劉小強

【摘? 要】煉鋼工業(yè)中，連鑄機承擔著重要的工具職能，其并不是單一的機械設(shè)備類型，而是集澆鋼、切割、收集、輸送等多種結(jié)構(gòu)于一體的核心設(shè)備體系。做好這一設(shè)備體系的電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計，對煉鋼工業(yè)生產(chǎn)效率與質(zhì)量的發(fā)展具有重要意義。

【關(guān)鍵詞】連鑄;工藝;控制系統(tǒng);電氣控制

引言

煉鋼產(chǎn)業(yè)是我國的重要基礎(chǔ)工業(yè)，它為國家的經(jīng)濟發(fā)展做出了突出的貢獻。隨著市場需求的變更和發(fā)展，鋼鐵企業(yè)的技術(shù)要求也愈來愈高，促使了它們不斷地加強技術(shù)的革新、設(shè)備的換代。

1.連鑄機的工藝設(shè)備

連鑄機的整個工藝流程比較復(fù)雜，需要用的設(shè)備有回轉(zhuǎn)臺、鋼水包、中間包和更換裝置、冷卻水系統(tǒng)、結(jié)晶器、振動裝置、切斷裝置和引錠設(shè)備等。每個設(shè)備起到的作用都各不相同，熟悉設(shè)備運行的作用就能熟悉整個工藝操作流程。中間包的作用是緩沖并凈化鋼液，它的容量不需要太大，一般為鋼水包的20～40%，而且隨著鑄機流數(shù)的增大，中間包的容量也會增大。結(jié)晶器是連鑄機的核心，需要有良好的耐磨性、導(dǎo)熱性和剛性，具備這些特訓(xùn)的結(jié)晶器便于制造和維護。振動裝置的作用是讓結(jié)晶器做周期性的振動來防止粗胚與結(jié)晶器產(chǎn)生粘附，振動裝置使用正弦波，頻率和振幅都與拉速匹配，可確保鑄坯的質(zhì)量與產(chǎn)量。冷卻裝置一般安裝在結(jié)晶器的出口位置，借助水來冷卻鑄坯的溫度。為了防止高溫的鑄坯出現(xiàn)內(nèi)裂和鼓包，需要嚴格控制冷卻系統(tǒng)的水壓與水量。引錠裝置的用處是在連鑄前將凝固后的鑄坯牽引出來放入存放裝置。切割裝置時利用鑄坯的運動來對其進行切割，通常由火焰切割器和液壓切割等措施。

2.連鑄機控制系統(tǒng)

在連鑄機的電氣化自動控制系統(tǒng)中，一般包括傳動交流裝置、電氣元件、智能儀表等，在PLC控制系統(tǒng)的支持下，實現(xiàn)各儀器之間的信息傳輸，對連鑄過程的實時信息進行有效的監(jiān)控與處理。連鑄機的電氣自動化控制系統(tǒng)具體可以分為以下幾個系統(tǒng)：

2.1液壓和潤滑系統(tǒng)

在液壓系統(tǒng)中，又可細分為維修液壓系統(tǒng)、出坯液壓系統(tǒng)、結(jié)晶液壓系統(tǒng)和液壓主系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)的主要功能便是通過配備的液壓傳感器，實時監(jiān)控連鑄過程中鋼液的壓力大小，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街骺刂葡到y(tǒng)，相關(guān)專業(yè)人員可以通過鋼液的實時壓力數(shù)據(jù)，進行分析總結(jié)，根據(jù)液壓數(shù)據(jù)對連鑄過程進行適當?shù)恼{(diào)整，保證液壓處于穩(wěn)定狀態(tài)，有利于連鑄過程的順利進行。在潤滑系統(tǒng)中，主要是進行潤滑脂的分配，確保在連鑄過程中鑄坯在錕道轉(zhuǎn)換中引起劃痕，而潤滑系統(tǒng)的自動化控制，有條不紊的進行潤滑脂分配，保證了連鑄過程中供脂的穩(wěn)定性。

