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        凝固末端電磁攪拌技術(shù)在蘇鋼連鑄中的應(yīng)用

        2015-11-04 02:26:17程風(fēng)扣
        山東工業(yè)技術(shù) 2015年21期

        程風(fēng)扣

        摘 要:電磁攪拌的實(shí)質(zhì)是借助電磁力控制鑄坯液相穴中鋼水的運(yùn)動,強(qiáng)化鋼水的傳熱,從而控制凝固過程。合理采用電磁攪拌能有效地細(xì)化鑄坯晶粒,減少中心偏析和疏松,大大提高等軸晶率,并最終提高鑄坯質(zhì)量。本文概述了2#連鑄機(jī)末端電磁攪拌系統(tǒng)及其應(yīng)用過程中需要注意的一些問題。

        關(guān)鍵詞:連鑄;電磁攪拌器;自動控制;測量儀表;監(jiān)控上位機(jī)

        DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.21.013

        1 前言

        煉鋼車間2#連鑄機(jī)投產(chǎn)后,發(fā)現(xiàn)單一使用結(jié)晶器攪拌不能獲得足夠的等軸晶結(jié)構(gòu),或中心疏松和中心偏析達(dá)不到要求。因此增加了末端電磁攪拌系統(tǒng),它能有效減少鑄坯中心偏析和疏松,提高鑄坯質(zhì)量。因此2#連鑄機(jī)增加末端電磁攪拌系統(tǒng),使之成為連鑄過程中改善鑄坯質(zhì)量的最重要和最有效的手段之一。

        2 系統(tǒng)構(gòu)成

        該凝固末端電磁攪拌成套裝置由凝固末端電磁攪拌器4臺、PLC自動控制柜1臺、末端變頻柜4臺、冷卻水裝置和儀表閥臺1套及監(jiān)控操作工控機(jī)1套等構(gòu)成。 系統(tǒng)采用1000kVA、400V三相四線制電源供電,經(jīng)電源分配柜分為4路送到4臺變頻柜,經(jīng)變頻柜變頻后分別送至4臺末端電磁攪拌器,從變頻柜至末端電磁攪拌器之間各配有1個中繼端子箱,另送一路控制電源至PLC自動控制柜。系統(tǒng)由1臺工控機(jī)進(jìn)行上位機(jī)監(jiān)控。

        2.1 電磁攪拌器

        (1)構(gòu)造與工作原理。電磁攪拌器主要由外殼和感應(yīng)器兩部分組成,外殼由高性能不銹鋼焊接而成,感應(yīng)器由鐵芯和線圈組成。鐵芯為環(huán)形結(jié)構(gòu),線圈由空心銅管繞制而成。線圈接成對稱的三相“Y”形連接。該電磁攪拌器安裝在鑄坯二次冷卻水末端,正常開澆后,給線圈輸入三相電源,從而沿電磁攪拌器內(nèi)腔圓周方向產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場作用于鑄坯,這樣垂直穿過鑄坯的磁場對鑄坯內(nèi)的鋼液產(chǎn)生作用力,最終達(dá)到攪拌鑄坯內(nèi)部鋼液的目的。

        (2)運(yùn)行注意事項。運(yùn)轉(zhuǎn)中,各冷卻水絕對不能切斷并注意流量計、漏電等系統(tǒng)保護(hù)是否工作正常。流量低下或漏電動作切斷電源,這時應(yīng)查明原因并采取措施后方可再接通電源運(yùn)行。運(yùn)行過程中冷卻水的保障至關(guān)重要。因為一個微小的失誤都有可能造成電磁攪拌器的損壞。由于攪拌器內(nèi)部沒有溫度保護(hù)電路,因此必須絕對保證水的質(zhì)量,因為一個微小的顆粒都有可能堵塞內(nèi)部管道從而導(dǎo)至線圈溫度升高而燒毀。

        2.2 自動控制系統(tǒng)

        自動控制系統(tǒng)的PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)主要由西門子S7-300主站、ET200M子站和變頻系統(tǒng)等構(gòu)成。

        (1)主站概述。主站主要由CPU315-2DP、CP343-1、SM321/SM322等模塊構(gòu)成。主站CPU主要存儲各模擬量處理、報警聯(lián)鎖動作、變頻數(shù)據(jù)通訊、應(yīng)急事故水控制、水泵自動切換等程序,是控制系統(tǒng)的核心。CP343-1用于將該系統(tǒng)接入車間的工業(yè)以太網(wǎng),以便跟上位機(jī)進(jìn)行通訊。開關(guān)量輸入模塊主要用于接收就地控制柜的按鈕、開關(guān)、接觸器觸點(diǎn)等信號,開關(guān)量輸出模塊用來控制變頻系統(tǒng)的啟停、復(fù)位等就地控制操作。

