（山東萊蕪鋼鐵集團自動化部，山東 萊蕪 271104）王 博，彌春霞，胡 猛

1 前言

在改造前萊鋼煉鋼廠4#連鑄機火切機定尺切割采用3#拉矯機上的光電編碼器和雷目公司的紅外定尺系統(tǒng)兩種方式。編碼器的維護量大，拉鋼時有時出現(xiàn)停轉、丟碼、跳變等現(xiàn)象，人為因素誤差較大。紅外定尺系統(tǒng)受電磁干擾和環(huán)境溫度等因素影響較大。由于定尺系統(tǒng)存在一定的誤差，造成鋼坯的實際重量與理論重量誤差較大。根據(jù)這種情況，開發(fā)了板坯連鑄機定重自動切割系統(tǒng)。

2 定重切割原理

2.1 系統(tǒng)的組成

連鑄坯定重切割自動控制系統(tǒng)由四大部分組成：連鑄坯長度檢測部分；連鑄坯重量檢測部分；連鑄坯剪切部分；計算機自動控制部分。安裝連鑄坯自動秤量與長度檢測設備，通過計算機采集信號，轉換成相應的數(shù)據(jù)，并將實際稱量值與連鑄坯給定量值相比較，將其誤差轉變成長度值，以調節(jié)連鑄坯長度來達到連鑄坯定重的目的。

基于以上控制思想，連鑄坯定重剪切自動控制過程不難實現(xiàn)，較困難的是控制精度要達到系統(tǒng)定重的要求。影響系統(tǒng)控制精度因素諸多，總結有以下幾個方面：一次儀表精度的影響；自動稱量精度的影響；自動剪切精度的影響；自動控制精度的影響(數(shù)模參數(shù)的合理性)；其它因素的影響；如設備的穩(wěn)定性和可靠性等。

2.2 系統(tǒng)原理

在生產(chǎn)過程中，型鋼廠根據(jù)成材規(guī)格，將鋼坯重量提供給煉鋼廠作為設定重量，煉鋼廠依據(jù)鋼坯重量換算成定尺長度作為4＃機的設定坯長對鑄坯進行切割，然后對切割后的鋼坯進行稱重，將此實際重量與設定重量比較得出偏差，進而對將要切割鋼坯的設定長度進行補償。補償公式：（設定重量-實際重量）/實際重量=（實際定尺-設定定尺）/設定定尺，計算出實際定尺。此信號送到切割機AB-SLC500控制系統(tǒng)。

連鑄機與加熱爐的鋼坯輸送流程，如圖1所示。

（1）實際重量由輥道上動態(tài)稱接至出坯塊I/O，經(jīng)通訊送到公用PLC。

（2）鋼坯動作流程

在每一流出坯輥道上有一檢測元件，目的檢測輥道上有坯，然后橫移機動作：橫移機提起鋼坯，移動到軌道稱上（有檢測元件）。稱量結束后，鋼坯由熱送輥道送至加熱爐，同時橫移機返回；稱量的重量數(shù)據(jù)以及相應流號由稱重系統(tǒng)傳送至公用PLC；在公用PLC，作一選擇程序，將鋼坯的實際重量發(fā)送到流PLC。

（3）定重值的修正

定重切割單元計算出的鑄坯切割尺寸僅是理論計算值，在實際生產(chǎn)中，即使是同一鋼種其密度也有微小的變化，會造成定重偏差，必須采取措施進行校正。

本系統(tǒng)在推理機軟件中開發(fā)了定重切割校正功能，采取了逐次逼近-自適應的方法：計算當前一支鋼坯稱量值與設定重量之間的重量差，該重量差再除以本支鑄坯理論切割長度、斷面尺寸等參數(shù)，計算出偏差密度△ρ，再把該偏差密度乘以小于1的系數(shù)K，得到修正后的偏差密度，用這一支鑄坯的切割密度+/-修正后的偏差密度，求得下一支鑄坯的切割密度，從而使下一支鑄坯得到修正。由于修正系數(shù)K小于1，可以達到逐次逼近的效果，避免了超調振蕩的發(fā)生，同時，該修正過程系統(tǒng)自動完成，無需人工干預，是一種自適應的過程。計算公式如下：