2.2鑄流控制系統(tǒng)

一般控制結(jié)晶器等部分，包括結(jié)晶震動裝置、下液壓裝置、壓力系統(tǒng)等，在進行澆鑄時，就可以在電氣化自動系統(tǒng)的幫助下，對澆鑄的實際狀態(tài)進行反饋，更加精確的檢測結(jié)晶器的穩(wěn)定性、液面控制等，提高連鑄過程中鑄坯的生產(chǎn)效率。

2.3后臺控制系統(tǒng)

后臺控制一般包括后部錕道、出坯設(shè)備的控制等，其主要設(shè)備由對中裝置升降擋板、切割設(shè)備、脫引錠設(shè)備等，在連鑄過程中，后臺設(shè)備的各種參數(shù)需要更加的精密，測定的參數(shù)也比較多，這便需要更加先進的儀表設(shè)備，通過參數(shù)設(shè)定精確的切割車軌道，保證切割槍的精確操作，使得切割的鋼材有較高的精確度，提升鋼材質(zhì)量。

2.4平臺控制系統(tǒng)

一般為澆筑設(shè)備，包括中間包、鋼包回轉(zhuǎn)臺、結(jié)晶排煙風(fēng)機等，通過控制系統(tǒng)進行中間包移動、鋼水運送等。

2.5儀表控制系統(tǒng)

儀表主要用于檢測中間包、鋼水罐、冷卻水水管和焦爐的溫度，鋼水罐和中間包的重量，焦爐氧氣、中間包氬氣、冷卻水、焦爐總管煤氣的流量與壓力，以及降溫結(jié)晶器的水溫差等相關(guān)設(shè)備參數(shù)。在對連鑄機的電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計中，本文通過鋼鐵工業(yè)與加工工藝的實際需求，將其設(shè)置為分散控制的集散控制系統(tǒng)、集中操作等，在主控制系統(tǒng)中，又設(shè)置液壓潤滑、后臺控制、鑄流控制等系統(tǒng)的子系統(tǒng)，對生產(chǎn)運作進行嚴格管理。

3.連鑄機電氣自動化控制系統(tǒng)的集散設(shè)計

3.1自動化系統(tǒng)的集散結(jié)構(gòu)設(shè)計

連鑄機電氣自動化控制系統(tǒng)的集散結(jié)構(gòu)設(shè)計體系主要包括集中控制層、通信網(wǎng)絡(luò)層、分散控制層以及信息管理層四個部分。具體來講：

第一，集中控制層。這一系統(tǒng)層次應(yīng)包含工程師站、出坯室監(jiān)控站、切割室監(jiān)控站、連鑄機監(jiān)控站、操作人員操作站等結(jié)構(gòu)。其中，工程師站主要負責電氣自動化控制系統(tǒng)控制程序的編制與修改，操作站主要負責連鑄機設(shè)備運行狀態(tài)的人工把控，各監(jiān)控站主要負責連鑄機生產(chǎn)運行中各項參數(shù)、各類風(fēng)險的監(jiān)視、排查與報警。

第二，通信網(wǎng)絡(luò)層。這一系統(tǒng)層次是電氣自動化控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息傳輸基礎(chǔ)，其主要依托布設(shè)于連鑄機生產(chǎn)現(xiàn)場的總線，實現(xiàn)以太網(wǎng)控制內(nèi)網(wǎng)的搭建，進而為各系統(tǒng)環(huán)節(jié)的交互反饋、數(shù)據(jù)顯示提供條件。為了保證以太網(wǎng)通信功能的發(fā)揮質(zhì)量，應(yīng)在通信網(wǎng)絡(luò)層中設(shè)計出客戶機、服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫等結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)連鑄機生產(chǎn)運行過程中各類工況數(shù)據(jù)的平臺上傳、崗位互聯(lián)與實時存儲。此外，還需通過交換機、光纖等通信設(shè)備，建立起設(shè)備機房、操作室、電氣室等場所中計算機操作系統(tǒng)的信息通道，以便相關(guān)人員對連鑄機運行環(huán)境的整體狀態(tài)進行監(jiān)控，避免連鑄機與自動控制系統(tǒng)發(fā)生故障問題。

