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PLC在连铸机结晶器液位控制中的应用
作者：魏哲明陈洁
来源：《数字化用户》2013年第04期
【摘要】介绍了唐钢方坯连铸机结晶器液位控制系统的组成、功能特点以及应用情况，
以及基于西门子S7系列PLC的液位闭环过程控制的功能图软件设计方法。由于不同的连铸机结晶器液位控制的思路是类似的，因此不同的系统控制程序修改后是可以移植的。采用功能阁的方法编制PLC的程序具有思路清晰，逻辑严谨，可移植性高等特点。采用PID串级控制器井按照功能图方法编写的程序经过工程实践，结晶器液位在稳定工作时其控制精度在左3mm 以内，系统响应速度快，运行自定可靠，同时减少了编程开发调试时间。
【关键词】连铸结晶器液位控制 PLC 自动控制
一、引言
在我国的钢铁连铸领域，特别是方坯连铸机领域中，自动化水平是相对较低的，在科技快速发展的今天，技术水平落后已经尤为突出。连铸自动化水平的提高，直接关系到对保证铸坯质量、提高连铸机的劳动生产率、增加连铸机的金属收得率起着非常重要的作用。为了提高产品的市场竞争力以及与世界接轨，是世界冶金生产的发展方向。因此，实现PLC自动控制系统在连铸生产过程中非常重要。结晶器液位控制是连铸生产中的重要环节。稳定的液位有利于使铸坯初期坯壳生成，提高凝固坯壳生长的均匀性，有助于液相穴内的杂物上浮，降低铸坯纵裂纹指数，减少表面夹渣，提高铸坯质量，同时大大减少连铸机生产中的拉漏、溢钢事故。
二、自动控制系统设计
结晶器内的液位控制采用流量控制，通过调节中间包裹棒与水口之间的缝隙控制钢水流量，以达到控制结晶器内液位目的。控制器设计为串级控制，共有两个控制器，包括塞棒开度控制和液位控制两个控制环，其中开度环采用P控制器，塞棒位置传感器检测塞棒的实际位置，通过控制器控制液压缸的伺服阀从而控制塞棒位置。液位控制采用PID控制器，将液位检测信号反馈到液位控制器，经调节算法进行运算，得到塞棒调节的位移量，再将位置量传送到开度P控制器。P控制器最终输出信号控制比例阀。开度按制作为内环，液位作为主控制器，这种控制器结构能够改善系统的动态特性，提高系统的工作频率。
三、自动控制系统构成
连铸机的自动控制系统由公用PLC、流用PLC、液位PLC、火切机PLC、电磁搅拌PLC 组成。液位PLC的控制是在正常浇钢条件的情况下，为每个流的液位和拉速控制。
结晶器振动装置的应用与发展 郭春香 （包头北雷连铸工程技术有限公司,包头014010） 摘要：介绍了结晶器振动装置在连续铸钢中的重要作用，两种振动方式（正弦振动与非正弦振动）的特点及采用的实现机构，分别分析了三种振动机构的特点、原理及应用。 关键词：结晶器振动装置；正弦振动；非正弦振动；四连杆振动机构；四偏心振动机构；液压振动机构Application and Development of the Mold Oscillation Equipment Guo Chunxiang (Baotou Beilei Continuous Casting Engineering and Research Corporation,Baotou014010) Abstract:Mold oscillation equipment is very important for CC.Distinguishing feature between sinusoidal oscillation and non-sinusoidal oscillation was introduced,and introduced main device to achieve.Distinguishing feature,fundamentals and applications of three kind oscillation mechanism was analyzed individually. Keywords:mold oscillation equipment;sinusoidal oscillation;non-sinusoidal oscillation;four-bar linkage oscillation mechanism;four-eccentric oscillation mechanism;hydraulic oscillation mechanism 1概述 结晶器是连续铸钢中的铸坯成型设备，是连铸机的核心部件，称之为连铸机的心脏设备。它是一个水冷的钢锭模，功能是将连续不断地注入其内腔的高温钢水通过水冷铜壁强烈冷却，导出其热量，使之逐渐凝固成为具有所要求断面形状和坯壳厚度的铸坯。并使这种芯部仍为液态的铸坯连续不断地从结晶器下口拉出，为其在以后的二次冷却区域内完全凝固创造条件。由于凝固过程是在坯壳与结晶器壁连续、相对运动下进行的，所以为防止坯壳与结晶器壁粘结而采用的结晶器振动装置是连铸过程中的一个非常重要的生产装置。 结晶器振动装置可用来支撑结晶器，其主要功能是使结晶器上下往复振动，确切地说，是使结晶器按给定的振幅、频率和波形偏斜特性沿连铸机半径作仿弧运动，使脱模更为容易。具体来说，连铸过程中，当铸坯与结晶器壁发生粘结时，如果结晶器是固定的，就可能出现坯壳被拉断造成漏钢。而当结晶器向上振动时，粘结部分和结晶器一起上升，坯壳被拉裂，未凝固的钢水立即填充到断裂处，开始形成新的凝固层；等到结晶器向下振动，且振动速度大于拉坯速度时，坯壳处于受压状态，裂纹被愈合，重新连接起来，同时铸坯被强制消除粘结，得到“脱模”。同时，由于结晶器上下振动，周期性地改变液面与结晶器壁的相对位置，有利于用于结晶器润滑的润滑油和保护渣向结晶器壁与坯壳间的渗漏，因而改善了润滑条件，减少拉坯摩擦阻力，防止铸坯在凝固过程中与结晶器铜壁发生粘结而被拉裂，从而出现粘结漏钢事故。 2结晶器振动方式 目前，结晶器振动主要有正弦振动和非正弦振动两种方式。 正弦振动，即振动的速度与时间的关系为一条正弦曲线，如图1中点划线所示。正弦振动方式的上下振动时间相等，上下振动的最大速度也相同。在整个振动周期中，铸坯与结晶器之间始终存在相对运动，而且结晶器下降过程中，有一小段下降速度大于拉坯速度，因而可以防止和消除坯壳与结晶器内壁间的粘结，并能对被拉裂的坯壳起到愈合作