        (2)子站概述。子站處于水系統(tǒng)控制柜內(nèi),主要由ET200M、SM331、RTD等模塊構(gòu)成。該站主要負(fù)責(zé)采集水系統(tǒng)的實(shí)際數(shù)據(jù):如流量、壓力、溫度、水位、水質(zhì)及出口過濾器狀態(tài)等,而且可通過工業(yè)以太網(wǎng)通訊,傳送實(shí)際值和報警信息在控制室Wincc畫面上顯示,同時當(dāng)?shù)乜奢敵鲇步狱c(diǎn)信號報警和聯(lián)鎖變頻系統(tǒng)。

        (3)變頻系統(tǒng)通訊。每次連鑄開澆前,操作人員在控制室上位機(jī)輸入攪拌模式、電流、頻率、正轉(zhuǎn)時間、反轉(zhuǎn)時間和等待時間等參數(shù),這些參數(shù)通過工業(yè)以太網(wǎng),下載到主站CPU固定數(shù)據(jù)塊里,然后經(jīng)DP網(wǎng),用主站與分站通訊的專用功能塊SFC15,寫入變頻系統(tǒng),同時通過SFC14讀取變頻系統(tǒng)的各參數(shù)實(shí)際值。該通訊方式,相對傳統(tǒng)硬件接線的控制方式,具有抗干擾、速率高、故障少等特點(diǎn)。

        2.3 冷卻水系統(tǒng)

        該水站及儀表閥臺主要由純水箱、兩臺水泵、過濾裝置、板式換熱器、氣動閥、DMD-99電導(dǎo)率儀、ABB電磁流量計、E+H壓力變送器、WZPK-336B測溫?zé)犭娮?、投入式液位計等設(shè)備構(gòu)成。壓力變送器用于檢測泵出口壓力,當(dāng)泵啟動一定時間,如檢測壓力達(dá)不到0.8MPa,系統(tǒng)會自動啟動另一臺水泵。電磁流量計用于測量每流冷卻水回水流量,當(dāng)回水流量低于6.0m3/h時,具有流量偏低報警,聯(lián)鎖跳電的功能,防止線圈過熱。熱電阻用于測量每流冷卻水回水溫度,當(dāng)溫度高于65℃,具有高溫跳電保護(hù)功能。電導(dǎo)率計用于觀察純水箱內(nèi)的電導(dǎo)率度,當(dāng)電導(dǎo)率高于100μs/cm時,具有報警跳電的功能。投入式液位計用于測量水箱的液位,當(dāng)液位低于80cm,具有低水位報警聯(lián)鎖功能。

        2.4 末端 Wincc遠(yuǎn)程監(jiān)控

        監(jiān)控主界面包含遙控和遠(yuǎn)測信息內(nèi)容,能實(shí)時監(jiān)測變頻電源和水系統(tǒng)的工作狀態(tài),并直觀顯示相關(guān)數(shù)據(jù),提供了功能強(qiáng)大、人機(jī)界面友好的實(shí)時監(jiān)控界面。如圖1所示。遠(yuǎn)測信息:把現(xiàn)場模擬量通過PLC在Wincc監(jiān)控畫面上實(shí)時顯示。Wincc實(shí)時測量顯示各流變頻電源的電流、頻率、漏電流、電壓和現(xiàn)場的其他參數(shù),通過這些參數(shù)可實(shí)時監(jiān)測變頻電源運(yùn)行狀態(tài),并判斷運(yùn)行是否正常。參數(shù)設(shè)定:在主頁面的上方對各流變頻電源的攪拌模式、電流、頻率、正轉(zhuǎn)時間、反轉(zhuǎn)時間和等待時間進(jìn)行設(shè)定。設(shè)定值可參照本地觸摸屏參數(shù)設(shè)置。

        參考文獻(xiàn):

        [1]石瑞.電磁攪拌技術(shù)在冶金方面的應(yīng)用[J].機(jī)械研究與應(yīng)用,2012(02).

        [2]李雪靜.凝固末端電磁攪拌器的應(yīng)用[J].機(jī)械工程師,2010(06).endprint

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