CN111283154B - 连铸机扇形段辊缝控制模式的转换方法 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种连铸机扇形段辊缝控制模式的转换方法，基于激活的连铸机快换启动信号，在HMI人机界面选择软压下辊缝控制模式，使扇形段位置锁定在线性收缩辊缝控制模式的目标位置上，获取锁定信号；基于快换后板坯拉出长度和位置，并与扇形段的实际机械长度比较，获取比较结果；基于比较结果，进行扇形段的位置压下动作；当拉出的板坯移动至相应扇形段时，锁定信号解除，按照软压下辊缝控制模式的目标位置进行压下控制。能够避免扇形段后半部整体压下，解决扇形段框架加持力猛增的问题，通过本发明的转换方法能够在连铸机不停机的情况下完成转换，保持生产的连续性，提高板坯质量，减少生产原材料的消耗，从而满足了生产的需求。

Description

连铸机扇形段辊缝控制模式的转换方法

技术领域

本发明涉及辊缝模式转化技术领域，尤其涉及一种连铸机扇形段辊缝控制模式的转换方法。

背景技术

连铸机扇形段辊缝位置控制系统由液压系统、伺服阀及电气PLC系统组成，在生产中可以实现线性收缩辊缝控制模式或软压下辊缝控制模式。其中，连铸机扇形段辊缝位置为线性收缩辊缝控制模式时，依据板坯冷却经验值进行计算，实现收缩辊缝对板坯的压制，但对板坯内部质量控制有一定缺陷，适用于生产低级别钢种，这种控制模式的优点为对设备性能要求不高，易于管理控制设备；而对高级别钢种的生产，连铸机扇形段辊缝位置必须为软压下辊缝控制模式，在这种控制模式下，通过LPC模型的时时计算，给出各个扇形段目标位置及合适的二冷水配水，对控制板坯内部中心偏析等质量问题有很大的作用。

现在连铸机扇形段辊缝控制基本在这两种模式下运行，对低级别钢种的生产，质量要求不高，则连铸机扇形段辊缝位置采用线性收缩辊缝控制模式，达到对设备保护的目的，对高级别钢种的生产，质量要求严格，则连铸机扇形段辊缝位置采用软压下辊缝控制模式，达到提高板坯质量的目的。

在生产中，一旦连铸机扇形段辊缝位置采用线性收缩辊缝控制模式，则无法在不终浇的情况下将线性收缩辊缝控制模式转换为软压下辊缝控制模式。实际生产中会出现开浇前期连铸机扇形段辊缝位置采用线性收缩辊缝控制模式，当连铸机多炉连浇快换后，由生产低级别钢种快换转为生产高级别钢种，这就需要连铸机扇形段辊缝采用软压下辊缝控制模式，这时投入软压下辊缝控制模式则扇形段后半部分会整体压下3-6mm，扇形段框架加持力猛增，导致拉矫机转矩大大增加，最终发生拉不动板坯，使生产无法进行。

发明内容

本发明旨在解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此本发明提出了一种连铸机扇形段辊缝控制模式的转换方法。

