸自动开浇在不同的铸机上因设备配置的不同而存在较大的差异，塞棒和滑板双控流配置下原有的自动开浇工艺基本的原理如下(参见图1)：

原有的自动开浇控制系统程序作为连铸铸造主干程序的一个部分，只能在一个浇次(cast)开浇时使用。其流程为：在铸机铸造方式下，铸流选择自动开浇模式，拉速手动设定到某个值，中间包滑板选择半自动，滑板开度自动到达一个设定开度S10(电气设定值，一般在75～85％)；

当中间包内的钢水到达一定的高度(根据中间包大小和防止卷渣发生的临界高度计算)后，人工打开塞棒，钢流进入结晶器；

人工确认出苗后自动开浇计时开始，滑板开度调整到根据结晶器断面设定的一个开度S20(电气设定值，一般在15～25％)；

当结晶器内的钢液面高度到达液面计能够检测到的高度(或稍后)时，系统根据液面计检测到的钢液面上升速度和自动开浇设定的最短时间限制(从出苗到开始拉矫的时间必须大于该时间限制，一般为40～60秒)控制滑板开度S30；

当钢液面到达开始拉矫的高度后，铸流以一定的初始速度开始拉矫，同时，结晶器液面继续往上涨到系统设定的控制高度。此时，滑板根据结晶器液面平稳的要求进行自动控制，塞棒可以固定；

当铸机的拉矫长度达到铸坯的头部完全出结晶器下口后，升速开始，当按照一定的速率升速到设定拉速后自动开浇结束。

在整个自动开浇过程中，如果因为某个条件不满足，系统自动切换到手动开浇模式；如果在过程中因某些额外的原因，操作人员需要中断程序，并切换到手动开浇控制；在整个过程中氩气的控制与调整都需要人工手动操作。

这种自动开浇设备配置和工艺控制方法虽然在一定程度上缓解了开浇过程中操作工的忙乱以及人为干预对整个开浇过程和铸坯头部质量控制的影响，基本消除了开浇过程中结晶器液面控制由手动切换到自动时的不稳定因素，但仍然存在如下缺陷：

1、这种方式的控制程序被安装在系统的主干程序中，只能用于一个连铸浇次第一炉的开浇过程中，不能应用于这个浇次中中间包更换等作业，而对于不断通过中间包更换进行连续浇注的铸机来说，意义不是最大，在中间包更换过程中容易发生的事故和大量的质量异常问题无法通过自动开浇系统的应用予以避免。

2、原有的自动开浇系统依赖的条件比较多，成功与否的关键是必须同时满足两个条件：①从出苗到拉矫开始的的时间大于系统设定的最短时间，②钢液面在结晶器内上升到系统设定的高度。在控制并满足这两个条件的诸多环节中实际存在很多不稳定和不确定因素，例如滑板开度值的准确性、氩气流量问题等等，人为干预的频率较高，发生自动开浇控制失败的次数也比较多；

3、在整个开浇过程中仅仅通过滑板的开度来控制通钢量，而对整个过程中另外一个重要因素——氩气的控制还是依靠人工调整或不进行控制。开浇的过程中因为通钢量小，滑板控制开度也相应较小，不同的氩气量既影响了结晶器液面的上涨速度和平稳度，又造成了开浇初期因为保护渣的熔融层比较薄而造成的铸坯夹渣缺陷甚至断渣粘结事故；同时，在滑板开度较小的情况下，氩气的不匹配容易导致中滑板内结冷钢，而影响后续浇注的安全和液面精度控制。

