炼钢厂连铸泵房电气设备适应性改造措施探讨

刘小强

【摘  要】炼钢工业中，连铸机承担着重要的工具职能，其并不是单一的机械设备类型，而是集浇钢、切割、收集、输送等多种结构于一体的核心设备体系。做好这一设备体系的电气自动化控制系统设计，对炼钢工业生产效率与质量的发展具有重要意义。

【关键词】连铸;工艺;控制系统;电气控制

引言

炼钢产业是我国的重要基础工业，它为国家的经济发展做出了突出的贡献。随着市场需求的变更和发展，钢铁企业的技术要求也愈来愈高，促使了它们不断地加强技术的革新、设备的换代。

1.连铸机的工艺设备

连铸机的整个工艺流程比较复杂，需要用的设备有回转台、钢水包、中间包和更换装置、冷却水系统、结晶器、振动装置、切断装置和引锭设备等。每个设备起到的作用都各不相同，熟悉设备运行的作用就能熟悉整个工艺操作流程。中间包的作用是缓冲并净化钢液，它的容量不需要太大，一般为钢水包的20～40%，而且随着铸机流数的增大，中间包的容量也会增大。结晶器是连铸机的核心，需要有良好的耐磨性、导热性和刚性，具备这些特训的结晶器便于制造和维护。振动装置的作用是让结晶器做周期性的振动来防止粗胚与结晶器产生粘附，振动装置使用正弦波，频率和振幅都与拉速匹配，可确保铸坯的质量与产量。冷却装置一般安装在结晶器的出口位置，借助水来冷却铸坯的温度。为了防止高温的铸坯出现内裂和鼓包，需要严格控制冷却系统的水压与水量。引锭装置的用处是在连铸前将凝固后的铸坯牵引出来放入存放装置。切割装置时利用铸坯的运动来对其进行切割，通常由火焰切割器和液压切割等措施。

2.连铸机控制系统

在连铸机的电气化自动控制系统中，一般包括传动交流装置、电气元件、智能仪表等，在PLC控制系统的支持下，实现各仪器之间的信息传输，对连铸过程的实时信息进行有效的监控与处理。连铸机的电气自动化控制系统具体可以分为以下几个系统：

2.1液壓和润滑系统

在液压系统中，又可细分为维修液压系统、出坯液压系统、结晶液压系统和液压主系统，液压系统的主要功能便是通过配备的液压传感器，实时监控连铸过程中钢液的压力大小，并将数据传输到主控制系统，相关专业人员可以通过钢液的实时压力数据，进行分析总结，根据液压数据对连铸过程进行适当的调整，保证液压处于稳定状态，有利于连铸过程的顺利进行。在润滑系统中，主要是进行润滑脂的分配，确保在连铸过程中铸坯在锟道转换中引起划痕，而润滑系统的自动化控制，有条不紊的进行润滑脂分配，保证了连铸过程中供脂的稳定性。

2.2铸流控制系统

一般控制结晶器等部分，包括结晶震动装置、下液压装置、压力系统等，在进行浇铸时，就可以在电气化自动系统的帮助下，对浇铸的实际状态进行反馈，更加精确的检测结晶器的稳定性、液面控制等，提高连铸过程中铸坯的生产效率。

2.3后台控制系统

后台控制一般包括后部锟道、出坯设备的控制等，其主要设备由对中装置升降挡板、切割设备、脱引锭设备等，在连铸过程中，后台设备的各种参数需要更加的精密，测定的参数也比较多，这便需要更加先进的仪表设备，通过参数设定精确的切割车轨道，保证切割枪的精确操作，使得切割的钢材有较高的精确度，提升钢材质量。

2.4平台控制系统

一般为浇筑设备，包括中间包、钢包回转台、结晶排烟风机等，通过控制系统进行中间包移动、钢水运送等。

2.5仪表控制系统

仪表主要用于检测中间包、钢水罐、冷却水水管和焦炉的温度，钢水罐和中间包的重量，焦炉氧气、中间包氩气、冷却水、焦炉总管煤气的流量与压力，以及降温结晶器的水温差等相关设备参数。在对连铸机的电气自动化控制系统的设计中，本文通过钢铁工业与加工工艺的实际需求，将其设置为分散控制的集散控制系统、集中操作等，在主控制系统中，又设置液压润滑、后台控制、铸流控制等系统的子系统，对生产运作进行严格管理。