有鉴于此，本发明提出了一种连铸机扇形段辊缝控制模式的转换方法，所述转换方法包括如下步骤：

基于激活的连铸机快换启动信号，在HMI人机界面选择软压下辊缝控制模式，使扇形段位置锁定在线性收缩辊缝控制模式的目标位置上，获取锁定信号；

基于快换后板坯拉出长度和位置，并与所述连铸机的机械长度比较，获取快换后所述板坯位于所述连铸机的机械长度上的位置；

基于快换后所述板坯位于所述连铸机的机械长度上的位置，判断所述板坯移动至相应所述扇形段时，解除所述锁定信号，按照所述软压下辊缝控制模式的目标位置进行压下控制。

进一步地，所述激活的连铸机快换启动信号包括在连铸机快换期间利用两台中间包车位置互换自动识别所述连铸机快换启动信号。

进一步地，通过接近开关检测所述中间包车的位置，实现所述中间包车在快换行走中自动确认所述连铸机快换启动信号。

进一步地，基于PLC控制系统的跟踪程序获取快换后所述板坯的拉出长度和位置。

进一步地，所述PLC控制系统还包括连锁保护模块，所述连锁模块获取满足所述压下辊缝控制模式的转换条件；

其中，所述转换条件包括所述连铸机的浇铸速度小于0.1m/min，浇铸总长度大于15m，浇铸位信号已激活，一台中间包车在行走，另一台中间包车不在所述浇铸位。

进一步地，所述PLC控制系统为S7-400PLC控制系统。

进一步地，所述板坯的拉出通过拉矫机实现，在所述拉矫机的电机上设有编码器，检测所述拉矫机的拉速。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

将扇形段位置锁定在线性收缩辊缝控制模式的目标位置上，禁止扇形段动作，能够避免扇形段后半部整体压下，解决扇形段框架加持力猛增的问题，通过本发明的转换方法能够在连铸机不停机的情况下完成转换，保持生产的连续性，提高板坯质量，减少生产原材料的消耗，从而满足了生产的需求。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明的一个实施例的连铸机扇形段辊缝控制模式的转换方法的步骤流程图。

图2示出了根据本发明的一个实施例的线性收缩辊缝控制模式下设备位置的示意图；

图3示出了根据本发明的一个实施例的软压下辊缝控制模式下设备位置的示意图；

图4示出了根据本发明的一个实施例的线性收缩辊缝控制模式转换软压下辊缝控制模式中设备位置的示意图；

图5示出了根据本发明的一个实施例的线性收缩辊缝控制模式转换软压下辊缝控制模式的操作窗口示意图；

其中，图5中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：1扇形段辊缝控制模式显示，2快换新浇铸长度(B)，3为手动快换HMI启动按钮和停止按钮，4扇形段辊缝软压下辊缝控制模式HMI激活按钮。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1示出了根据本发明的一个实施例的连铸机扇形段辊缝控制模式的转换方法的步骤流程图。

如图1所示，本发明提供了一种连铸机扇形段辊缝控制模式的转换方法，转换方法包括如下步骤：

步骤1，基于激活的连铸机快换启动信号，在HMI人机界面选择软压下辊缝控制模式，使扇形段位置锁定在线性收缩辊缝控制模式的目标位置上，获取锁定信号；

步骤2，基于快换后板坯拉出长度和位置，并与连铸机的机械长度比较，获取快换后板坯位于连铸机的机械长度上的位置；

步骤3，基于快换后板坯位于连铸机的机械长度上的位置，判断板坯移动至相应扇形段时，解除锁定信号，按照软压下辊缝控制模式的目标位置进行压下控制。

步骤1中将扇形段位置锁定在线性收缩辊缝控制模式的目标位置上，禁止扇形段动作，能够避免扇形段后半部整体压下，解决扇形段框架加持力猛增的问题，减小拉矫机转矩，易于拉动板坯，能够达到连续生产的目的。

通过本发明的转换方法能够在连铸机不停机的情况下完成转换，保持生产的连续性，提高板坯质量，从而满足了生产的需求，减少由于断浇后再生产而带来的人力和物力的消耗，降低吨钢的生产成本，提高企业经济效益。

需要说明的是，连铸机的15个扇形段、1个0段、一台结晶器共同用于将钢水按一定尺寸规格冷却凝固生产出板坯，而通常扇形段长度为2米、0段长度为4米、结晶器长度为1米，按照结晶器、0段、1-15号扇形段顺序安装，形成的固有长度即为连铸机的机械长度。

