CN107450468B - 一种连铸变频控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种连铸变频控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：上位机、热锯PLC及测频模块，其中，所述上位机、热锯PLC及测频模块通过以太网依次相连。本申请提供一种连铸变频控制系统及其使用方法，该系统改善了传统工艺中仅适用于浇铸普碳钢的现状，其可通过检测钢水中含碳量对振动频率进行调控，并通过振动频率调控拉坯速度，使振动频率及拉坯速度适用于不同种类的钢，从而增加该连铸工艺的适用范围。

Description

一种连铸变频控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及炼钢厂连铸变频控制领域，具体涉及一种连铸变频控制系统及其控制方法。

背景技术

钢铁工业是世界经济的支柱企业，从矿产资源、能源消耗、生产成本、市场需求、发展潜力和社会效益等方面分析，与其他材料相比，钢铁材料仍具有很大优势。随着科学技术的进步，钢铁市场的需求向深层次、宽领域拓展。国内外经验表明，采用新工艺、新技术、新型设备、自动化和电子计算机的应用是达到高产、高效、优质、节能降耗、多品种和低成本的有效方法。

连铸是通过浇铸、冷凝、切割等过程，把液态钢转换成铸坯的工艺，是连接炼钢和轧钢的中间环节。因此，连铸生产的正常与否，不但影响到炼钢生产任务的完成，而且也影响到轧钢的质量和成材率。此外，连铸技术自身的发展还会带动冶金系统其他技术的发展，对企业结构和产品结构的简化和优化都有着重要的促进作用。

而目前所采用的连铸控制系统只适用于浇铸普碳钢，使用范围较窄，且存在不易维护，故障率较高，调试难度大等缺点。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种连铸变频控制系统及其使用方法，该系统改善了传统工艺中仅适用于浇铸普碳钢的现状，其可通过检测钢水中含碳量对振动频率进行调控，并通过振动频率调控拉坯速度，使振动频率及拉坯速度适用于不同种类的钢，从而增加该连铸工艺的适用范围。

为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是一种连铸变频控制系统，包括：上位机、热锯PLC及测频模块，其中，所述上位机、热锯PLC及测频模块通过以太网依次相连。

优选的，所述热锯PLC包括配电柜及CPU模块，所述配电柜数量为多个，每个配电柜内都设置有PLC和电源模块。

优选的，所述测频模块与所述多个PLC通过以太网传输的级联方式。

优选的，所述测频模块内设置有至少一个变频电动机。

优选的，所述控制系统还包括检测模块，其中，所述检测模块包括钢水供给单元、供氧单元及检测单元，所述将钢水供给单元及供氧单元的混合物传输至检测单元。

优选的，所述控制系统还包括拉坯模块，其中，所述拉坯模块通过DP总线与测频模块相连。

优选的，所述控制系统还包括指示模块，其中，所述指示模块通过DP总线与热锯PLC相连。

一种采用上述连铸变频控制系统对连铸中的振动频率进行智能控制的方法，包括以下步骤：

1)检测模块对钢水中含碳量进行检测并将检测结果发送至上位机整合；

2)测频模块对连铸中的振动频率进行实时监测，并将所得数据发送至上位机整合；

3)上位机将检测模块及测频模块所得数据进行整合，并将数据发送至热锯PLC处处理；

4)热锯PLC根据预存的标准模型对采集数据进行处理运算，并将所得结果发送至测频模块对其振动频率进行调控，与此同时，与热锯PLC相连的指示模块启动，指示调频步骤开始；