近年来，连铸自动化浇注被提到越来越重要的位置，作为自动化浇注的基本功能之一，国内外很多企业的连铸机都开始配备自动开浇功能。但各种自动开浇功能的设置和工艺控制方法都没有解决上述这几个常见的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种插入式连铸机自动开浇控制方法，使连铸自动开浇在塞棒和滑板双控流系统中做到开浇以及中间包更换后、异钢种停车插铁板连浇、各种异常停车后的再开浇过程中都使用同样的控制方法实现自动开浇，同时对开浇过程各个环节的氩气控制实施连锁，保证开浇的成功率和开浇控制的稳定性，以此提高开浇过程中铸坯的质量，防止各类开浇事故的发生。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种插入式连铸机自动开浇控制方法，包括如下步骤：

1)浇注开始；

2)自动开浇控制系统判断自动开浇条件为：①铸流自动控制流程处于“铸造方式”下；②铸机的实际拉速为V1＝0m/min；③结晶器实际液位低于液面计最低检测位置，即液面计检测高度显示L1＝0；④滑板控制为半自动方式，即滑板的初始开度S1为一个定值，设置为80～100％；

3)如上述条件同时成立，自动开浇控制系统内部的板坯浇注长度的计长器自动赋予一个定值LC1，LC1＝0.4～0.6m，其为根据结晶器长度给定，并根据铸流随后的实际浇注长度开始计长；同时铸流的初始设定拉速为V2，V2＝0.35m/min～0.4m/min；

4)如自动开浇条件不成立，则自动退回手动开浇模式，并显示异常；如在整个自动开浇过程中人为终止程序，则本次自动开浇程序结束，进入手动开浇模式；

5)当中间包内钢水达到正常高度后，由人工判断并打开塞棒，浇注开始，操作人员根据钢流情况和中控读秒时间控制塞棒高度，使结晶器内钢水平稳上涨；

6)当结晶器液面检测高度到达L2，0＜L2＜40mm，自动开浇控制系统赋予液面控制系统滑板开度为S2，S2为定值，S2＝50％～80％；同时发送指令给吹氩集成系统，调用氩气模式一，氩气流量为：上水口氩气流量为5升/分钟～12升/分钟，滑板氩气流量为4升/分钟～10升/分钟，氩封氩气流量为50升/分钟～100升/分钟；

7)当结晶器液面检测高度到达L3时，60mm＜L3＜70mm，自动开浇控制系统赋予液面控制系统滑板开度为S3，S3为定值，S3＝35％～50％；铸流以拉速V2开始拉矫，此时操作工将塞棒固定；

8)当结晶器液面检测高度到达L4时，75mm＜L4＜90mm，滑板控制方式自动从半自动方式切换到自动方式；

9)当自动开浇控制系统内部的板坯浇注长度的计长器计长LC2+LC1≥L_MD，L_MD为结晶器高度，mm，LC2为从开始拉坯到当前板坯移动长度，mm；铸流以加速度A1开始自动升速，A1＝0.1m/min²～0.8m/min2；

10)当铸流拉速达到V3时，V3＝0.4m/min～0.6m/min，自动开浇系统发送指令给吹氩集成系统，调用氩气模式二，氩气流量为：上水口氩气流量为10升/分钟～15升/分钟，滑板氩气流量为4升/分钟～7升/分钟，氩封氩气流量为50升/分钟～100升/分钟；

11)当铸流的实际拉速V＝V′，V′为自动开浇系统设定的拉速目标值，该拉速目标值为0～铸机最高浇铸速度，发送指令给吹氩集成系统，调用氩气模式三，氩气流量为：上水口氩气流量为6升/分钟～10升/分钟，滑板氩气流量为4升/分钟～8升/分钟，氩封氩气流量为50升/分钟～100升/分钟；

12)自动开浇程序运行结束。

进一步，所述的开浇包含正常开浇、或中间包更换后、或异钢种插铁板后、或异常停车后的开浇。

连铸开浇以及中间包更换、异钢种插铁板连浇、异常处理后的再开浇中最容易出错的环节是手动塞棒控流向滑板自动控流的转换过程，以及从开浇到正常浇注过程中氩气流量与结晶器液面控制的匹配以及相关的调整。控制方式从手动切换到自动时结晶器液面一般都会有较大大幅度的波动；原本滑板全开、塞棒控流，大部分氩气流到结晶器内，切换到自动时，塞棒被向上提升并固定，滑板关小并实施控流，使大部分氩气向上吹入到中间包内，结晶器内的钢液面状态会突然改变，而此时保护渣的熔融层还没有正常形成，特别在中间包更换等作业时比较容易出现粘结事故或铸坯夹渣等质量事故。

