CN111168029B - 一种连铸机大包自动浇铸的控制方法 - Google Patents

一种连铸机大包自动浇铸的控制方法 Download PDF

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    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/18—Controlling or regulating processes or operations for pouring

Abstract

本发明涉及一种连铸机大包自动浇铸的控制方法，控制过程为：滑动水口的打开控制原理与关闭控制原理一样，即先打开或关闭一个固定时间，然后进行下一次的打开或关闭动作，直至满足滑动水口关闭或打开条件；然后将滑动水口先关闭或打开一个固定时间，接着进行下一次的关闭或打开动作，直至满足滑动水口打开或关闭条件，如此循环。该方法能够实现连铸机大包滑动水口的自动控制，保持中包液面的稳定性，解决人为操作滑动水口时中包液面波动大的问题，同时有效降低人工成本。

Description

一种连铸机大包自动浇铸的控制方法
技术领域
本专利申请属于自动浇铸控制技术领域，更具体地说，是涉及一种连铸机大包自动浇铸的控制方法。
背景技术
连铸，即连续铸钢，与传统模铸法相比，连铸技术具有大幅提高金属收得率、节约能源等显著优势。
连铸的工艺流程为：将大包钢液通过大包水口注入中包，中包再由水口将钢液分配到各个结晶器中，结晶器通过冷却降温使钢水迅速成固定形状，之后在保护渣润滑、拉矫机以及结晶振动装置的共同作用下，将结晶器内的铸坯拉出，在结晶器出口到拉矫机的长度区间内对铸坯进行的强制均匀冷却，即连铸二次冷却（简称为连铸二冷），使铸坯在较短时间内凝固，最后切割成一定长度的连铸坯。
连铸在现代钢铁生产中已经得到广泛应用，连铸机主体设备如大包回转台的升降、旋转；塞棒的控制；拉矫机的控制；火切机的控制；辊道的控制等都实现了自动控制，不需要人为操作就可以通过控制程序的指令自行运转。但是有一些设备依旧没有实现自动控制，比如大包滑动水口，现在各钢厂仍然由员工手动操作控制，这样不仅增加了人工成本，还无法保证员工在操作大包滑动水口时不出现失误，造成生产事故，同时人工手动控制大包滑动水口，会造成中包内钢水液面波动较大，致使中包内的钢渣卷入钢水中，导致铸坯内夹渣物超标，影响铸坯质量。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种连铸机大包自动浇铸的控制方法，有效解决现有连铸机大包滑动水口由员工手动操作的问题。
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：
一种连铸机大包自动浇铸的控制方法，包括滑动水口的打开控制原理与关闭控制原理一样，即先打开或关闭一个固定时间，然后进行下一次的打开或关闭动作，直至满足滑动水口关闭或打开条件；然后将滑动水口先关闭或打开一个固定时间，接着进行下一次的关闭或打开动作，直至满足滑动水口打开或关闭条件，如此循环。
本发明技术方案的进一步改进在于：具体过程为：
S1、岗位人员根据中包自身容量的大小，在中包净重达到一定重量时，按下大包滑动水口自动浇铸按钮，这时大包滑动水口自动浇铸投入使用，控制程序同时会采集按下按钮时的中包净重，并且将此时采集到的中包净重设定为中包净重基准值ba；
S2、在连铸机浇铸过程中，控制程序每隔一个采样周期采集一次中包净重实时重量，并将在第i个采样周期采集到的中包净重实时重量记为bi，然后将此时的中包净重实时重量bi与中包净重基准值ba进行比较，当它们之间的差值bi-ba≥S（S为波动范围上限值，S这个值在控制程序里可以根据实际情况设定，比如为400）时，控制程序会控制滑动水口自动慢速关闭，此次滑动水口关闭动作多长时间是固定的，单位为毫秒，在控制程序里根据实际情况设定；（此次滑动水口关闭动作为第一次动作，是为了消除滑动水口机构销轴与孔之间的空隙，同时又要保证滑动水口能够动作的最小时间）；