?修正偏差密度：ρx=ρ-（Wl-Ws）*K/（z*k*L）

其中：ρ為對應鋼種密度，千克/立方米；Wl為當前鑄坯實際重量，千克；Ws為設定目標重量，千克；K為修正系數(shù)，無量綱；(z*k*L)為單支鑄坯體積，立方米。

?下一支鑄坯理論切割長度：L=Ws/（z*k*ρx）

3 定重切割系統(tǒng)的自動控制

連鑄坯重量（分規(guī)格）與長度存在著一定的對應關系，當連鑄坯長度檢測一次儀表確定后，連鑄坯長度值與檢測信號也有了一定的對應關系。最終連鑄坯重量控制轉換成了連鑄坯的長度控制。

設：連鑄坯長度值為Li，重量為Gi，兩者折算系數(shù)Ca=f（Li，Gi）當連鑄坯給定重量G0，重量誤差△Q =（G0- Gi）

折算成長度誤差△L = Ca?Q = Ca?（G0- Gi）

△L實質上就是連鑄坯長度的調節(jié)量，為避免過量調節(jié)產(chǎn)生新的誤差，用系數(shù)A緩沖調節(jié)

（0< A< 1）

△L = A?Ca?Q = A?Cn?（G0- Gi）

系統(tǒng)確定后，A、Ca 一定，令：Ka= A?Ca

△L i= Ka?（G0- Gi）

用△Li值動態(tài)補償當前連鑄坯剪切長度值，同時考慮剪切機剪切所需時間t，拉鋼速度為Va，發(fā)出剪切信號的提前量La，

則系統(tǒng)控制數(shù)學模型：

L i= L（i- 1）+ Ka?（G0- Gi- 1）

L a= t?V a

詳細控制過程見圖2。其中系統(tǒng)參數(shù)的確定：拉鋼速度Va值可由系統(tǒng)采樣經(jīng)數(shù)據(jù)處理得到，剪切時間t相對某一臺剪機是一常數(shù)。Va、t參數(shù)對系統(tǒng)精度影響不大。主要是Ka值對系統(tǒng)定重精度的影響。由于受到生產(chǎn)工藝各方面的約束，Ca值是變化的，在生產(chǎn)過程中，Ca值必須得到動態(tài)修正。修正方法是：不斷存儲在生產(chǎn)控制過程中采集到的連鑄坯控制系統(tǒng)各類參數(shù)（如長度、重量、拉速、誤差、剪切時間等），并進行數(shù)理統(tǒng)計,逼近參數(shù)的實際值和優(yōu)化Ka值，在計算機內分規(guī)格建立起各種連鑄坯的Ka值參數(shù)表。實質上，當整套控制系統(tǒng)投入運行后，對連鑄坯長度值的處理可轉換成直接對檢測信號的處理。連鑄坯定重剪切自動控制系統(tǒng)包括連鑄坯長度（拉速）檢測、連鑄坯重量檢測、剪切控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、監(jiān)控顯示、系統(tǒng)參數(shù)設定、系統(tǒng)管理等功能。

圖2 連鑄坯自動控制流程圖

4 結束語

定重切割其實質是在定尺切割的基礎上，引入重量參數(shù)，以降低誤差，但同時也引入了稱重誤差。而稱的選擇只能是安裝在輥道上的動態(tài)稱，這是由工藝決定的。動態(tài)稱的實際測量精度為在正負千分之五。在現(xiàn)場實際生產(chǎn)中，定重切割系統(tǒng)做得很完善的情況下，每根鋼坯的切割誤差能夠比定尺切割下降64.04%。不但切割誤差下降，自改造后，定重系統(tǒng)運行以來，生產(chǎn)效率和設備開機率明顯提高；維護效率提高。減少了不安全因素，提高了勞動生產(chǎn)率，改善了工作人員的工作環(huán)境，減輕了工作人員的勞動強度。

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