进一步地，激活的连铸机快换启动信号包括在连铸机快换期间利用两台中间包车位置互换自动识别连铸机快换启动信号。

其中，通过接近开关检测中间包车的位置，实现中间包车在快换行走中自动确认连铸机快换启动信号。

进一步地，接近开关安装在中间包车的轨道上方，共有2个中间包车，4个接近开关，4个接近开关分别对应1号中间包车预备位、1号中间包车浇铸位、2号中间包车预备位和2号中间包车浇铸位，当中间包车在各个位置时对应接近开关会识别到发出24伏信号送给控制系统进行运算控制快换启动信号。

连铸机快换时，两台中间包车需要从预备位、浇铸位进行互换，在位置互换过程中，通过接近开关实现检测，控制系统在连铸机浇铸过程中一旦检测到两台中间包车有启动信号并且完成位置互换，则立即自动执行中间包车快换功能，这样有利于减少人员操作实现设备自动化。

需要说明的是，有启动信号并且完成位置互换：“有启动信号”指中间包车移动行走信号发出，也就是2台中间包车其中1台向预备位行走，另1台向浇铸位行走，在行走信号发出后，分别检测到1台由浇铸位行走到预备位，另1台由预备位行走到浇铸位时，控制系统检测确认后会发出中间包车位置进行互换。解决因接近开关故障发出误信号造成设备动作，此种设计在中间包车没有行走时即使接近开关故障也不会发出中间包车位置进行互换信号去启动快换信号。

进一步地，基于PLC控制系统的跟踪程序获取快换后板坯的拉出长度和位置。

其中，板坯的拉出通过拉矫机实现，在所述拉矫机的电机上设有编码器，检测所述拉矫机的拉速。

编码器的作用检测电机转速，通过跟踪程序读取电机速度，进行计算得出快换后板坯的拉出长度及对应扇形段位置。

PLC控制系统的跟踪程序会检测到拉矫电机转速信号，通过速度信号编程，实现板坯拉出长度实时跟踪，只要电机转动则会计算出拉坯长度，由于PLC控制系统周期扫描输入信号，通常周期为10ms至20ms，则能够实时计算出板坯的拉出长度。

进一步地，PLC控制系统还包括连锁保护模块，连锁模块获取满足压下辊缝控制模式的转换条件；

其中，转换条件包括连铸机的浇铸速度小于0.1m/min，浇铸总长度大于15m，浇铸位信号已激活，一台中间包车在行走，另一台中间包车不在浇铸位。

进一步地，PLC控制系统为S7-400PLC控制系统。

连铸机各种输入输出信号由S7程序逻辑运算后通过PLC模块输出到现场进行控制，连铸机S7程序逻辑运算，控制现场连铸机设备按照一定次序动作。

选择S7-400PLC控制系统，其体积小、速度快、标准化、通讯能力强、可靠程度高、编程简单易懂，能够广泛应用于中高性能的控制领域。

具体地，拉矫机上编码器通过PLC控制系统的跟踪程序计算获取快换后板坯位于连铸机的机械长度上对应扇形段实际位置，将该实际位置信号传递给PLC控制系统，PLC控制系统根据实际板坯位置信号控制伺服阀打开或关闭对应扇形段的油缸，进而控制扇形段的打开和关闭动作，实现连铸机扇形段辊缝控制模式的转换。

实施例1

本实施例中，采用2200mm的连铸机，该连铸机为一机一流，冶金长度为35.055m，弧形半径9.5m，铸坯宽度1000mm至2200mm，铸坯长度9000mm至11000mm。由于设计上的不完善，当连铸机扇形段在线性收缩辊缝控制模式生产中，需要转软压下辊缝控制模式时，这一功能铸机无法实现，给生产带来不便，通过在现有连铸机基础上进行改造实现线性收缩辊缝控制模式与软压下辊缝控制模式的转换。