板坯连铸机结晶器振动液压装置的设计及计算 文章介绍了某型不锈钢板坯连铸机组结晶器振动液压装置的设计计算过程。计算系统所需流量，配置核心液压元件型号规格，对循环冷却系统进行了精确计算。 标签：连铸结晶器；振动；液压 引言 结晶器是板坯连铸机组的核心设备，而结晶器振动装置又是结晶器设备重要装置之一。当结晶器上下振动时，钢水液面与结晶器壁面相对位置也随之改变。其目的在于防止坯材在凝固过程中与结晶器铜壁发生粘连而出现拉漏、拉裂事故，同时有利于脱坯，改善坯壳与结晶器壁的润滑性等[1]。结晶器液压振动因其能在线调整振动参数，近期有广泛的发展和推广。文章即围绕国内某型板坯连铸机组的结晶器液压振动装置，对其进行分析计算和设计。 1 系统原理 连铸机的结晶器液壓振动装置由两个液压缸推动整个机架做垂直方向上的非正弦曲线。 非正弦曲线运动的周期、振幅与正弦曲线其实是一致的，只是在半周期内由两条周期不同的正弦曲线（全周期为T，上升段周期为T+，下降为T-）拼接而成。定义非对称系数C=T+/T，当C=0.5，曲线即为对称的正弦曲线；当0.5≤C≤1，比如C=0.6，则T+=0.6T，T-=0.4T，使得结晶器上振时间长，而下振时间短。实际生产中C值大于0.5，一般在0.5～0.6。 振动装置由两部分组成：液压站和振动执行器。液压站向振动执行器提供油。振动执行器包括缸旁伺服阀和振动液压缸。 2 工作泵流量计算及选择 工作泵的选择取决于液压缸运动所需的流量，因此先计算各个工况下所需流量。 （1）对称正弦运动（C=0.5）时，振动所需的平均供油流量 振动液压缸参数为Φ125/Φ90。单个液压缸的最大振幅Am为6.5mm，最大频率160次/min，在1/4个周期内，其平均速度Vp=Am/（T/4）=69（mm/s）。此速度下单缸塞腔供油平均流量为51L/min。两个液压缸同时工作则需要102L/min，取效率系数0.8，得127 L/min。
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/0511812036.html, PLC在连铸机结晶器液位控制中的应用 作者：魏哲明陈洁 来源：《数字化用户》2013年第04期 【摘要】介绍了唐钢方坯连铸机结晶器液位控制系统的组成、功能特点以及应用情况， 以及基于西门子S7系列PLC的液位闭环过程控制的功能图软件设计方法。由于不同的连铸机结晶器液位控制的思路是类似的，因此不同的系统控制程序修改后是可以移植的。采用功能阁的方法编制PLC的程序具有思路清晰，逻辑严谨，可移植性高等特点。采用PID串级控制器井按照功能图方法编写的程序经过工程实践，结晶器液位在稳定工作时其控制精度在左3mm 以内，系统响应速度快，运行自定可靠，同时减少了编程开发调试时间。 【关键词】连铸结晶器液位控制 PLC 自动控制 一、引言 在我国的钢铁连铸领域，特别是方坯连铸机领域中，自动化水平是相对较低的，在科技快速发展的今天，技术水平落后已经尤为突出。连铸自动化水平的提高，直接关系到对保证铸坯质量、提高连铸机的劳动生产率、增加连铸机的金属收得率起着非常重要的作用。为了提高产品的市场竞争力以及与世界接轨，是世界冶金生产的发展方向。因此，实现PLC自动控制系统在连铸生产过程中非常重要。结晶器液位控制是连铸生产中的重要环节。稳定的液位有利于使铸坯初期坯壳生成，提高凝固坯壳生长的均匀性，有助于液相穴内的杂物上浮，降低铸坯纵裂纹指数，减少表面夹渣，提高铸坯质量，同时大大减少连铸机生产中的拉漏、溢钢事故。 二、自动控制系统设计 结晶器内的液位控制采用流量控制，通过调节中间包裹棒与水口之间的缝隙控制钢水流量，以达到控制结晶器内液位目的。控制器设计为串级控制，共有两个控制器，包括塞棒开度控制和液位控制两个控制环，其中开度环采用P控制器，塞棒位置传感器检测塞棒的实际位置，通过控制器控制液压缸的伺服阀从而控制塞棒位置。液位控制采用PID控制器，将液位检测信号反馈到液位控制器，经调节算法进行运算，得到塞棒调节的位移量，再将位置量传送到开度P控制器。P控制器最终输出信号控制比例阀。开度按制作为内环，液位作为主控制器，这种控制器结构能够改善系统的动态特性，提高系统的工作频率。 三、自动控制系统构成 连铸机的自动控制系统由公用PLC、流用PLC、液位PLC、火切机PLC、电磁搅拌PLC 组成。液位PLC的控制是在正常浇钢条件的情况下，为每个流的液位和拉速控制。
天津冶金职业技术学院 毕业课题 结晶器液位控制系统探析 系别机械工程 专业机电一体化 班级 09机械 学生姓名徐冀峰 指导教师张秋菊 2011年9月27日
摘要 连铸是炼钢生产的核心设备。当代高端大型连铸机大多采用多流园弧形连铸机，连铸控制采用二级自动控制系统，即PLC控制和过程控制。在整个系统中，结晶器液位控制是关键技术。液位控制有很多方式，普遍采用的是钴-６０液位控制。本文将对钴-６０液位控制系统进行探析。 关键词：结晶器，液位控制，过程控制系统