5)测频模块调整结束后，其发送信号至拉坯模块以控制拉坯速度，与此同时，发送信号至热锯PLC，热锯PLC发送信号至指示模块，指示模块停止工作，指示调频步骤结束。

本申请中提供一种连铸变频控制系统，所述控制系统包括：上位机、热锯PLC及测频模块，其中，所述上位机、热锯PLC及测频模块通过以太网依次相连；所述控制系统还包括检测模块，其中，所述检测模块包括钢水供给单元、供氧单元及检测单元，所述将钢水供给单元及供氧单元的混合物传输至检测单元；所述控制系统还包括拉坯模块，其中，所述拉坯模块通过DP总线与测频模块相连；所述控制系统还包括指示模块，其中，所述指示模块通过DP总线与热锯PLC相连。本申请提供一种连铸变频控制系统，其控制系统内部的检测模块先对进入连铸机的钢水含碳量进行初步的检测，并将检测结果发送至上位机整合；测频模块对连铸机的运行速度进行初步检测，并将检测结果发送至上位机整合，上位机将上述整合结果发送至热锯PLC，由热锯PLC根据预存模型对连铸机的运行速度进行判断，改变或保持连铸机的运行频率，并将结果发送至拉坯模块，调节拉坯速度，至此完成一次连铸机的自动变频控制功能。其中，检测模块包括钢水供给单元、供氧单元及检测单元，不同的类型的钢形成的钢水其含碳量均不尽相同，而含碳量的不同则会导致其制备成坯的工艺参数有所不同，本申请先通过钢水供给单元及供氧单元对钢水中碳进行氧化成一氧化碳，并由检测单元对一氧化碳的含量进行检测，将检测结果发送至上位机处整合，由上位机发送至热锯PLC处处理。其中，本申请所提供的连铸变频控制系统还包括测频模块，其内部设置有至少一个变频电动机，用于调节连铸机的运行频率，变频电动机对连铸机的运行频率进行实时检测，并将所得结果发送至上位机，由上位机整合后发送至热锯PLC中处理。热锯PLC接收至上位机发送的信号后，其根据钢水含碳量与预存数据模型计算连铸机的运行频率，并对上位机发送的连铸机运行频率做出调整或不调整连铸机运行频率的信号，并将所得信号发送至测频模块，使测频模块内的变频电动机对连铸机的运行频率做出调整。与此同时，与热锯PLC相连的指示模块开始工作，指示调频步骤开始。当测频模块频率调整结束后，其发送信号至拉坯模块，以控制拉坯速度，与此同时，测频模块发送信号至热锯PLC，由热锯PLC发送信号至指示模块，指示模块停止工作，指示调频步骤结束，至此，完成一次连铸变频自动控制步骤。

其中，所述变频电动机为PowerFlex753型变频电动机，是美国AB公司最新一代的高端变频电动机。

本发明取得的积极成果为：

本申请所述一种连铸变频控制系统，其先对进入连铸机钢水的含量进行测定，并对连铸机运行频率进行初步测定，将上述测定数据发送至上位机中整合，并由上位机发送至热锯PLC处，热锯PLC根据预存模型对连铸机运行频率做出是否对其进行改变的判断，若需改变，则其发送信号至指示模块指示变频操作开始的同时，发送信号至测频模块，调节连铸机运行频率；调节过程完成后，其发送信号至热锯PLC，由热锯PLC发送信号至指示模块，指示变频操作结束的同时，发送信号至拉坯模块，控制拉坯速度，而完成一次连铸变频自动控制步骤。该系统可根据检测钢水含碳量对振动频率进行调控，并通过振动频率调控拉坯速度，使振动频率及拉坯速度适用于不同种类的钢，从而增加该连铸工艺的适用范围。

附图说明

图1为本发明所述一种连铸变频控制系统的流程图

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

早在19世纪中期，美国人塞勒斯、赖尼和英国人贝塞麦就曾提出了连续浇铸液体金属的设想，但类似现代连铸设备的方案是由美国人亚瑟和德国人戴伦提出来的。1933年，德国人容汉斯提出并发展了结晶器振动装置之后，才奠定了连铸在工业上应用的基础。从20世纪30年代开始，连铸已成功地应用于有色金属的生产。二次世界大战以后，美国、前苏联、英国和奥地利等国相继建成一批半工业性的实验设备，进行连续铸钢的研究

从20世纪50年代起，连铸开始逐渐用于钢铁工业生产。1951年，苏联红十月冶金厂建成了1台用于浇铸不锈钢的立式双流板坯半连续铸钢设备，也是世界上第1台工业性生产连铸机。1952年，第一台立弯式连铸机在英国巴路钢铁厂投产，主要用于浇铸碳素钢和低合金钢。同年，奥地利卡芬堡刚厂建成了1台双流连铸机，它是多钢种、多断面、特殊钢连铸机的典型代表。

20世纪70年代，世界范围的两次能源危机促进了连铸技术的大发展，连铸进入了迅猛发展时期。连铸生产技术围绕提高连铸生产率，改善板坯质量和降低连铸坯能耗这几个中心课题，先后出现了结晶器在线调宽、带升降装置的钢包回转台、多点矫直、压缩浇铸、气水冷却、电磁搅拌、无氧化浇铸、中间包冶金、上装引锭等一系列新技术和新设备。