原有的自动开浇控制系统可以实现开浇第一炉液面控制的稳定过渡。按照这种方式，一旦钢流正常确认“出苗”后，塞棒即可以固定。但由于没有氩气控制方面的配合，在自动开浇过程中液面状态和开浇保持时间受氩气等方面的干扰，差异性很大；而出苗后直接用滑板控流，由于通钢量比较小，开浇时的钢水温度较低，很容易在中滑板上结冷钢，对后续的浇注产生严重的影响，另外，这种开浇方式不能用于连铸生产过程中次数更多、影响更大的中间包更换、异钢种插铁板后等发生的再开浇过程。

为消除不稳定因素对连铸开浇的干扰，保证自动开浇的成功率，完善自动开浇程序与吹氩流量控制的连锁，同时达到连铸开浇、异钢种插铁板、中间包更换过程、甚至是红牌和异常停车后再开始浇注都能使用这个自动开浇模式，以提高这些环节浇注过程中的铸坯质量(控制液面波动，防止铸坯夹渣)，防止因人为控制误差造成的控制缺陷，同时，结合现有的设备、工艺和未来发展方向(结晶器控流方式由滑板控流逐步趋向用塞棒控流)，本发明提供了一种自动开浇控制方法。

在本发明插入式自动开浇控制方法中：

铸造方式：铸机运行方式“准备”、“插入”、“保持”、“铸造”、“引拔”中的一种，是指符合浇注条件的铸机浇注模式；

滑板半自动方式：是中间包滑板控制方式手动、半自动、自动中的一种，在这种方式下，滑板开度为电气设定定值，与结晶器液面的高低无关；

结晶器液面高度：L1，液面初始高度，该高度在液面检测器的检测范围之外；L2，开浇后液面上升到检测器检测的一个定值高度，通过电气设定并在自动开浇过程中与仪表检测值进行不断比较，到达该值后给出一个指令；L3，在检测到第一个液面高度后液面继续上升到检测器检测的又一个定值高度，通过电气设定并在自动开浇过程中与仪表检测值进行不断比较，到达该值后给出一个指令；L4，结晶器液面自动控制的仪表设定高度，由人工设定，到达这个高度后，液面开始自动控制并在一定范围内保持该液面高度；四个参数之间的关系为：L1＜L2＜L3＜L4；

拉坯长度：LC1，自动开浇控制系统PLC的程序设定初始值，该长度一般表示结晶器内引锭头或铸坯离结晶器上口的实际长度；LC2：自动开浇控制系统PLC内部计长器检测长度，即根据拉坯速度和时间得到的在自动开浇开始后铸坯浇注长度；L_MD：为结晶器长度，是一个定值，一般指从结晶器弯月面位置到结晶器足辊中心位置的距离；三个参数之间的关系为LC1+LC2＝L_MD。

铸流拉速：V1：自动开浇控制系统初始拉速，作为判断是否满足自动开浇的一个依据，一般该拉速为0；V2：自动开浇控制系统设定的一个起步速度，当条件满足后，铸流的拉坯速度从0直接上升到该速度开始拉坯；V3：自动开浇系统设定的一个拉速比较值，该参数与铸流的实际拉速进行比较，当拉速等于这个设定值时，自动开浇控制系统发送一个指令给吹氩集成系统PLC；V′为自动开浇系统的一个设定值，当实际拉速与该设定值相等时，自动开浇控制系统发送一个指令给吹氩集成系统PLC，同时，自动开浇程序运行结束，四个拉速参数的关系为：V1＜V2＜V3＜V′。