S3、待S2的滑动水口关闭时间结束后，控制程序继续按照采样周期采集中包净重，在下个扫描周期i+1结束后，控制程序将采集到的中包净重实时重量记为bi+1，然后将bi+1与中包净重基准值ba之间的差值A=bi+1-ba与上一个扫描周期结束时采集到的中包净重实时重量bi与中包净重基准值ba之间的差值B=bi-ba进行比较，同时控制程序将这个周期结束时采集到的中包净重实时重量C=bi+1与上个扫描周期结束时采集到的中包净重实时重量D=bi进行比较，如果A＞B且C＞D时，滑动水口会继续关闭，这时滑动水口关闭动作时间为：T’=A*k1+C*k2，其中k1、k2均为控制系数（在控制程序里可以调整），计算得出的时间T’就是滑动水口第二次关闭动作所需要的时间，单位为毫秒；
S4、此后每过一个采样周期，如果A＞B且C＞D时，滑动水口都会进行又一次关闭动作，关闭动作时间仍是公式T’=A*k1+C*k2计算得出，直到A＜B且C＜D时，滑动水口才会保持现有位置不再关闭；
当中包净重实时重量bi（在浇铸过程中控制程序每10秒钟采集到的中包净重）与中包净重基准值ba之间的差值bi-ba≤-S时（-S为波动范围下限值），这时控制程序会控制滑动水口自动慢速打开，此次滑动水口打开动作多长时间也是固定的；
S5、待S4的滑动水口打开时间结束后，控制程序继续按照采样周期采集中包净重，在下个扫描周期结束后，控制程序将采集到的中包净重实时重量bi+1与中包净重基准值ba之间的差值A=bi+1-ba与上一个扫描周期结束时采集到的中包净重bi与中包净重基准值ba之间的差值B=bi-ba进行比较，同时控制程序将这个周期结束时采集到的中包净重C=bi+1与上个扫描周期结束时采集到的中包净重D=bi进行比较，如果A＜B且C＜D时，滑动水口会继续打开，这时滑动水口关闭动作时间为：T’=A*k1+C*k2，k1、k2均为控制系数（在控制程序里可以调整），计算得出的时间T’就是滑动水口第二次打开动作所需要的时间，单位为毫秒；
S6、此后每过一个采样周期，如果A＜B且C＜D时，滑动水口都会进行又一次打开动作，打开动作时间仍是公式T’=A*k1+C*k2计算得出，直到A＞B且C＞D时，滑动水口才会保持现有位置不再打开；当中包净重实时重量（在浇铸过程中控制程序每10秒钟采集到的中包净重）与中包净重基准值ba之间的差值≥S时，这时控制程序会控制滑动水口自动慢速关闭，接着执行步骤S2，如此循环。
本发明技术方案的进一步改进在于：一个采样周期为10s，S取值范围为400-600kg。
本发明技术方案的进一步改进在于：滑动水口自动慢速关闭和打开的速率均为0.01-0.05m/s。
本发明技术方案的进一步改进在于：中包净重基准值ba为中包自身容量的50-80%。
本发明技术方案的进一步改进在于：控制程序为PLC梯形图，大包滑动水口打开、关闭由液压缸的伸出和缩回进行控制。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的有益效果是：有效解决现有连铸机大包滑动水口由员工手动操作的问题，该方法能够实现连铸机大包滑动水口的自动控制，保持中包液面的稳定性，解决人为操作滑动水口时中包液面波动大的问题，同时有效降低人工成本，提高操作自动化，使中包内钢水液面波动较小，降低铸坯内夹渣物含量，提高铸坯质量，并减轻员工劳动强度，改善作业环境。
附图说明
图1为本发明的系统流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。
本发明公开了一种连铸机大包自动浇铸的控制方法，滑动水口的打开控制原理与关闭控制原理一样，即先打开或关闭一个固定时间，然后进行下一次的打开或关闭动作，直至满足滑动水口关闭或打开条件；然后将滑动水口先关闭或打开一个固定时间，接着进行下一次的关闭或打开动作，直至满足滑动水口打开或关闭条件，如此循环。
具体过程为：
S1、岗位人员根据中包自身容量的大小，在中包净重达到一定重量时，按下大包滑动水口自动浇铸按钮，这时大包滑动水口自动浇铸投入使用，控制程序同时会采集按下按钮时的中包净重，并且将此时采集到的中包净重设定为中包净重基准值ba；
S2、在连铸机浇铸过程中，控制程序每隔一个采样周期采集一次中包净重实时重量，并将在第i个采样周期采集到的中包净重实时重量记为bi，然后将此时的中包净重实时重量bi与中包净重基准值ba进行比较，当它们之间的差值bi-ba≥S（S为波动范围上限值，S这个值在控制程序里可以根据实际情况设定，比如为400）时，控制程序会控制滑动水口自动慢速关闭，此次滑动水口关闭动作多长时间是固定的，单位为毫秒，在控制程序里根据实际情况设定；此次滑动水口关闭动作为第一次动作，是为了消除滑动水口机构销轴与孔之间的空隙，同时又要保证滑动水口能够动作的最小时间）；