第三，分散控制層。這一系統(tǒng)層次主要以PLC自動控制中心為核心，應(yīng)保證連鑄機每個部分均裝設(shè)有針對性的PLC控制器以及溫度、流量、壓力等傳感器設(shè)備。例如，在連鑄機電氣室中，應(yīng)裝設(shè)出公用的PLC可視化系統(tǒng)、PLC控制儀表;在出坯操作室中，應(yīng)裝設(shè)出PLC切割控制器，并通過圣餐線與其他控制單元相連。同時，還應(yīng)在現(xiàn)場布設(shè)控制柜、I/O柜等設(shè)備，以確保為PLC控制器的通信交互、連鎖反饋提供出優(yōu)質(zhì)環(huán)境條件。

第四，信息管理層。這一系統(tǒng)層次主要用于連鑄機生產(chǎn)運行、自動控制中相關(guān)數(shù)據(jù)的記錄、存儲與處理，并實現(xiàn)連鑄機上下游環(huán)節(jié)的信息傳遞，以此推動煉鋼企業(yè)整體生產(chǎn)活動的決策優(yōu)化與管控發(fā)展。在進行信息管理層的設(shè)計時，相關(guān)人員應(yīng)將自動化工廠服務(wù)系統(tǒng)、計算機管理系統(tǒng)以及企業(yè)辦公系統(tǒng)納入到方案體系當中。

3.2自動化系統(tǒng)的控制組態(tài)設(shè)計

在自動化系統(tǒng)的控制組態(tài)設(shè)計中，相關(guān)人員首先需要對自動化系統(tǒng)的配置進行設(shè)計。從目前來看，可選用PLC-5系列處理器作為以太網(wǎng)環(huán)境下的自動控制中心，再結(jié)合實際情況設(shè)置出1個主機架和若干個遠程機架，并利用ControlNet實現(xiàn)各機架的互聯(lián)。對于連鑄機的輥道控制，可將變頻器作為主要工具。其后，相關(guān)人員應(yīng)對連鑄機的各機構(gòu)進行模塊化處理，編制出適當?shù)哪K名稱、機架槽號，并根據(jù)設(shè)備運行性能輸入偏移量、濾波時間、偏移量等模擬量;最后，還需對機架組態(tài)進行控制，主要包括網(wǎng)絡(luò)組態(tài)、設(shè)備掛件組態(tài)以及I/O柜組態(tài)三個部分。

4.連鑄機電氣設(shè)備的使用情況和改進

大包回轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)采用變頻調(diào)速電機加應(yīng)急氣動驅(qū)動旋轉(zhuǎn)裝置。旋轉(zhuǎn)角度采用編碼器計數(shù)?；剞D(zhuǎn)臺上的各種電氣信號接線通過滑環(huán)連接，回轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)方向和角度不受限制。每側(cè)的大包升降臂使用一個電磁閥控制兩個液壓缸驅(qū)動，升降臂上帶大包稱重系統(tǒng)。每一側(cè)的大包包蓋各有兩個液壓缸和位置檢測開關(guān)。當兩臂的差值較大時，正常的升降操作無法進行。在生產(chǎn)過程中往往為了保證連鑄不斷澆，由操作工人工觀察，強制進行升降操作，存在一定的安全隱患。

5.結(jié)束語

隨著大部分鋼鐵企業(yè)對連鑄機的電氣自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用，不僅能顯著的降低生產(chǎn)耗能與成本費用，也使得鋼鐵生產(chǎn)線的效率大大提高，并且保證了生產(chǎn)流程的有序進行，提高了生產(chǎn)過程的系統(tǒng)穩(wěn)定性。

參考文獻

[1]張德明.連鑄機液壓系統(tǒng)油液狀態(tài)監(jiān)測實例分析[J].液壓氣動與密封，2020，40（03）：74-75.