CN107052291A - 一种连铸用二冷水动态配水系统及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种炼钢企业连铸用二冷水动态配水系统及工艺，在现有二冷水配水系统基础上在中间包上安装连续测温仪，在现场安装环境测温仪，在二冷水供水主管道上安装二冷水测温仪，将三个测温值T1、T2和T3与铸坯拉速测得值V、三路二冷水流量测得值Q1、Q2、Q3一起经模数转换HX输入到PLC的数据输入端，PLC输出端经总线Can连接调节阀的电控机构，PLC通过差值运算，调整调节阀的开度，控制二冷水的流量。本发明极大地改善了以往配水方式存在的不足，综合考虑了二冷段配水的多方面影响因素，包括环境温度、二冷水温度、钢水过热度及拉速，并设定合理的输出系数及水量调整值。

Description

一种连铸用二冷水动态配水系统及工艺

一、技术领域

本发明涉及钢铁企业连铸技术，具体涉及一种二冷水配水系统。

二、背景技术

二冷水的主要作用是为连铸二冷段提供生产过程中所需要的冷却水，连铸二冷配水控制直接影响连铸机生产率的高低以及铸坯质量的好坏,是实现铸坯优质高产的重要环节。

目前市面主要的二冷水配水方式分为两种，一种是按照设定好的参数进行配水，此种方式不够灵活，过于死板，无法根据拉坯变化情况提供相应的水量；另一种是根据拉坯速度参数变化进行水量调节，较第一种方式有一定的提高，但仍存在不足，主要是拉坯过程涉及影响因素较多，比方说钢水温度、二冷水温度、环境温度，所以仅仅考虑拉速进行水量调节是不全面的，效果也不理想，铸坯质量得不到保证。

三、发明内容

本发明的目的是提供一种连铸用二冷水动态配水系统及工艺，通过检测并分析钢水温度、二冷水温度、环境温度、拉速等综合因素，给出最佳的二冷水配水方式，达到提高铸坯质量、实现铸坯优质高产的效果。

本发明采用的技术方案是：连铸用二冷水动态配水系统，包括中间包、结晶器、铸坯、二冷水供水管道、喷嘴、调节阀、可编程逻辑控制器PLC及电控机构，二冷水供水主管道在切断阀后分为三路，各路均安装有压力计、调节阀、流量计和喷嘴，调节阀上有电控机构，二冷水通过管路上各装置后经喷嘴对由结晶器拉出的铸坯进行喷水冷却；交流电源经直流稳压系统给PLC供电，PLC与操作显示台通过RS485通讯连接，本发明在中间包上安装有连续测温仪，在现场安装有环境测温仪，在二冷水供水主管道上安装有二冷水测温仪，连续测温仪测得温度值T1、环境测温仪测得温度值T2和二冷水测温仪测得温度值T3与铸坯拉速测得值V、三路二冷水流量测得值Q1、Q2、Q3一起经模数转换HX输入到PLC的数据输入端，PLC综合各输入信息后进行差值运算，给出执行指令，输出端经总线Can连接调节阀的电控机构，调整调节阀的开度，控制二冷水的流量。

本发明根据现场实际工作经验针对此类问题进行分析和研究，设计出一套连铸用二冷水动态配水系统及工艺。

工作原理：

设钢水过热度为T1, 环境温度为T2,二冷水水温为T3。Hx采集现场值并转换计算，AD_X为PLC可计算用值。

中间包11内注入钢水开始浇注，连续测温仪12对钢水测温，输出过热度参数T1供PLC运算，钢水经过结晶器10，凝固形成铸坯9向下行走，拉速为V,拉速V供给PLC；

环境温度T2监测后由操作显示台输入，供给PLC。

二冷水流经管道3，依次经过测温仪1，温度为T3，采集反馈供给PLC，然后经过切断阀2，之后从上到下分为三段，分别为1、2、3段，各段并联，均配有压力计4、电控机构5、调节阀6、流量计7，其中7上连接线采集转换各段不同流量值供PLC运算，二冷水最后通过喷嘴8流出，对铸坯9进行喷淋冷却；

PLC接收来自测温仪1的二冷水水温T3，环境温度T2，钢水过热度T1、拉坯速度V、三段冷却水量的值Q1、Q2、Q3，经可用计算值转换，即Hx-AD_X,实现PLC逻辑运算，H1-H7可用，H8为预留，运算后送出阀门开度调整信号Y，电控机构5接受相应的信号Y₁、Y₂、Y₃后调整调节阀6的开度，调整二冷水水量，随着进入PLC的参数不断变化，喷水量随之不断调整，实现闭环控制，达到二冷水动态配水的目的。