S3、待S2的滑动水口关闭时间结束后，控制程序继续按照采样周期采集中包净重，在下个扫描周期i+1结束后，控制程序将采集到的中包净重实时重量记为bi+1，然后将bi+1与中包净重基准值ba之间的差值A=bi+1-ba与上一个扫描周期结束时采集到的中包净重实时重量bi与中包净重基准值ba之间的差值B=bi-ba进行比较，同时控制程序将这个周期结束时采集到的中包净重实时重量C=bi+1与上个扫描周期结束时采集到的中包净重实时重量D=bi进行比较，如果A＞B且C＞D时，滑动水口会继续关闭，这时滑动水口关闭动作时间为：T’=A*k1+C*k2，其中k1、k2均为控制系数（在控制程序里可以调整），计算得出的时间T’就是滑动水口第二次关闭动作所需要的时间，单位为毫秒；
S4、此后每过一个采样周期，如果A＞B且C＞D时，滑动水口都会进行又一次关闭动作，关闭动作时间仍是公式T’=A*k1+C*k2计算得出，直到A＜B且C＜D时，滑动水口才会保持现有位置不再关闭；
当中包净重实时重量bi（在浇铸过程中控制程序每10秒钟采集到的中包净重）与中包净重基准值ba之间的差值bi-ba≤-S时（-S为波动范围下限值），这时控制程序会控制滑动水口自动慢速打开，此次滑动水口打开动作多长时间也是固定的；
S5、待S4的滑动水口打开时间结束后，控制程序继续按照采样周期采集中包净重，在下个扫描周期结束后，控制程序将采集到的中包净重实时重量bi+1与中包净重基准值ba之间的差值A=bi+1-ba与上一个扫描周期结束时采集到的中包净重bi与中包净重基准值ba之间的差值B=bi-ba进行比较，同时控制程序将这个周期结束时采集到的中包净重C=bi+1与上个扫描周期结束时采集到的中包净重D=bi进行比较，如果A＜B且C＜D时，滑动水口会继续打开，这时滑动水口关闭动作时间为：T’=A*k1+C*k2，k1、k2均为控制系数（在控制程序里可以调整），计算得出的时间T’就是滑动水口第二次打开动作所需要的时间，单位为毫秒；
S6、此后每过一个采样周期，如果A＜B且C＜D时，滑动水口都会进行又一次打开动作，打开动作时间仍是公式T’=A*k1+C*k2计算得出，直到A＞B且C＞D时，滑动水口才会保持现有位置不再打开；当中包净重实时重量（在浇铸过程中控制程序每10秒钟采集到的中包净重）与中包净重基准值ba之间的差值≥S时，这时控制程序会控制滑动水口自动慢速关闭，接着执行步骤S2，如此循环。
一个采样周期为10s，S取值范围为400-600kg。滑动水口自动慢速关闭和打开的速率均为0.01-0.05m/s。中包净重基准值ba为中包自身容量的50-80%。
控制程序为PLC梯形图，大包滑动水口打开、关闭由液压缸的伸出和缩回进行控制。
下面举例详细说明。
1、调整滑动水口液压缸从完全关闭的状态到完全打开的状态、完全打开的状态到完全关闭的状态动作持续时间为6秒；
2、根据中包的实际大小，在中包净重达到一定重量时，按下大包滑动水口自动浇铸按钮，这时大包滑动水口自动浇铸投入使用，控制程序同时会采集按下按钮时的中包净重(比如27T)设定为中包净重基准值；
3、在控制程序里设定控制程序扫描周期为10秒，中包净重的波动范围为±400KG，滑动水口第一次动作时间为2秒（即2000毫秒），k1为900、k2为800；
4、在浇铸过程中，控制程序在某个扫描周期结束时采集到中包净重小于27.4、同时又大于26.6时，滑动水口不会动作；
5、在浇铸过程中，控制程序在某个扫描周期结束时采集到中包净重为27.4T时，控制程序会控制液压缸进行第一次关闭动作，关闭动作持续2秒，如果下个扫描周期结束时采集到的中包净重为27.3T时，这时液压缸会在现在的位置保持不变；如果下个扫描周期结束时采集到的中包净重为27.5T时，滑动水口会进行第二次关闭动作，关闭动作时间=（27.5-27.4）*900+（27.5-27）*800，计算出的得数经过控制程序转化为时间（比如300MS）；
6、在浇铸过程中，控制程序在某个扫描周期结束时采集到中包净重为26.6T时，控制程序会控制液压缸进行第一次打开动作，打开动作持续2秒，如果下个扫描周期结束时采集到的中包净重为26.7T时，这时液压缸会在现在的位置保持不变；如果下个扫描周期结束时采集到的中包净重为26.5T时，滑动水口会进行第二次打开动作，打开动作时间=（26.5-26.6）*900+（26.5-27）*800，计算出的得数经过控制程序转化为时间（比如300MS）。
7、大包滑动水口如此往复动作直到大包钢水浇铸完毕，大包自动浇铸系统退出。