目录 摘要-------------------------------------------------------Ⅰ 1.概述---------------------------------------------1 2.结晶器液位控制原理---------------------------------1 2.1.基础自动化部分---------------------------------------------1 2.2.检测部分--------------------------------------------1 2. 3.结晶器液位控制器------------------------------------1 2. 4.伺服执行机构-------------------------------------2 2.5.液位显示部分-----------------------------------------2 3.系统的组成---------------------------------------2 3.1.基础自动化-P L C系统-----------------------------------2 3.2.液面位置检测部分---------------------------------------3 3.3.结晶器液位控制器-----------------------------------------4 3.4.伺服执行机构---------------------------------5 4.自动浇铸-------------------------------7 4.1.前馈控制-------------------------------8 4.2.比例参数重新调正----------------------------------------8 5.结束语-----------------------------9 6.参考文献：-----------------------------9
结晶器(mould) 承接从中间罐注入的钢水并使之按规定断面形状凝固成坚固坯壳的连续铸钢设备。它是连铸机最关键的部件，其结构、材质和性能参数对铸坯质量和铸机生产能力起着决定性作用。开浇时引锭杆头部即是结晶器的活动内底，钢水注入结晶器逐渐冷凝成一定厚度坯壳并被连续拉出，此时，结晶器内壁承受着高温钢水的静压力及与坯壳相对运动的摩擦力等产生的机械应力和热应力的综合作用，其工作条件极为恶劣。为了能获得合格的铸坯，结晶器应满足的基本条件有：(1)具有良好的导热性，以使钢水快速冷凝成形。(2)有良好的耐磨性，以延长结晶器的寿命，减少维修工作量和更换结晶器的时间，提高连铸机的作业率。(3)有足够的刚度，特别在激冷激热、温度梯度大的情况下需有小的变形。(4)结构简单、紧凑，易于制造，拆装方便、调整容易，冷却水路能自行接通、以便于快速更换；自重小，以减小结晶器振动时的惯性力和减少振动装臵的驱动功率，并使结晶器振动平稳。 Can take from the middle of the molten steel into the required section and shape into a solid billet solidification of continuous casting equipment shells. Continuous casting machine which is the most critical components, its structure, texture and performance parameters on the quality and slab caster plays a decisive role in production capacity. When open pouring dummy bar head mold that is at the end of the activities, of molten steel into the mold gradually condensed into a certain thickness and continuous billet shell out, at this time, mold wall temperature under the static pressure of molten steel and billet shell, such as the relative movement of the friction generated by mechanical stress and thermal stress of the combined effects, the extremely bad working conditions. In order to obtain qualified casting, mold should be to meet the basic conditions are: (1) has a good thermal conductivity to enable rapid condensation forming molten steel. (2) good wear resistance to extend the life of mold to reduce the workload of maintenance and replacement of the time mold and improve the operating rate of continuous casting machine. (3) have sufficient rigidity, especially in the cold shock-induced heat, large temperature gradient would be required under a small deformation. (4) structure is simple, compact, easy to manufacture, easy disassembly, easy adjustment, cooling water can be connected to in order to facilitate the rapid replacement; self-small, to reduce vibration at the time of mold and reduce the vibration of the inertial force of the drive power devices and a smooth mold vibration.