进入21世纪，连铸的高效化生产在各工业发达国家取得了长足的进步。新型结晶器、新型保护渣、结晶器非正弦振动、结晶器内电磁制动及液面高精度控制等一系列技术措施，使连铸机的生产成本降低，生产能力大幅度提高，给企业带来了极大的经济效益。

通过近几十年的实践证明，连铸可促进钢铁工业生产技术的优化。就连铸工艺来说，不仅是节约能源，提高成材率的重要措施，并且在此基础上引入连铸控制系统的概念，其对于解决炼钢浇铸的连续化、自动化、降低工人劳动强度和改善环境等反面都有重要的作用。然而目前所采用的连铸控制系统，其仅适用于浇铸普碳钢，使用范围较窄，且存在不易维护，故障率较高，调试难度大等缺点。

本申请中提出一种连铸变频控制系统，其改善了传统工艺中仅适用于浇铸普碳钢的现状，其可通过检测钢水中含碳量对振动频率进行调控，并通过振动频率调控拉坯速度，使振动频率及拉坯速度适用于不同种类的钢，从而增加该连铸工艺的适用范围。

本申请提供的技术方案是一种连铸变频控制系统，所述控制系统包括：上位机、热锯PLC及测频模块，其中，所述上位机、热锯PLC及测频模块通过以太网依次相连。其中，所述热锯PLC包括配电柜及CPU模块，所述配电柜数量为多个，每个配电柜内都设置有PLC和电源模块；所述测频模块与所述多个PLC通过以太网传输的级联方式；所述测频模块内设置有至少一个变频电动机；所述控制系统还包括检测模块，其中，所述检测模块包括钢水供给单元、供氧单元及检测单元，所述将钢水供给单元及供氧单元的混合物传输至检测单元；所述控制系统还包括拉坯模块，其中，所述拉坯模块通过DP总线与测频模块相连；所述控制系统还包括指示模块，其中，所述指示模块通过DP总线与热锯PLC相连。

一种采用上述连铸变频控制系统对连铸中的振动频率进行智能控制的方法，包括以下步骤：

1)检测模块对钢水中含碳量进行检测并将检测结果发送至上位机整合；

2)测频模块对连铸中的振动频率进行实时监测，并将所得数据发送至上位机整合；

3)上位机将检测模块及测频模块所得数据进行整合，并将数据发送至热锯PLC处处理；

4)热锯PLC根据预存的标准模型对采集数据进行处理运算，并将所得结果发送至测频模块对其振动频率进行调控，与此同时，与热锯PLC相连的指示模块启动，指示调频步骤开始；

5)测频模块调整结束后，其发送信号至拉坯模块以控制拉坯速度，与此同时，发送信号至热锯PLC，热锯PLC发送信号至指示模块，指示模块停止工作，指示调频步骤结束。

本申请中提供一种连铸变频控制系统，所述控制系统包括：上位机、热锯PLC及测频模块，其中，所述上位机、热锯PLC及测频模块通过以太网依次相连；所述控制系统还包括检测模块，其中，所述检测模块包括钢水供给单元、供氧单元及检测单元，所述将钢水供给单元及供氧单元的混合物传输至检测单元；所述控制系统还包括拉坯模块，其中，所述拉坯模块通过DP总线与测频模块相连；所述控制系统还包括指示模块，其中，所述指示模块通过DP总线与热锯PLC相连。本申请提供一种连铸变频控制系统，其控制系统内部的检测模块先对进入连铸机的钢水含碳量进行初步的检测，并将检测结果发送至上位机整合；测频模块对连铸机的运行速度进行初步检测，并将检测结果发送至上位机整合，上位机将上述整合结果发送至热锯PLC，由热锯PLC根据预存模型对连铸机的运行速度进行判断，改变或保持连铸机的运行频率，并将结果发送至拉坯模块，调节拉坯速度，至此完成一次连铸机的自动变频控制功能。其中，检测模块包括钢水供给单元、供氧单元及检测单元，不同的类型的钢形成的钢水其含碳量均不尽相同，而含碳量的不同则会导致其制备成坯的工艺参数有所不同，本申请先通过钢水供给单元及供氧单元对钢水中碳进行氧化成一氧化碳，并由检测单元对一氧化碳的含量进行检测，将检测结果发送至上位机处整合，由上位机发送至热锯PLC处处理。其中，本申请所提供的连铸变频控制系统还包括测频模块，其内部设置有至少一个变频电动机，用于调节连铸机的运行频率，变频电动机对连铸机的运行频率进行实时检测，并将所得结果发送至上位机，由上位机整合后发送至热锯PLC中处理。热锯PLC接收至上位机发送的信号后，其根据钢水含碳量与预存数据模型计算连铸机的运行频率，并对上位机发送的连铸机运行频率做出调整或不调整连铸机运行频率的信号，并将所得信号发送至测频模块，使测频模块内的变频电动机对连铸机的运行频率做出调整。与此同时，与热锯PLC相连的指示模块开始工作，指示调频步骤开始。当测频模块频率调整结束后，其发送信号至拉坯模块，以控制拉坯速度，与此同时，测频模块发送信号至热锯PLC，由热锯PLC发送信号至指示模块，指示模块停止工作，指示调频步骤结束，至此，完成一次连铸变频自动控制步骤。