总水量公式为Q_总=Q_V+ Q_{钢水过热度}+Q_环境温度+ Q_{二冷水温，}二冷系统分为三段喷淋，即Q_总=Q₁+ Q₂+ Q₃，Q₁₌ Q_1v+ Q_{1钢水过热度}+ Q_{1环境温度}+ Q_{1二冷水温}，Q₂₌ Q_2v+ Q_{2钢水过热度}+ Q_{2环境温度}+ Q_{2二冷水温}，Q₃₌ Q_3v+Q_{3钢水过热度}+ Q_{3环境温度}+ Q_{3二冷水温}

Ⅰ.Q_v为拉速因素引起的水量变化，由于是三段喷淋,即Q_v=Q_1v+ Q_2v+ Q_3v

Q_1v=a₁v²+b₁v+c₁；Q_2v=a₂v²+b₂v+c₂；Q_3v=a₃v²+b₃v+c₃；其中：a、b、c为系数，V为拉速（m/min）；初始参数分别为a₁=1.2、b₁=4.5、c₁=2；a₂=1.3、b₂=5、c₂=1.5；a₃=0.5、b₃=0.8、c₃=0.5。

Ⅱ.钢水过热度T1=钢水浇注温度T_浇-钢水液相线温度T_液，分三种条件设定水量变化。

（1）Q_{钢水过热度}=0 ，0℃≤T1≤25℃为正常过热度区间，不对总水量产生影响；

（2）Q_{钢水过热度}=0.5%/℃·Q_V。（适用条件：25℃＜T1≤50℃）；

（3）Q_{钢水过热度}=0.8%/℃·Q_V。（适用条件：_；T1＞50℃）。

Ⅲ.Q_{环境温度，}依据不同的温度区间设定三种条件水量变化。

（1） Q_环境温度=0_， -20℃＜T2≤25℃为无调节区间，不对总水量产生影响；

（2） Q_环境温度=-0.2%/℃·Q_V，（适用条件：T2≤-20℃）；

（3） Q_环境温度=0.2%/℃·Q_V，（适用条件：T2＞25℃）。

Ⅳ. Q_{二冷水温，}依据不同的温度区间设定三种条件水量变化。

（1） Q_二冷水温=0，20℃＜T3≤35℃为正常水温区间，不对总水量产生影响；

（2） Q_二冷水温=-0.5%/℃·Q_V，（适用条件：T3≤20℃）；

（3） Q_二冷水温=0.6%/℃·Q_V。（适用条件：T3＞35℃）。

PLC依据给定值和测得值进行差值运算，差值若为0，则输出给定值流量Q_总，若差值不为0。则调整阀门开度——修正流量，直到差值为0，输出给定值流量Q_总。

系统运行时，操作显示台电脑可以实时监控各温度及水量参数变化，生产时对铸坯进行低倍切片取样，通过对累积数据进行分析，以此优化调整拉速相关参数（a、b、c系数值）及Q_{二冷水温、}Q_{环境温度、}Q_{钢水过热度}输出比值）。

对比现有技术，本发明具有以下特点：

1、本发明极大地改善了以往的固定水量配水或者只靠拉速波动改变水量的单一配水方式存在的不足，综合考虑了二冷段配水的多方面影响因素，包括环境温度、二冷水温度、钢水过热度及拉速，并设定合理的输出系数及水量调整值。

2、本系统布局合理，反馈迅速，适用性强，实现了二冷配水的闭环控制并实时监控，真正达到了动态配水的目的。

3、使用动态配水工艺及系统后，连铸漏钢率下降，铸坯质量好转，裂纹减少，低倍结果明显好转，切片结果＜2级的比例降低了65%。

四、附图说明

图1为本发明的系统结构示意图；

图2为本发明的程序流程图。

五、具体实施方式

连铸用二冷水动态配水系统包括中间包11、结晶器10、铸坯9、二冷水供水管道3、喷嘴8、调节阀6、可编程逻辑控制器PLC及电控机构，二冷水测温仪1、切断阀门2都安装在二冷水主管道3上，二冷水管道后段分为三路，各路均安装有压力计4、调节阀6、流量计7和喷嘴8，调节阀6上有电控机构5。二冷水通过以上装置后再经喷嘴8对铸坯9进行喷水冷却；铸坯9从结晶器10中拉出，结晶器10上面是中间包11，里面装有钢水，包内有连续测温仪12，在现场安装有环境测温仪13。二冷水测温仪1、连续测温仪12和环境测温仪13都通过线缆连接到PLC上，铸坯9的拉速信号和三路流量检测信号也都通过线缆连接到PLC, 220VAC电源给操作显示台CZT供电，并经直流供电电源ZLD给PLC供电，操作显示台CZT与PLC通过RS485通讯相连，PLC的输出信号端接can总线，can总线与各调节阀的电控机构5分别相连，通过调整调节阀门开度，控制二冷水喷淋水量。

