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1連鑄機工藝流程
在對連鑄機的使用環節中,一般會用到的器材包括震動結晶器、冷卻二次裝置、直接拉坯橋等[1],當結晶器出口的胚殼厚度達到規定范圍時,便可以使用拉坯機和振動結晶器,使得含有液態鋼的鑄坯與夾錕連接,促使導向弧的形成。在澆鑄過程中,對液態鋼的裝卸需要用到運載鋼包裝置,將液態鋼倒入連鑄機中,然后將鋼水由底部進水口導入中間包。在對鋼水的冷卻過程中,需要先將包塞中間棒打開,使鋼水流入下水口并用引錠桿頭堵住,在冷凝結晶器中進行冷凝結晶并形成坯殼。在鑄坯過程中,需要進行再次冷卻,一般使用霧化水進行冷卻,使得鋼液進一步冷卻凝固。一旦引錠桿越過扇形段,便會脫離于鑄坯,這需要在鋼液完全冷凝后進行矯直。在對鑄坯的切割中,需要用到規范的切割裝置,待切割完成后,將凝固的鋼液運送出來。
2連鑄機控制系統設計
在連鑄機的電氣化自動控制系統中,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控與處理。連鑄機的電氣自動化控制系統具體可以分為以下幾個系統:
2.1液壓和潤滑系統
在液壓系統中,又可細分為維修液壓系統、出坯液壓系統、結晶液壓系統和液壓主系統,液壓系統的主要功能便是通過配備的液壓傳感器,實時監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,相關專業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,保證液壓處于穩定狀態,有利于連鑄過程的順利進行。在潤滑系統中,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定性。
2.2鑄流控制系統
一般控制結晶器等部分,包括結晶震動裝置、下液壓裝置、壓力系統等[2],在進行澆鑄時,就可以在電氣化自動系統的幫助下,對澆鑄的實際狀態進行反饋,更加精確的檢測結晶器的穩定性、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
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
一般為澆筑設備,包括中間包、鋼包回轉臺、結晶排煙風機等,通過控制系統進行中間包移動、鋼水運送等。配水流程優化圖見圖1。
2.5儀表控制系統
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的設計中,本文通過鋼鐵工業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、集中操作等,在主控制系統中,又設置液壓潤滑、后臺控制、鑄流控制等系統的子系統,對生產運作進行嚴格的管理控制,詳細優化見圖2。
3集散系統設計
3.1PCL配置
(1)PCL自動化系統的配置在PLC系統中,一般包括模擬量系統、輸出與輸入系統、控制器等,是通過中型機架控制系統構成[3]。以PLC-6系列的處理器為基礎設備,在以太網為載體的網絡環境中,達到對各種儀器設備的連接。PLC儀表用于對各種各樣的冷卻設備的控制與測定;公用PLC主要功能為控制和檢驗潤滑設備、平臺設備與后臺設備;鑄流PLC主要作用是對結晶器與扇形段進行控制與測定;而出坯區設備的控制與檢測則需要用到PLC出坯區,例如出坯區如何配置、臺車橫移輥道如何運行、對象的多個控制等,其中的主要器材夠成為:主機架、遠程機架,在進行對機架之間的連接時,則需要用到ControlNet,并且還需要對所有輥道設備進行檢測與控制,這里需要安裝多個變頻器。
(2)PLC自動化系統的組態首要要進行模塊參數的分析與設置,模塊參數一般用于對機架槽號與相關模塊名稱的編寫,需要選擇合適的編寫方式。按照模擬量的標準對相關設備進行測量,然后進行輸入部分與輸出部分的數據分析,再進行濾波時間、偏移量、類型信號等指標的模擬輸入。在組態機架的過程中,可應用自動化PLC機架設備,一般組成為組態機架、擴展機架等,在對主機架的組裝過程中,其分布需要按照所有模塊標準進行,然后通過背板對模塊的逐一添加。在擴展機架的內容中,一般分為掛機組態、網絡組態、IO柜遠程組態等。
3.2系統結構優化
(1)通信網絡優化設計在對分散系統進行控制時,通過場地的總線纜在以太網的作用下進行信息傳輸,實現對場地的實時監控,信息上傳與指令下達。在這一過程中,可以分為數個網絡段,在光纖與交換機的結合下將電氣室、操作室、機房進行數據共享連接,實現信息的相互傳遞。借助以太網,建立HMI系統對自動化設備與計算機進行智能操作,通過操作員站的客戶機將上傳的數據信息顯示出來,操作員根據實際情況輸入相應的信息,并上傳到對應的服務器進行信息傳輸,自動化系統、數據存儲、客戶機等之間的通信需要建立數據庫服務器來完成。
(2)集中監控優化設計一般由顯示工程師操作站、切割室計算機、監控出坯室等組成,在操作站中,實時監控生產過程與設備運行情況,通過提前設定規范的數據,一旦生產過程或設備運行出現問題便會報警,實現及時發現問題并處理。在工程師站中,一般是對數據進行修改,對運行程序進行編制。
(3)分散過程優化設計在出坯室配備PLC切割,在連鑄電氣室配備鑄流、PLC儀表、公用PLC等,在連鑄生產線上安裝智能調節裝置與監控設備等,在連鑄生產線的各個控制室中配備PCL進行實時監控,實現各個控制器之間的信號傳輸,并進行指令,實現總數據線在上位機上的信息傳輸。
(4)綜合信息優化設計綜合信息系統一般包括計算機管理、辦公系統、服務系統等,以服務器和操作站為載體,對數據進行收集處理,并將操作歷史進行有效記錄,完成連鑄過程中上游與下游的通信,這樣不僅可以對連鑄過程的生產情況進行有效的上傳并分析,根據實際情況制定好合理的生產計劃,有利于連鑄過程的高效進行。
4結語
連鑄是鋼鐵生產中的重要步驟,其自動化程度直接關系到鋼鐵工業的耗能費用與鋼鐵的成品質量,也是體現生產線先進程度的重要標志。隨著大部分鋼鐵企業對連鑄機的電氣自動化控制系統的應用,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穩定性。在連鑄機的電氣自動化控制系統中,還需要針對一些問題進行改進,完善PLC程序,進一步提高自動化水平,以提高鑄坯生產質量。
參考文獻
[1]張德明.連鑄機液壓系統油液狀態監測實例分析[J].液壓氣動與密封,2020,40(03):74-75.
[2]高民,祁蕾,楊繼芳.基于PLC的硅鋼連鑄機干油集中潤滑控制系統優化設計[J].南方農機,2020,51(02):131.
[3]閆凡熙,肖華生.DANIELI2150連鑄機澆鑄狀態自動更換中間包浸入式水口設計[J].連鑄,2019,44(06):80-81.
作者:朱英華 單位:山信軟件股份有限公司萊蕪自動化分公司