滑板开度值：S1：自动开浇控制系统中设定的一个中间包滑板半自动方式下的一个开度值，为防止开浇过程中浇注通道内结冷钢，该滑板开度要求80％～100％；S2、S3：分别为自动开浇控制系统中设定的中间包滑板半自动方式下的开度值，这两个值用于逐步缩小滑板开度，是指逐渐趋近于自动液面自动控制时的滑板开度需要，防止液面控制自动后滑板的大幅度震荡，保证液面和控制方式的平稳过渡；三个滑板开度之间的关系为：S1＞S2＞S3。

氩气流量控制有三种模式，均为吹氩集成系统设置的参数，用于配合结晶器内的通钢量和滑板开度，保证自动开浇过程中液面控制和浇注通道防结堵的需要。

加速度A1，为自动开浇控制系统中设定的一个参数，用于控制铸流拉矫速度的上升。

本发明插入式自动开浇控制与原有的自动开浇控制方法差别在于：

1.原有的自动开浇控制方法只控制滑板，不控制氩气；本发明在插入式自动开浇PLC与连铸主干控制程序、液面检测与控制系统DCS和吹氩集成系统之间建立了通讯联络；通过通讯和连锁关系，实现各个环节氩气的定量化，杜绝了因氩气量不合适等原因造成的质量缺陷和异常事故发生。

2.原有的自动开浇控制系统在开浇初期滑板的开度很小，容易发生结冷钢等开浇异常或开浇失败，而本发明插入式自动开浇利用了塞棒控流的优势，在开浇初期滑板的开度大，不容易结冷钢，自动开浇成功率高；

3.原有的自动开浇控制系统在进行过程中，氩气控制需要由人工根据液面状态进行不断的调整，但本发明实现了氩气的连锁、定量控制；

4.原有的自动开浇控制必须同时满足从开浇到起步的时间条件以及液面高度到达目标设定高度条件，而本发明只根据液面高度进行铸流起步的控制。

本发明的有益效果是：

本发明针对塞棒和滑板双控流系统连铸机的手动开浇和原有的自动开浇过程中存在的问题以及这些问题对铸坯产品质量和在开浇过程中容易发生的各类事故的原因，设计了自动开浇控制方法，通过这些工艺控制方案的实施，大幅度提高了自动开浇的利用率和成功率，确保了开浇过程中结晶器钢液面的稳定性，从而为改善各种连铸开浇过程中板坯的质量、减少开浇过程的异常提供了有力的支撑，也为连铸机自动浇注打下了基础。

附图说明

图1为原有自动开浇系统的工艺流程图。

图2为本发明插入式自动开浇工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

参见图2，本发明的插入式连铸机自动开浇控制方法，包括如下步骤：

1)浇注开始；

9)当自动开浇控制系统内部的板坯浇注长度的计长器计长LC2+LC1≥L_MD，L_MD为结晶器高度，mm，LC2为从开始拉坯到当前板坯移动长度，mm；铸流以加速度A1开始自动升速，A1＝0.1m/min2～0.8m/min²；