结晶器液位检测系统的设计与应用 摘要：在现代冶金行业中，结晶器液位控制在连铸系统中已经显得越来越重要，它对优质钢种的质量品质、浇铸的安全平稳、操作人员的人力资源的合理优化都有着重要的意义。但由于在结晶器液位控制的过程中存在许多不确定扰动因素，其扰动可能随时不断变化，并且绝大多数的扰动因素都是非线性的，因此无法建立准确的模型，很难使用常规的控制方法，本文介绍的是马钢新区连铸机的结晶器液位自动控制系统。 关键词：结晶器液位检测自动控制系统结晶器液位控制 一、结晶器液位控制系统 在连铸的生产过程中，通常使用塞棒来控制进结晶器的液位，但是塞棒经过钢水的腐蚀和冲刷，头部逐渐变形，因此塞棒位置与钢水流量的特性也在这个过程中产生不断的变化，这种变化通常是非线性的，因此无法用常规PID控制的方法来进行有效调节。针对以上情况，SMS-DEMAG公司运用现代智能控制技术模糊控制和运动控制的思想，通过控制软件控制塞棒开度达到控制液位的目的。 图1塞棒位置与钢水流量的特性关系 通过结晶器液位控制系统，在自动开浇和在浇铸时可以保持铸机结晶器内的钢水液面在一个预定的恒定液位值。如果反馈值与设定液面值有偏差，通过调节中包塞棒位置来改变从中包进入结晶器的钢水流量来补偿这个偏差使液位保持平稳。 结晶器液位控制系统包括： -Measurement(levelgauge)测量单元（VUHZ液位计）
-Controlsystem控制系统 -Stopperrodactuatingsystem塞棒执行系统 图2VUHZ液位控制系统示意图 1.1VUHZ液位计 VUHZ检测单元实际上是电磁式的传感器，它通过测量钢水通过磁场时产生的电流来确定钢液面的高度，测量范围为0～300mm。该测量系统集成于结晶器的设计中。安装于结晶器内弧侧的顶部。用于结晶器液位控制系统冷却系统采用直接用铸机的一次冷却水闭环冷却，安装简便快捷。 工作原理：VUHZ系统用于检测实际的结晶器液面，由电磁线圈在通电后产生一个静态的电磁场，电磁场分布取决于传感器的安装位置，当不同液面高度的钢水进入磁场时，会在传感器的二次线圈中感应出不同大小的电压，感应电压由经过放大器进行放大，通过计算单元的处理器进行处理。计算单元系将原来的电压信号转变成4-20mA的模拟量信号，结晶器液位控制采用闭环控制，系统的逻辑控制功能在运动控制器（motioncontroller）内完成。 图3传感器内部基本结构原理 该传感器由励磁线圈S和检测线圈L和检测线圈R组成。励磁采用峰值15V频率800HZ的信号。励磁产生的电磁信号可以穿透非金属的保护渣层，但不能穿透铜板，因此在传感器的其使用
某钢厂4＃连铸机中间包包盖结构优化及应用 摘要：通过对某钢厂4#连铸机中间包包盖实际使用状况与破损形式分析，对包盖钢壳结构及耐材浇注方式进行改进，适当增加耐材厚度，并增设隔热层以降低包盖表面温度，减小包盖变形，大幅度提高了4＃号连铸机中间包包盖使用寿命。关键词：中间包；包盖；寿命；浇注料；密封条；保温板 1、引言： 连铸中间包是钢水包和结晶器之间用于钢水浇注的中转设备，中间包作为钢液冶炼过程中最后一个耐火材料容器，起到存储、分配、净化钢水的作用。中间包包盖是中间包上的一个重要部件,其主要作用有：（1）、在中间包烘烤与浇铸过程中起保温隔热作用，提高中间包烘烤效率与减少钢水散热；（2）、保护钢包滑板机构免受高温钢水的直接热辐射损害；（3）、对现场测温和取样人员起安全防护作用等。