3.连铸机电气自动化控制系统的集散设计

3.1自动化系统的集散结构设计

连铸机电气自动化控制系统的集散结构设计体系主要包括集中控制层、通信网络层、分散控制层以及信息管理层四个部分。具体来讲：

第一，集中控制层。这一系统层次应包含工程师站、出坯室监控站、切割室监控站、连铸机监控站、操作人员操作站等结构。其中，工程师站主要负责电气自动化控制系统控制程序的编制与修改，操作站主要负责连铸机设备运行状态的人工把控，各监控站主要负责连铸机生产运行中各项参数、各类风险的监视、排查与报警。

第二，通信网络层。这一系统层次是电气自动化控制系统的数据信息传输基础，其主要依托布设于连铸机生产现场的总线，实现以太网控制内网的搭建，进而为各系统环节的交互反馈、数据显示提供条件。为了保证以太网通信功能的发挥质量，应在通信网络层中设计出客户机、服务器、数据库等结构，以实现连铸机生产运行过程中各类工况数据的平台上传、岗位互联与实时存储。此外，还需通过交换机、光纤等通信设备，建立起设备机房、操作室、电气室等场所中计算机操作系统的信息通道，以便相关人员对连铸机运行环境的整体状态进行监控，避免连铸机与自动控制系统发生故障问题。

第三，分散控制层。这一系统层次主要以PLC自动控制中心为核心，应保证连铸机每个部分均装设有针对性的PLC控制器以及温度、流量、压力等传感器设备。例如，在连铸机电气室中，应装设出公用的PLC可视化系统、PLC控制仪表;在出坯操作室中，应装设出PLC切割控制器，并通过圣餐线与其他控制单元相连。同时，还应在现场布设控制柜、I/O柜等设备，以确保为PLC控制器的通信交互、连锁反馈提供出优质环境条件。

第四，信息管理层。这一系统层次主要用于连铸机生产运行、自动控制中相关数据的记录、存储与处理，并实现连铸机上下游环节的信息传递，以此推动炼钢企业整体生产活动的决策优化与管控发展。在进行信息管理层的设计时，相关人员应将自动化工厂服务系统、计算机管理系统以及企业办公系统纳入到方案体系当中。

3.2自动化系统的控制组态设计

在自动化系统的控制组态设计中，相关人员首先需要对自动化系统的配置进行设计。从目前来看，可选用PLC-5系列处理器作为以太网环境下的自动控制中心，再结合实际情况设置出1个主机架和若干个远程机架，并利用ControlNet实现各机架的互联。对于连铸机的辊道控制，可将变频器作为主要工具。其后，相关人员应对连铸机的各机构进行模块化处理，编制出适当的模块名称、机架槽号，并根据设备运行性能输入偏移量、滤波时间、偏移量等模拟量;最后，还需对机架组态进行控制，主要包括网络组态、设备挂件组态以及I/O柜组态三个部分。

4.连铸机电气设备的使用情况和改进

大包回转台的旋转采用变频调速电机加应急气动驱动旋转装置。旋转角度采用编码器计数。回转台上的各种电气信号接线通过滑环连接，回转台旋转台的旋转方向和角度不受限制。每侧的大包升降臂使用一个电磁阀控制两个液压缸驱动，升降臂上带大包称重系统。每一侧的大包包盖各有两个液压缸和位置检测开关。当两臂的差值较大时，正常的升降操作无法进行。在生产过程中往往为了保证连铸不断浇，由操作工人工观察，强制进行升降操作，存在一定的安全隐患。

5.结束语

随着大部分钢铁企业对连铸机的电气自动化控制系统的应用，不仅能显著的降低生产耗能与成本费用，也使得钢铁生产线的效率大大提高，并且保证了生产流程的有序进行，提高了生产过程的系统稳定性。

参考文献

[1]张德明.连铸机液压系统油液状态监测实例分析[J].液压气动与密封，2020，40（03）：74-75.