李艷東 韓 鋒 李 濤

(河鋼集團(tuán)承鋼公司 河北承德 067102)

1 前言

目前，各煉鋼廠的小方坯連鑄坯均采用整爐噴號的方法，對鑄坯的質(zhì)量跟蹤只能以爐號為單位，無法精確跟蹤到單支鑄坯，不能為連鑄坯缺陷過程質(zhì)量診斷、在線質(zhì)量預(yù)測、批次及過程質(zhì)量評價(jià)、在線質(zhì)量預(yù)警、在線質(zhì)量判定、過程質(zhì)量服務(wù)等提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)支撐，因此無法實(shí)現(xiàn)對鑄坯質(zhì)量的追溯。本論文主要論述一種自動(dòng)連續(xù)跟蹤單支連鑄坯質(zhì)量的方法。

2 單支鑄坯質(zhì)量跟蹤技術(shù)應(yīng)用

2.1 簡介

河北鋼鐵股份有限公司承德分公司線材事業(yè)部120噸系統(tǒng)有2座120噸轉(zhuǎn)爐，1座轉(zhuǎn)爐提釩，1座轉(zhuǎn)爐煉鋼，3座連鑄機(jī)，其中2號連鑄機(jī)生產(chǎn)品種鋼。在品種開發(fā)的過程中，在查找質(zhì)量缺陷產(chǎn)生原因及品種鋼生產(chǎn)控制時(shí)，關(guān)鍵在于規(guī)范過程控制，但當(dāng)前產(chǎn)品開發(fā)過程控制手段單一，沒有完善的自動(dòng)化質(zhì)量跟蹤系統(tǒng)來支撐，盡早開發(fā)系統(tǒng)，將質(zhì)量管理形成閉環(huán)，是非常必要的。

2.2 整體方案

一種自動(dòng)跟蹤單支連鑄坯質(zhì)量的方法，其特別之處是：轉(zhuǎn)爐工序和精煉工序，以爐號為單位實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集；連鑄工序，以每支連鑄坯為單位實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，通過采集鑄坯自動(dòng)噴號機(jī)的噴號時(shí)刻，以鑄機(jī)恒拉速為基礎(chǔ)，結(jié)合定尺信息以及出坯輥道運(yùn)轉(zhuǎn)速度，實(shí)現(xiàn)對本支鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)的液面波動(dòng)、拉速及對應(yīng)的中包溫度的自動(dòng)跟蹤，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對單支鑄坯個(gè)生產(chǎn)過程的可追溯性。本方法實(shí)現(xiàn)了煉鋼、連鑄全流程、各工序、從投料到產(chǎn)出的全方面質(zhì)量跟蹤體系，建立以單支鑄坯(單卷鋼材)序列號標(biāo)識為基礎(chǔ)的生產(chǎn)追溯和跟蹤系統(tǒng)。本方法具體步驟如下：第一，對一級自動(dòng)化PLC內(nèi)部數(shù)據(jù)的采集；第二，應(yīng)用無線通訊技術(shù)，對天車的定位及天車的重量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集；第三，對單支鑄坯流數(shù)及支數(shù)的跟蹤，并用高級語言編寫程序，生成單支連鑄坯的序號，該序號包括爐號、流數(shù)、支數(shù)信息；第四，自動(dòng)噴號機(jī)對連鑄坯進(jìn)行逐支自動(dòng)噴號；第五，利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)頁技術(shù)，根據(jù)每支鑄坯的切割時(shí)間，推理每支鑄坯頭部進(jìn)入結(jié)晶器至尾部出結(jié)晶器這段時(shí)間內(nèi)的與鑄坯質(zhì)量相關(guān)的關(guān)鍵的工藝參數(shù)的可追溯性。

2.3 主要技術(shù)原理

1)本方法利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)、無線通訊技術(shù)、PLC技術(shù)、激光定位技術(shù)、網(wǎng)頁技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)時(shí)間服務(wù)器等自動(dòng)化技術(shù)，以單支鑄坯進(jìn)行標(biāo)識為基礎(chǔ)，打造面向生產(chǎn)管控的多層級、多口徑的企業(yè)級數(shù)據(jù)中心，建立大數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺，在轉(zhuǎn)爐、精煉工序?qū)崿F(xiàn)以單爐號為單位的生產(chǎn)工藝過程參數(shù)監(jiān)控，在連鑄工序?qū)崿F(xiàn)以單支鑄坯為單位的生產(chǎn)工藝過程參數(shù)監(jiān)控。

2)因?yàn)閷?shí)際生產(chǎn)的復(fù)雜性，在實(shí)際生產(chǎn)的過程中，必然會(huì)遇到在出坯輥道上坯子對不齊、出坯輥道上坯子在切割后因某種原因異常下線等問題，針對此類問題，在噴號機(jī)的軟件界面上設(shè)定人工糾正窗口，采取人為干預(yù)的方式對系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行修訂。

3)連鑄鑄坯自動(dòng)噴號，是實(shí)現(xiàn)單支鑄坯質(zhì)量跟蹤的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其中噴頭驅(qū)動(dòng)控制應(yīng)用了伺服電機(jī)，連鑄坯位置跟蹤應(yīng)用了紅外定位跟蹤技術(shù)。

2.4 各工序具體信息采集點(diǎn)

