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備類型，而是集澆鋼、切割、收集、輸送等多種結構于一體的核心設備體系。做好這一設備體系的電氣自動化控制系統(tǒng)設計，對煉鋼工業(yè)生產效率與質量的發(fā)展具有重要意義。

【關鍵詞】連鑄;工藝;控制系統(tǒng);電氣控制

引言

煉鋼產業(yè)是我國的重要基礎工業(yè)，它為國家的經濟發(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)的技術要求也愈來愈高，促使了它們不斷地加強技術的革新、設備的換代。

1.連鑄機的工藝設備

連鑄機的整個工藝流程比較復雜，需要用的設備有回轉臺、鋼水包、中間包和更換裝置、冷卻水系統(tǒng)、結晶器、振動裝置、切斷裝置和引錠設備等。每個設備起到的作用都各不相同，熟悉設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%，而且隨著鑄機流數的增大，中間包的容量也會增大。結晶器是連鑄機的核心，需要有良好的耐磨性、導熱性和剛性，具備這些特訓的結晶器便于制造和維護。振動裝置的作用是讓結晶器做周期性的振動來防止粗胚與結晶器產生粘附，振動裝置使用正弦波，頻率和振幅都與拉速匹配，可確保鑄坯的質量與產量。冷卻裝置一般安裝在結晶器的出口位置，借助水來冷卻鑄坯的溫度。為了防止高溫的鑄坯出現內裂和鼓包，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，并將數據傳輸到主控制系統(tǒng)，相關專業(yè)人員可以通過鋼液的實時壓力數據，進行分析總結，根據液壓數據對連鑄過程進行適當的調整，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)

一般控制結晶器等部分，包括結晶震動裝置、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，更加精確的檢測結晶器的穩(wěn)定性、液面控制等，提高連鑄過程中鑄坯的生產效率。

2.3后臺控制系統(tǒng)

后臺控制一般包括后部錕道、出坯設備的控制等，其主要設備由對中裝置升降擋板、切割設備、脫引錠設備等，在連鑄過程中，后臺設備的各種參數需要更加的精密，測定的參數也比較多，這便需要更加先進的儀表設備，通過參數設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，提升鋼材質量。

2.4平臺控制系統(tǒng)

一般為澆筑設備，包括中間包、鋼包回轉臺、結晶排煙風機等，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，以及降溫結晶器的水溫差等相關設備參數。在對連鑄機的電氣自動化控制系統(tǒng)的設計中，本文通過鋼鐵工業(yè)與加工工藝的實際需求，將其設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)的集散設計

3.1自動化系統(tǒng)的集散結構設計

連鑄機電氣自動化控制系統(tǒng)的集散結構設計體系主要包括集中控制層、通信網絡層、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構。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運行中各項參數、各類風險的監(jiān)視、排查與報警。

第二，通信網絡層。這一系統(tǒng)層次是電氣自動化控制系統(tǒng)的數據信息傳輸基礎，其主要依托布設于連鑄機生產現場的總線，實現以太網控制內網的搭建，進而為各系統(tǒng)環(huán)節(jié)的交互反饋、數據顯示提供條件。為了保證以太網通信功能的發(fā)揮質量，應在通信網絡層中設計出客戶機、服務器、數據庫等結構，以實現連鑄機生產運行過程中各類工況數據的平臺上傳、崗位互聯與實時存儲。此外，還需通過交換機、光纖等通信設備，建立起設備機房、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，應保證連鑄機每個部分均裝設有針對性的PLC控制器以及溫度、流量、壓力等傳感器設備。例如，在連鑄機電氣室中，應裝設出公用的PLC可視化系統(tǒng)、PLC控制儀表;在出坯操作室中，應裝設出PLC切割控制器，并通過圣餐線與其他控制單元相連。同時，還應在現場布設控制柜、I/O柜等設備，以確保為PLC控制器的通信交互、連鎖反饋提供出優(yōu)質環(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運行、自動控制中相關數據的記錄、存儲與處理，并實現連鑄機上下游環(huán)節(jié)的信息傳遞，以此推動煉鋼企業(yè)整體生產活動的決策優(yōu)化與管控發(fā)展。在進行信息管理層的設計時，相關人員應將自動化工廠服務系統(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)設計

在自動化系統(tǒng)的控制組態(tài)設計中，相關人員首先需要對自動化系統(tǒng)的配置進行設計。從目前來看，可選用PLC-5系列處理器作為以太網環(huán)境下的自動控制中心，再結合實際情況設置出1個主機架和若干個遠程機架，并利用ControlNet實現各機架的互聯。對于連鑄機的輥道控制，可將變頻器作為主要工具。其后，相關人員應對連鑄機的各機構進行模塊化處理，編制出適當的模塊名稱、機架槽號，并根據設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，主要包括網絡組態(tài)、設備掛件組態(tài)以及I/O柜組態(tài)三個部分。

4.連鑄機電氣設備的使用情況和改進

大包回轉臺的旋轉采用變頻調速電機加應急氣動驅動旋轉裝置。旋轉角度采用編碼器計數。回轉臺上的各種電氣信號接線通過滑環(huán)連接，回轉臺旋轉臺的旋轉方向和角度不受限制。每側的大包升降臂使用一個電磁閥控制兩個液壓缸驅動，升降臂上帶大包稱重系統(tǒng)。每一側的大包包蓋各有兩個液壓缸和位置檢測開關。當兩臂的差值較大時，正常的升降操作無法進行。在生產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)的應用，不僅能顯著的降低生產耗能與成本費用，也使得鋼鐵生產線的效率大大提高，并且保證了生產流程的有序進行，提高了生產過程的系統(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.