Claims (5)

1.一种连铸机大包自动浇铸的控制方法，其特征在于：滑动水口的打开控制原理与关闭控制原理一样，即先打开或关闭一个固定时间，然后进行下一次的打开或关闭动作，直至满足滑动水口关闭或打开条件；然后将滑动水口先关闭或打开一个固定时间，接着进行下一次的关闭或打开动作，直至满足滑动水口打开或关闭条件，如此循环；具体过程为：
S1、岗位人员根据中包自身容量的大小，在中包净重达到一定重量时，按下大包滑动水口自动浇铸按钮，这时大包滑动水口自动浇铸投入使用，控制程序同时会采集按下按钮时的中包净重，并且将此时采集到的中包净重设定为中包净重基准值ba；
S2、在连铸机浇铸过程中，控制程序每隔一个采样周期采集一次中包净重实时重量，并将在第i个采样周期采集到的中包净重实时重量记为bi，然后将此时的中包净重实时重量bi与中包净重基准值ba进行比较，当它们之间的差值bi-ba≥S时，控制程序会控制滑动水口自动慢速关闭，此次滑动水口关闭动作多长时间是固定的，单位为毫秒；
S3、待S2的滑动水口关闭时间结束后，控制程序继续按照采样周期采集中包净重，在下个扫描周期i+1结束后，控制程序将采集到的中包净重实时重量记为bi+1，然后将bi+1与中包净重基准值ba之间的差值A=bi+1-ba与上一个扫描周期结束时采集到的中包净重实时重量bi与中包净重基准值ba之间的差值B=bi-ba进行比较，同时控制程序将这个周期结束时采集到的中包净重实时重量C=bi+1与上个扫描周期结束时采集到的中包净重实时重量D=bi进行比较，如果A＞B且C＞D时，滑动水口会继续关闭，这时滑动水口关闭动作时间为：T’=A*k1+C*k2，其中k1、k2均为控制系数，计算得出的时间T’就是滑动水口第二次关闭动作所需要的时间，单位为毫秒；
S4、此后每过一个采样周期，如果A＞B且C＞D时，滑动水口都会进行又一次关闭动作，关闭动作时间仍是公式T’=A*k1+C*k2计算得出，直到A＜B且C＜D时，滑动水口才会保持现有位置不再关闭；
当中包净重实时重量bi与中包净重基准值ba之间的差值bi-ba≤-S时，这时控制程序会控制滑动水口自动慢速打开，此次滑动水口打开动作多长时间也是固定的；
S5、待S4的滑动水口打开时间结束后，控制程序继续按照采样周期采集中包净重，在下个扫描周期结束后，控制程序将采集到的中包净重实时重量bi+1与中包净重基准值ba之间的差值A=bi+1-ba与上一个扫描周期结束时采集到的中包净重bi与中包净重基准值ba之间的差值B=bi-ba进行比较，同时控制程序将这个周期结束时采集到的中包净重C=bi+1与上个扫描周期结束时采集到的中包净重D=bi进行比较，如果A＜B且C＜D时，滑动水口会继续打开，这时滑动水口关闭动作时间为：T’=A*k1+C*k2，其中k1、k2均为控制系数，计算得出的时间T’就是滑动水口第二次打开动作所需要的时间，单位为毫秒；
S6、此后每过一个采样周期，如果A＜B且C＜D时，滑动水口都会进行又一次打开动作，打开动作时间仍是公式T’=A*k1+C*k2计算得出，直到A＞B且C＞D时，滑动水口才会保持现有位置不再打开；当中包净重实时重量与中包净重基准值ba之间的差值≥S时，这时控制程序会控制滑动水口自动慢速关闭，接着执行步骤S2，如此循环。
2.根据权利要求1所述的一种连铸机大包自动浇铸的控制方法，其特征在于：一个采样周期为10s，S取值范围为400-600kg。
3.根据权利要求2所述的一种连铸机大包自动浇铸的控制方法，其特征在于：滑动水口自动慢速关闭和打开的速率均为0.01-0.05m/s。
4.根据权利要求3所述的一种连铸机大包自动浇铸的控制方法，其特征在于：中包净重基准值ba为中包自身容量的50-80%。
5.根据权利要求4所述的一种连铸机大包自动浇铸的控制方法，其特征在于：控制程序为PLC梯形图，大包滑动水口打开、关闭由液压缸的伸出和缩回进行控制。
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