其中，所述变频电动机为PowerFlex753型变频电动机，是美国AB公司最新一代的高端变频电动机。

上述连铸变频控制系统对连铸中的振动频率进行智能控制的方法，其具体步骤如下：

1)检测模块对钢水中含碳量进行检测并将检测结果发送至上位机整合；其中，检测模块包括钢水供给单元、供氧单元及检测单元，供氧单元用于给钢水提供氧气，并将钢水中的碳氧化成一氧化碳，检测单元用于检测一氧化碳的含量，并将所得结果发送至上位机处整合；

2)测频模块对连铸中的振动频率进行实时检测，并将所得数据发送至上位机处整合；其中，测频模块内设置有至少一个变频电动机，其可将连铸机振动频率发送至上位机处整合。

3)上位机将检测模块及测频模块所得数据进行整合，并将所整合的数据发送至热锯PLC处处理；

4)热锯PLC将所得数据根据预存的标准模型对采集数据进行处理运算，其中，热锯PLC根据检测模块发送的钢水碳含量数据对连铸机振动频率进行初步运算，并根据测频模块发送数据做出是否对连铸机振动频率进行调整的判断，并将所得判断结果发送至测频模块对其振动频率进行调控，与此同时，与热锯PLC相连的指示模块开始工作，指示调频步骤开始；

5)测频模块调整结束后，其发送信号至拉坯模块以控制拉坯速度，与此同时，发送信号至热锯PLC处，通知调频过程结束，并由热锯PLC发送信号至指示模块，指示模块停止工作，指示调频步骤结束，至此完成一次连铸变频自动控制步骤。

其中，所述变频电动机为PowerFlex753型变频电动机，是美国AB公司最新一代的高端变频电动机。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种连铸变频控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：上位机、热锯PLC及测频模块，其中，所述上位机、热锯PLC及测频模块通过以太网依次相连；所述控制系统还包括检测模块，其中，所述检测模块包括钢水供给单元、供氧单元及检测单元，将钢水供给单元及供氧单元的混合物传输至检测单元；

所述连铸变频控制系统对连铸中的振动频率进行智能控制的方法，包括以下步骤：

1)检测模块对钢水中含碳量进行检测并将检测结果发送至上位机整合；

2)测频模块对连铸中的振动频率进行实时监测，并将所得数据发送至上位机整合；

3)上位机将检测模块及测频模块所得数据进行整合，并将数据发送至热锯PLC处处理；

4)热锯PLC根据预存的标准模型对采集数据进行处理运算，并将所得结果发送至测频模块对其振动频率进行调控，与此同时，与热锯PLC相连的指示模块启动，指示调频步骤开始；

5)测频模块调整结束后，其发送信号至拉坯模块以控制拉坯速度，与此同时，发送信号至热锯PLC，热锯PLC发送信号至指示模块，指示模块停止工作，指示调频步骤结束。

2.根据权利要求1中所述一种连铸变频控制系统，其特征在于，所述热锯PLC包括配电柜及CPU模块，所述配电柜数量为多个，每个配电柜内都设置有PLC和电源模块。

3.根据权利要求2所述的一种连铸变频控制系统，其特征在于，所述测频模块与多个配电柜内的PLC通过以太网传输的方式级联。

4.根据权利要求1所述的一种连铸变频控制系统，其特征在于，所述测频模块内设置有至少一个变频电动机。

5.根据权利要求1所述的一种连铸变频控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括拉坯模块，其中，所述拉坯模块通过DP总线与测频模块相连。

6.根据权利要求1所述的一种连铸变频控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括指示模块，其中，所述指示模块通过DP总线与热锯PLC相连。