通过位置传感器检测连铸机扇形段辊缝的实际位置，间接实现扇形段的打开关闭动作。

需要说明的是，位置传感器安装在扇形段本体液压缸上，液压缸动作带动扇形段框架动作，实现调节扇形段辊缝的实际位置。

通过伺服阀控制扇形段的打开关闭油缸进出液压油，实现扇形段打开、关闭动作。

需要说明的是，伺服阀安装现场阀台控制站，通过液压管连接到扇形段本体油缸上。由PLC控制系统计算出扇形段辊缝目标值后，会与扇形段油缸上的位置传感器实际位置进行比较，得出偏差，再通过PLC控制系统进行PID调节控制伺服阀，也就是当实际扇形段辊缝位置大于辊缝目标值则系统给伺服阀输出关闭信号使其扇形段关闭，当实际扇形段辊缝位置等于辊缝目标值时，PLC控制系统则停止输出，反之亦然。

连铸机共有15个扇形段，图2至图5仅示出13个扇形段，但不影响对本发明的理解，其中，横轴由右到左S01-S13表示扇形段号，上部线条图纵轴表示扇形段辊缝位置230mm至250mm，下部柱状图为S01至S13扇形段关闭实际力，纵轴表示扇形段关闭力0MPa至100MPa，中部圆圈表示拉矫机，箭头表示拉矫机方向向下，数值表示每个扇形段的入口和出口到结晶器的长度，也就是标记钢水从结晶器冷却成板坯拉出到各个扇形段的长度，用于记录板坯在扇形段中的过程的实际长度值，单位为毫米。

图2示出了根据本发明的一个实施例的线性收缩辊缝控制模式下设备位置的示意图。

如图2所示，纵轴表示扇形段辊缝位置230mm至250mm，现在的辊缝位置在242mm到238mm依次线性收缩，这张图显示扇形段位置为线性收缩状态，从S01扇形段到S13扇形段的位置会越来越小，是按固态钢坯冷热收缩比例设计的。

需要说明的是，辊缝位置代表了生产板坯的厚度值，每个扇形段由四个油缸组成，左右两侧各两个，因此每个扇形段内有四个压力值，即关闭力。

图3示出了根据本发明的一个实施例的软压下辊缝控制模式下设备位置的示意图。

如图3所示，显示扇形段位置为软压下状态，从S01扇形段到S13扇形段的位置会越来越小，其中S04-S05-S06扇形段加大压下位置，在板坯液芯半凝固状态时进行加大压下量，提高板坯质量，解决板坯内部结构偏析缺陷。

图4示出了根据本发明的一个实施例的线性收缩辊缝控制模式转换软压下辊缝控制模式中设备位置的示意图。

如图4所示，显示连铸机正在由进行线性收缩辊缝控制模式转换软压下辊缝控制模式，其中S06-S07扇形段突然压力增大的原因是，基于快换后新拉出板坯位于连铸机的机械长度上的位置，判断板坯移动至相应扇形段时，解除扇形段锁定信号，按照软压下辊缝控制模式的目标位置进行压下控制，扇形段辊缝加大压下量，板坯对扇形段油缸的反作用力造成。快换前0段、1段、2段板坯已经进入S08-S09-S10-S11扇形段内，而后面的就是新快换后新拉出板坯进入到S04-S05-S06扇形段，这时PLC控制系统计算出的辊缝目标位置在这S04-S05-S06扇形段进行软压下，实现软压下辊缝控制模式。

图5示出了示出了根据本发明的一个实施例的线性收缩辊缝控制模式转换软压下辊缝控制模式的操作窗口示意图。

由于软压下辊缝控制模式仅仅是3个扇形段进行压下，执行压下的扇形段对应的板坯为液芯半凝固状态，仅仅几米长度。其他扇形段还是按照安照固态钢坯冷热收缩比例进行辊缝控制。

如图5所示，连铸机快换完成后，工作人员观察手动快换HMI启动按钮和停止按钮3，当启动按钮为绿色时，连铸机快换启动信号被激活。拉矫机启动后观察快换新浇铸长度(B)2的变化情况，当快换新浇铸长度增加后连铸机快换功能真正运行，否则判定为故障，则不允许扇形段软压下辊缝控制模式开启。

