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| 1． 概況 杭鋼80t電爐工程是杭鋼集團近年來投資引進的zui大一個項目，耗資7億元人民幣。直流電弧爐引自法國克萊西姆（Cleicm），短流程高速連鑄機引自奧鋼聯（VAI），經國內配套和改造，于1999年4月正式投產。設備運行二年，年產鋼量逾50萬噸，主要指標已進入全國同行前6名。 該生產線的基本流程如下：初煉爐將廢鋼冶煉成合格鋼水后，送至精煉爐進行溫度、成分的調整，然后將合格鋼水送至連鑄機。鋼水經中間罐到結晶器，在結晶器內進行一次冷卻，再經扇型段二次冷卻，形成150或200方坯，火切機定尺切割。合格產品外送相關分廠（公司）進行深加工。 連鑄相關控制參數見表1 電爐連鑄自動化控制系統(tǒng)分為一級和二級控制系統(tǒng)。一級控制系統(tǒng)為基礎自動化級，直接參與生產過程的檢測和控制，完成設備的順序控制和連續(xù)控制。該系統(tǒng)由德國西門子（SIEMENS） S5-155U決策過程管理系統(tǒng)組成，其功能如下： 1） 數據的采樣，如結晶器液位的檢測，鋼包、中間罐稱重信號反饋，水冷系統(tǒng)一次儀表信號反饋等； 2） 邏輯控制，如準備澆鑄、送引錠桿、開澆、澆鑄中、澆鑄結束等； 3） 信號檢測，如位置信號的檢測等； 4） 數據處理及通訊，如模數轉換、PLC通訊等。 二級控制系統(tǒng)為過程控制級，制定和協調生產計劃，收集生產中的各種數據，并按一定方法加以處理后進行數學模型計算，向基礎自動化系統(tǒng)發(fā)出設定值實現生產過程的控制和管理。該系統(tǒng)由DEC公司的1臺ALPHA服務器及多個終端構成。其主要功能包括： 1） 數據的傳送,如連鑄（CCM）與精煉爐（LF）及化驗室（光譜室）之間的數據交換等； 2） 報表系統(tǒng)； 3） 鑄機狀態(tài)跟蹤； 4） 對模型的控制，如二冷噴淋水、結晶器電磁攪拌、末端電磁攪拌、尾坯優(yōu)化切割、數據庫的管理等。 基礎級自動化系統(tǒng)與二級過程計算機控制系統(tǒng)通過網絡相聯。主控室人機接口MMI共4臺，一級、二級各2臺，主操人員可直接在MMI上通過操作畫面來控制生產。 2 基礎自動化系統(tǒng)的構成及功能 2．1 系統(tǒng)構成 人機接口采用基于Inter Pentium Ⅱ處理器的工業(yè)PC機，配置WIN98操作系統(tǒng)，SIEMENS S5 及FACTORY LINKECS 應用軟件，使用方便，畫面形象生動，便于調試。與上位機通訊由RS232接口及4~20mA電流環(huán)接口來實現。 2.2 主要功能 2.2.1 中間罐鋼水液位控制系統(tǒng) 鋼水液位控制系統(tǒng)總體上來說可劃為3塊，即中間罐塞棒控制子系統(tǒng)、結晶器液位控制子系統(tǒng)、大包滑動水口控制子系統(tǒng)。這3塊相互獨立，自成系統(tǒng)，其結構組成見圖1。 為保持流入結晶器內的鋼水流動平穩(wěn)，采用中間罐稱重系統(tǒng)控制鋼水重量來控制其液位。每個中間罐車上設置4個稱重傳感器，精度0.5‰，稱量范圍為0~50t。稱量信號經稱重處理器變換成毛重信號后送給基礎自動化系統(tǒng)，然后進行去皮。去皮分自動去皮和手工去皮兩種方式，去皮需在大包滑動水口（LSG）打開之前進行，否則去皮無效，一級MMI畫面上將不顯示中包重量。大包滑動水口的自動控制系統(tǒng)由于接收不到中間罐的重量變化無法自動開啟而只能手動操作，手動操作則勞動強度大。 2.2.2 結晶器液位控制子系統(tǒng) 2.2.2.1原理、構成及特點 結晶器液位控制子系統(tǒng)采用美國伯托（EG&G BERTHOLD）公司制造的LB352結晶器液位測量儀。