Claims (2)

1.一种连铸用二冷水动态配水系统，包括中间包、结晶器、铸坯、二冷水供水管道、喷嘴、调节阀、可编程逻辑控制器PLC及电控机构，二冷水供水主管道（3）在切断阀（2）后分为三路，各路均安装有压力计（4）、调节阀（6）、流量计（7）和喷嘴（8），调节阀（6）上有电控机构（5），二冷水通过管路上各装置后经喷嘴（8）对由结晶器（10）拉出的铸坯（9）进行喷水冷却；交流电源经直流稳压电源ZLD给PLC供电，PLC与操作显示台CZT通过RS485通讯连接，其特征是：在中间包（11）上安装有连续测温仪（12），在现场安装有环境测温仪（13），在二冷水供水主管道（3）上安装有二冷水测温仪（1），连续测温仪（12）测得温度值T1、环境测温仪（13）测得温度值T2和二冷水测温仪（1）测得温度值T3与铸坯拉速测得值V、三路二冷水流量测得值Q1、Q2、Q3一起经模数转换HX输入到PLC的数据输入端，PLC综合各输入信息后进行差值运算，给出执行指令，输出端经总线Can连接调节阀（6）的电控机构（5），调整调节阀（6）的开度，控制二冷水的流量。

2.一种连铸用二冷水动态配水工艺，其特征是：二冷水的总水量为Q_总=Q_V+Q_{钢水过热度}+Q_环境温度+Q_二冷水温，二冷系统分为三段喷淋，即Q_总=Q₁+Q₂+Q₃，Q₁=Q_1v+Q_{1钢水过热度}+Q_{1环境温度}+Q_{1二冷水温}，Q₂= Q_2v+Q_{2钢水过热度}+Q_{2环境温度}+Q_{2二冷水温}，Q₃=Q_3v+Q_{3钢水过热度}+Q_{3环境温度}+Q_{3二冷水温}；

Ⅰ.Q_v为拉速因素引起的水量变化，由于是三段喷淋,即Q_v=Q_1v+Q_2v+Q_3v

Q_1v=a₁v²+b₁v+c₁；Q_2v=a₂v²+b₂v+c₂；Q_3v=a₃v²+b₃v+c₃；a、b、c为系数，V为拉速m/min；初始参数分别为a₁=1.2、b₁=4.5、c₁=2； a₂=1.3、b₂=5、c₂=1.5；a₃=0.5、b₃=0.8、c₃=0.5；

Ⅱ.钢水过热度T1=钢水浇注温度T_浇-钢水液相线温度T_液，分三种条件设定水量变化：

（1）Q_{钢水过热度}=0 ，0℃≤T1≤25℃为正常过热度区间，不对总水量产生影响；

（2）Q_{钢水过热度}=0.5%/℃·Q_V，25℃＜T1≤50℃；

（3）Q_{钢水过热度}=0.8%/℃·Q_V，T1＞50℃；

Ⅲ.Q_{环境温度，} 依据不同的温度区间设定三种条件水量变化：

（1） Q_环境温度=0，-20℃＜T2≤25℃为无调节区间，不对总水量产生影响；

（2） Q_环境温度=-0.2%/℃·Q_V，T2≤-20℃；

（3） Q_环境温度=0.2%/℃·Q_V，T2＞25℃；

Ⅳ. Q_二冷水温，依据不同的温度区间设定三种条件水量变化：

（1） Q_二冷水温=0，20℃＜T3≤35℃为正常水温区间，不对总水量产生影响；

（2） Q_二冷水温=-0.5%/℃·Q_V ，T3≤20℃；

（3） Q_二冷水温=0.6%/℃·Q_V ，T3＞35℃；

进行差值运算，差值若为0，则输出给定值流量Q_总，若差值不为0，则调整阀门开度——修正流量，直到差值为0，输出给定值流量Q_总。