2.4.1 轉(zhuǎn)爐工序

裝入量，入爐條件，終點(diǎn)控制，出鋼量，物料加入，出鋼時(shí)間，擋渣操作，在線吹氬，起吊溫度。

2.4.2 精煉工序

進(jìn)站成分，進(jìn)、出站溫度，進(jìn)、出站氧活度，進(jìn)、出站時(shí)間，加熱時(shí)間，造渣料及輔料加入量，合金料加入量，鋁線、鈣鐵線喂線量，軟吹時(shí)間，進(jìn)、出站及熔煉成分，單爐電耗。

2.4.3 連鑄工序

結(jié)晶器振動(dòng)頻率，結(jié)晶器振動(dòng)幅度，工作拉速，結(jié)晶器水量，結(jié)晶器總管水壓，液面波動(dòng)，二冷段足輥段冷卻水，二冷段各段冷卻水，中包測溫，烘烤中間包時(shí)間，開澆前中間包溫度，結(jié)晶器壽命，結(jié)晶器錐度，電磁攪拌，拉矯機(jī)電流，鑄坯定尺。

圖1 結(jié)晶器水量、電磁攪拌電流實(shí)時(shí)顯示

圖2 結(jié)晶器液面控制曲線

2.5 具體實(shí)施過程

1)對副原料、合金料、吹氧量、出鋼溫度等參數(shù)的采集。此類數(shù)據(jù)都在一級自動(dòng)化的PLC數(shù)據(jù)塊內(nèi)。與各PLC進(jìn)行通訊，采集數(shù)據(jù)。

2)鋼鐵料的數(shù)據(jù)采集。包括鐵水、半鋼和廢鋼的重量采集。此部分采用無線通訊技術(shù)，每臺天車分站負(fù)責(zé)采集天車秤數(shù)據(jù)和位置數(shù)據(jù)，采集方式采用分時(shí)復(fù)用，主站輪詢采集天車分站數(shù)據(jù)，通過采集服務(wù)器上的應(yīng)用程序驅(qū)動(dòng)和處理，將數(shù)據(jù)存放到關(guān)系數(shù)據(jù)庫中。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和WEB服務(wù)器安置在機(jī)房，經(jīng)由防火墻連入煉鋼廠生產(chǎn)網(wǎng)，防火墻控制天車物流網(wǎng)絡(luò)和生產(chǎn)網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)訪問方式。其通訊系統(tǒng)見圖3。

圖3 通訊系統(tǒng)圖

3)對檢化驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集。與檢化驗(yàn)分析儀通訊，以爐號為單位采集檢化驗(yàn)信息。

4)網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)計(jì)。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和WEB服務(wù)器安置在機(jī)房，經(jīng)由防火墻連入生產(chǎn)網(wǎng)，防火墻控制物流網(wǎng)絡(luò)和生產(chǎn)網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)訪問方式。

5)連鑄坯流數(shù)和支數(shù)序號的自動(dòng)跟蹤，并生成單支連鑄坯的標(biāo)識，標(biāo)識共八位，包括爐號(六位)+流數(shù)(1位)+支數(shù)(1位)。

6)自動(dòng)噴號機(jī)自動(dòng)噴號。單支鑄坯的坯號生成后，系統(tǒng)發(fā)給自動(dòng)噴號機(jī)，自動(dòng)噴號機(jī)即在連鑄坯端部打印鑄坯號。自動(dòng)噴號機(jī)安裝在出坯輥道的側(cè)邊，移坯車將出坯輥道上的坯子推到側(cè)面后集中，自動(dòng)噴號機(jī)對七根鑄坯進(jìn)行集中依次噴號。自動(dòng)噴號機(jī)主要有噴嘴、噴墨管及吹掃裝置、伺服電機(jī)組成。流序號為初始設(shè)置該鑄流的第幾支鑄坯，針對中途有鑄坯吊走情況通過增大減小按鈕可以調(diào)節(jié)；實(shí)時(shí)亮度為鑄坯位置識別框中的圖像亮度顯示0-255范圍；儲墨量為涂料罐中涂料的剩余量，方便提示崗位工添加涂料；鑄流切割時(shí)間為每流的每支鑄坯的開始切割結(jié)束時(shí)間，通過1級網(wǎng)讀取，精確到分秒。

7)連鑄坯頭部進(jìn)入結(jié)晶器至連鑄坯尾部出結(jié)晶器時(shí)間段的計(jì)算。取火切機(jī)的切割時(shí)間，對拉速進(jìn)行積分，推算出此根鑄坯經(jīng)過結(jié)晶器的時(shí)間。

8)糾錯(cuò)方法。若坯子在切割后，因故在輥道上剔除，那么出坯崗位人員及時(shí)正確的將此根坯子對應(yīng)的切割時(shí)間刪除。

3 結(jié)論

本方法自120噸2號連鑄機(jī)應(yīng)用良好，打號機(jī)噴號清晰，鑄坯從煉鋼到連鑄的各工序生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制點(diǎn)可準(zhǔn)確追溯，實(shí)現(xiàn)了逐支、逐流連鑄坯質(zhì)量的準(zhǔn)確跟蹤，實(shí)現(xiàn)了國內(nèi)在8流小方坯連鑄坯質(zhì)量自動(dòng)跟蹤技術(shù)上的突破。