該測量儀由CO-60放射源，帶水冷裝置的閃爍探測器LB 6639W，結晶器液面測量記錄儀LB352及中間接線盒等組成。采用非接觸式測量原理，閃爍探測器把接收到的Co-60射線（γ射線）的強度變化轉化成鋼水液面高度變化。并送給塞棒液壓缸的伺服閥，控制液壓缸塞棒的動作，以此調節(jié)中間罐流入結晶器鋼水量，控制結晶器中鋼水液面高度。伯托LB352結晶器液位測量儀測量的是鋼水的真實液位，量程100mm~200mm，精度為滿量程的±（2~3）%（正常的統(tǒng)計漲落除外），長期穩(wěn)定率為輻射強度±1%。安裝方式為外裝式，帶屏蔽的放射源裝置緊靠在結晶器水冷夾套的外邊。屏蔽鉛罐在結晶器上蓋的下面，能以手動方式開啟或關閉射源，閃爍探測器位于水冷夾套外面的另一側，配水冷套。 該系統(tǒng)具有以下幾方面優(yōu)點: 1） 控制精度高，液面波動小，有助于保證鑄坯的表面質量，減少溢鋼漏鋼事故。該系統(tǒng)與控制器、執(zhí)行機構聯用調節(jié)定程桿、滑板，可以實現澆鑄過程的自動控制。在連鑄主控室配有一級計算機畫面，對結晶器液位的設定值、實際值、拉速及塞棒的實際位置（開度，用百分度表示）等變量都有跟蹤記錄（曲線）和顯示。依據這些跟蹤曲線可以判斷是否有結水口現象。 2） 可靠性高。采用非接觸式測量原理測量鋼水位，不受溫度、灰塵、煙霧、液面性質及操作人員除渣過程差異的影響。 3） 堅固耐用。由于各組成部分均裝于結晶器上蓋的下面，所以即使鋼水外溢也不會損壞伯托系統(tǒng)。探測器的尺寸很小，很容易保護，受溫度、電磁場及機械方面的影響小。 4） 安全性好。伯托系統(tǒng)的輻射強度很低，放射源的強度一般為40~700MBq,如此低的輻射強度是由于LB352閃爍探測器靈敏度高。操作和維修人員在伯托系統(tǒng)周圍工作時，不需佩帶胸章劑量計及采取其他防護設施。 5） 使用和維修方便 儀表內部參數一經調試好，輸入后就能確保系統(tǒng)的正常運行。為避免誤操作，可以用密碼鎖定。該系統(tǒng)PLC（帶微處理器系統(tǒng)的Eurocard卡）與基礎自動化系統(tǒng)的PLC之間通過點對點通訊，操作工只需操作儀表面板上的校空、校滿按鈕就能完成?？招M工作。只有在換鑄坯斷面時需要同時完成?？?、校滿工作，平時只需要校空。 每一次合上開關，結晶器液位控制系統(tǒng)都會做系統(tǒng)自檢，一旦有誤，儀表屏上就會顯示故障信息。 “ERROR 5”探頭故障在生產實踐中出現比較多，主要由信號電纜因高溫，機械創(chuàng)傷、進水等原因造成。其電纜故障一般容易檢查到，常見現象為斷線、屏蔽層受損或屏蔽層接觸不好。如果懷疑探頭有故障，可用以下兩種方法來判斷： 1） 快速判斷 。如液位讀數穩(wěn)定并在20%~80%（實際生產時一般在80%附近，系統(tǒng)設定值為80%）范圍內，說明探頭性能良好； 2） 準確判斷。通過測繪探頭的坪特性曲線進行判斷。調整儀表后面板上的H.V.-ADJ微動電位器（按+/-0.2V~+/-0.25V的幅度來調整），觀察儀表面板上讀數是否穩(wěn)定，穩(wěn)定說明探頭是好的，不穩(wěn)定則說明探頭有故障（工作電壓被抬高或光電倍增管已損壞）。 2．2．3 結晶器振動控制 結晶器振動頻率為1.17Hz~4Hz,振幅6~12mm。振動頻率f的設置參數由過程控制系統(tǒng)根據下列公式計算得出： f=K× VG ×1000/2×S 式中: f--振動頻率 K--補償系數（1.2~1.5） VG--澆鑄速度 S--振幅 振動控制方式分為自動控制方式與手動控制方式，在自動模式下開澆時，振動裝置隨拉矯機拉速變化而起振；在手動模式下主操人員可以在主控室MMI上根據相應的畫面，選擇存儲在電腦里的振動曲線，使之按某一合適曲線振動。 