12)自动开浇程序运行结束。

实施例1

确认铸机处于铸造方式下，铸机的实际拉速为0m/min，结晶器液位检测显示为0，滑板控制方式选择为半自动方式，滑板开度为100％。

当满足上述4个条件时，自动开浇开始，自动开浇控制系统计长为0.6m，铸流设定目标拉速为0.8m/min，铸流初始速度V1＝0.35m/min。

当中间包内钢水达到一定高度后，由人工判断并打开塞棒，浇注开始，操作人员根据钢流情况和中控读秒时间控制结晶器内钢水平稳上涨。

当结晶器液面检测高度＝10mm时，自动开浇控制系统赋予滑板开度为60％，同时发送一个信指令给吹氩集成系统PLC，调用系统氩气模式一进行氩气流量控制。

当结晶器内钢液面检测高度＝60mm时，自动开浇控制系统赋予滑板开度为40％，铸机起步，拉速为0.35m/min，塞棒固定。

当结晶器液面检测高度＝70mm时，滑板控制由半自动方式自动切换为自动方式。

当自动开浇控制系统PLC的计长器≥1.2m时，铸流以0.2m/min²的加速度开始升速。

当铸流拉速VC≥0.5m/min时，发送指令给吹氩集成系统PLC，调用氩气模式二。

当铸流的拉速＝0.8m/min时，自动开浇控制系统发送指令给吹氩集成系统PLC，调用氩气模式三，自动开浇程序结束。

实施例2

确认铸机处于铸造方式下，铸机的实际拉速为0m/min，结晶器液位检测显示为0，滑板控制方式选择为半自动方式，滑板开度为80％。

当满足上述4个条件时，自动开浇开始，自动开浇控制系统PLC计长为0.5m，铸流设定目标拉速为1.2m/min，铸流初始速度V1＝0.4m/min。

当结晶器液面检测高度＝20mm时，自动开浇控制系统赋予滑板开度为50％，同时发送一个信指令给吹氩集成系统PLC，调用系统氩气模式一进行氩气流量控制。

当结晶器内钢液面检测高度＝70mm时，自动开浇控制系统赋予滑板开度为35％，铸机起步，拉速为0.4m/min，塞棒固定。

当结晶器液面检测高度＝80mm时，滑板控制由半自动方式自动切换为自动方式。

当自动开浇控制系统PLC的计长器≥1.1m时，铸流以0.15m/min²的加速度开始升速。

当铸流拉速≥0.6m/min时，发送指令给吹氩集成系统PLC，调用氩气模式二。

当铸流的拉速＝1.2m/min时，自动开浇控制系统发送指令给吹氩集成系统PLC，调用氩气模式三，自动开浇程序结束。

本发明通过自动开浇控制方法的创新，克服了手动开浇和原有自动开浇方式在铸坯质量控制方面的不足，特别是原有自动开浇在开浇初期滑板开度偏小，容易结死，氩气流量需要人工调整，容易遗忘或调整失误等，使连铸自动开浇在塞棒和滑板双控流系统中做到开浇以及中间包更换后、异钢种停车插铁板连浇、各种异常停车后的再开浇过程中都使用同样的控制方法实现自动开浇，同时对开浇过程各个环节的氩气控制实施连锁，保证开浇的成功率和开浇控制的稳定性，以此提高开浇过程中铸坯的质量，防止各类开浇事故的发生。

Claims

1.一种插入式连铸机自动开浇控制方法，包括如下步骤：

1)浇注开始；

4)如自动开浇条件不成立，则自动退回手动开浇模式，并显示异常；

如在整个自动开浇过程中人为终止程序，则本次自动开浇程序结束，进入手动开浇模式；

6)当结晶器液面检测高度到达L2，0＜L2＜40mm，自动开浇控制系统赋予液面控制系统滑板开度为S2，S2为定值，S2＝50％～80％；同时发送指令给吹氩集成系统，调用氩气模式一，氩气流量：上水口氩气流量为5升/分钟～12升/分钟，滑板氩气流量为4升/分钟～10升/分钟，氩封氩气流量为50升/分钟～100升/分钟；

9)当自动开浇控制系统内部的板坯浇注长度的计长器计长LC2+LC1≥L_MD，L_MD为结晶器高度，mm，LC2为从开始拉坯到当前板坯移动长度，mm；铸流以加速度A1开始自动升速，A1＝0.1m²/分钟～0.8m²/分钟；

12)自动开浇程序运行结束。

2.如权利要求1所述的插入式连铸机自动开浇控制方法，其特征是，所述的开浇包含正常开浇、或中间包更换后、或异钢种插铁板后、或异常停车后的开浇。