进一步地，在连铸机快换启动信号激活后，快换新浇铸长度(B)2在小于3000mm时，手动激活扇形段辊缝软压下辊缝控制模式HMI激活按钮4，当扇形段辊缝控制模式显示1由manual模式转为speed模式时，扇形段辊缝会按照本发明的步骤逐步压到目标位置。

进一步地，当speed模式表与model模式表接近时，手动转为model模式。

其中，图5中，扇形段辊缝控制模式显示1包括speed、model和manual，其中speed显示绿色时表示扇形段辊缝控制模式为speed模式，其中model显示绿色时表示扇形段辊缝控制模式为model模式，其中manual显示绿色时表示扇形段辊缝控制模式为manual模式。

其中，在speed模式时，扇形段辊缝控制模式的目标位置依据连铸机拉速来确定，在model模式时，扇形段辊缝控制模式的目标位置依据计算机软件LPC模型来确定，当连铸机的拉速达到1m/min时，speed模式表与model模式表是接近的状态，通过HMI界面(图5)可以确认到。

在运行过程中，连铸机快换功能没有激活，一个扇形段损坏2个位置传感器，则该扇形段启动锁定信号，无法使用扇形段辊缝控制模式的转换功能。

具体地，本实施例中连铸机扇形段共有13个扇形段，每个扇形段由4个油缸组成实现打开关闭动作，每个油缸动作过程中的位置由位置传感器来检测，一旦故障2个位置传感器，则扇形段位置无法确定，扇形段会自动锁定位置使油缸不动作，所以一个扇形段坏2个传感器，无法使用扇形段辊缝软压下辊缝控制模式转换功能。连铸机快换激活，选择软压下辊缝控制模式的过程中出现各种异常情况，此时需要工作人员观察所有扇形段位置，如果发生某扇形段关闭力过大，拉不动板坯时，可以先取消软压下辊缝控制模式，扇形段会自动打开，必要时可以手动强制把扇形段打开到最大，避免连铸机冻坯。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (5)

1.一种连铸机扇形段辊缝控制模式的转换方法，其特征在于，所述转换方法包括如下步骤：

基于激活的连铸机快换启动信号，在HMI人机界面选择软压下辊缝控制模式，使扇形段位置锁定在线性收缩辊缝控制模式的目标位置上，获取锁定信号；

基于快换后板坯拉出长度和位置，并与所述连铸机的机械长度比较，获取快换后所述板坯位于所述连铸机的机械长度上的位置；

基于快换后所述板坯位于所述连铸机的机械长度上的位置，判断所述板坯移动至相应所述扇形段时，解除所述锁定信号，按照所述软压下辊缝控制模式的目标位置进行压下控制；

其中，基于PLC控制系统的跟踪程序获取快换后所述板坯的拉出长度和位置；

所述PLC控制系统还包括连锁保护模块，所述连锁保护模块获取满足所述辊缝控制模式的转换条件；

其中，所述转换条件包括所述连铸机的浇铸速度小于0.1m/min，浇铸总长度大于15m，浇铸位信号已激活，一台中间包车在行走，另一台中间包车不在所述浇铸位。

2.根据权利要求1所述的连铸机扇形段辊缝控制模式的转换方法，其特征在于，所述激活的连铸机快换启动信号包括在连铸机快换期间利用两台中间包车位置互换自动识别所述连铸机快换启动信号。

3.根据权利要求2所述的连铸机扇形段辊缝控制模式的转换方法，其特征在于，通过接近开关检测所述中间包车的位置，实现所述中间包车在快换行走中自动确认所述连铸机快换启动信号。

4.根据权利要求1所述的连铸机扇形段辊缝控制模式的转换方法，其特征在于，所述PLC控制系统为S7-400PLC控制系统。

5.根据权利要求1所述的连铸机扇形段辊缝控制模式的转换方法，其特征在于，所述板坯的拉出通过拉矫机实现，在所述拉矫机的电机上设有编码器，检测所述拉矫机的拉速。

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