2．2．4 引錠桿及鑄坯跟蹤 引錠桿及鑄坯跟蹤是由安裝在夾送輥上的編碼器（PG）來實現的，在裝引錠桿時或澆鑄時，PG根據引錠桿頭的位置控制夾送輥的壓下狀態(tài)。出尾坯時，通過PG來進行尾坯跟蹤，按坯尾的位置自動依次停止夾送輥、關閉扇形段二冷水，改變夾送輥的壓下狀態(tài)。 2．2．5電磁攪拌 采用了ABB的結晶器電磁攪拌及末端電磁攪拌技術。限于篇幅，只簡單介紹結晶器電磁攪拌。其系統(tǒng)配置見圖2。操作人員可在一級計算機畫面上根據不同的鋼種和拉速選擇適宜的攪拌參數來控制攪拌強度。 2．2．6 一冷水控制 結晶器一冷水流量保證在2200L/min。一旦意外斷水，流量開關將檢測到的信號發(fā)送給PLC，在一級計算機畫面上產生報警信號,通知操作人員停澆,同時指令打開一冷水事故水閥,以防因斷水燒毀結晶器冷卻銅管。 2．2．7 二冷水控制 為保證鑄坯以一定的規(guī)律緩慢凝固降溫，二冷區(qū)采用水噴霧冷卻方式。二冷水系統(tǒng)共分為4個區(qū)，每區(qū)設置一個電磁-氣動切斷閥，每*又配以獨立的電磁-氣動截止閥。計算機根據鑄坯冷卻的實際情況自動控制二冷水量。計算機連鑄專家系統(tǒng)（CAQC）內所存二冷水流量控制曲線可分為4種：弱冷（SOFT），中冷（MEDIUM），強冷（HARD）和特強冷（HARD HARD）。整個二冷區(qū)自上而下，冷卻強度由強到弱。二冷水的流量采用科尼?。↘rohne）IFC 010D智能型電磁流量計進行檢測。在實際生產中，只需將鋼種，斷面，拉速等參數輸入計算機，即可在數據庫中找出合適的二冷水控制曲線，對二冷段各區(qū)進行流量控制，同時把各調節(jié)閥及切斷閥的工作狀態(tài)及電磁流量計反饋的4~20mA信號送給一級PLC，在MMI上顯示出相關信息。 3 過程計算機系統(tǒng)的構成及功能 3.1硬件及軟件構成 3．1．1硬 件 服務器型號 DEC ALPHA SERVER 1000 內存 128MSDRAM 硬盤 2×2.1GB 光驅 600Mb 磁帶機 TZ 87 通訊接口 以太網控制器 3．1．2 基本軟件 操作系統(tǒng) OPEN VMC V6.02 數據存貯系統(tǒng) ORACLE V7.0 程序設計語言 C, C++, VB 個人計算機（PC機） WINDOWS NT操作系統(tǒng) 3.2 功能 1） 生產過程的監(jiān)視和控制； 2） 尾坯優(yōu)化切割處理。根據中間罐車所剩的鋼水重量，計算每流鑄坯合理切割長度并提供停澆的*點位置； 3） 二冷配水的設定。根據鋼種、溫度和拉速，找出相應庫中的經驗值送給 PLC去執(zhí)行； 4） 連鑄生產數據的處理及歷史數據的存貯； 5） 與冶煉過程計算機、分析中心計算機（化驗室）之間的通訊以及與結晶器液面控制、結晶器電磁攪、打號機、火切機、末端電磁攪拌等子系統(tǒng)之間的通訊； 6） 各種報表的處理。 3．3 控制功能組成 連鑄過程計算機不僅具有鑄機本體的控制功能，而且融入了管理功能，其主要功能如下： 1） 給出相關鋼種的冶金數據； 2） 建立生產過程中的質量判定模型； 3） 處理生產計劃，打印生產報表； 4） 給定切割長度； 5） 給定鑄坯打印批號； 6） 給定二冷水設定值； 4 結束語 杭鋼昌興電爐連鑄機控制系統(tǒng)運行可靠，具有硬件結構合理、網絡數據傳送效率高、軟硬件資源共享率高等特點。其控制功能*安全，操作方便。電爐投產兩年來已取得較好的經濟效益。 |
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展會城市：北京市展會時間：2025-06-18