由于中间包包盖的工作环境非常恶劣，承受着频繁的温度波动、高温辐射、钢渣的侵蚀、钢结构的变形应力等各种物理和化学破坏，导致包盖内衬浇注料熔损剥落严重，包盖钢壳变形、翘曲严重，制约了中间包包盖寿命的提高。 某钢厂4＃连铸机项目于2006年12月投产，使用的中间包为大型矩形中间包，容量80T，由于中间包尺寸较大，所以中间包包盖皆采用三段组合式包盖，分别为A盖、B盖和C盖（如图1所示）。根据中间包包盖内衬耐材原设计方案，包盖浇注料厚度仅为150mm，在浇钢平台预热后，包盖钢壳表面温度可达250℃，加之中间包本身吨位较大，包盖纵向宽度达到2280mm，使用中变形相当严重。A、C 盖使用寿命仅有70炉左右，B盖由于一个较大浇铸孔的存在，变形更为严重，寿命在30～40炉之间，使得中间包包盖成本居高不下，包盖周转紧张。另外，由于包盖钢壳表面温度高，影响到操作人员上包盖插电缆线座的作业安全。 图1 4＃连铸机中间包包盖结构示意图 2、中间包包盖破损情况调查与分析 2.1、宝钢一炼钢4＃中间包包盖的破损情况 为了全面了解某钢厂4＃连铸机中间包包盖的实际应用状况与破损形式，特对
内蒙古科技大学 实习论文 题目：结晶器振动技术姓名 学号： 班级 日期：
目录 内蒙古科技大学煤炭学院 (1) 目录 (2) 一、摘要 (3) 二、前言 (3) 三、结晶器振动技术 (5) 3.1正弦振动 (5) 3.2非正弦振动 (6) 3.4结晶器振动参数设置 (9) 3.5振动伺服阀 (10) 3.6结论 (10)
一、摘要 连铸连轧结晶器振动技术的发展历史和现状，简单分析了结晶器正弦振动和非正弦振动形式，并讨论了结晶器振动和润滑的关系。 关键词：结晶器；振动；润滑；振动参数；振动伺服阀； 二、前言 结晶器振动是连铸技术的一个基本特征。连铸过程中，结晶器和坯壳间的相互作用影响着坯壳的生长和脱膜，其控制因素是结晶器的振动和润滑。连铸在采用固定结晶器浇注时，连铸直接从结晶器向下拉出，由于缺乏润滑，易与结晶器发生粘结，从而导致出现拉不动或者拉漏事故，很难进行浇注。结晶器振动对于改善铸坯和结晶器界面间的润滑是非常有效的，振动结晶器的发明引进，工业上大规模应用连铸技术才得以实现。可以说，结晶器振动是浇注成功的先决条件，十年来发展的重要里程碑。近年来，冶金工业的迅速发展，要求连铸提高拉速和增加连铸机的生产能力，人们对结晶器振动的认识也在不断深入和发展。 连铸机结晶器振动的目的是防止拉坯时坯壳与结晶器黏结,同时获得良好的铸坯表面。结晶器向上运动时,减少新生坯壳与铜壁产生黏着,以防止坯壳受到较大的应力,使铸坯表面出现裂纹;而当结晶器向下运动时,借助摩擦,在坯壳上施加一定的压力,愈合结晶器上升时拉出的裂痕,要求向下运动的速度大于拉坯速度,形成负滑脱。结晶器壁与运动坯壳之间存在摩擦力,此摩擦力被认为是撕裂坯壳进而限制浇注速度的基本因素。在初生坯壳与结晶器壁之间存在液体渣膜,此处的摩擦为黏滞摩擦,即摩擦力大小正比于相对运动速度,渣膜黏度,反比于渣膜厚度。在结晶器振动正滑脱期间摩擦力及其引起的对坯壳的拉应力就较大,可能将初生坯壳拉裂,为此开发了采用负滑脱的非正弦振动技术来减小这一摩擦力。理论研究及模拟实验表明,适当选择非正弦振动参数(偏斜率)可减小摩擦力50% ~60%。在结晶器液压伺服非正弦振动出现之前都是采用机械式振动装置的,机械
常规板坯连铸机结晶器技术 【保护视力色】【打印】【进入论坛】【评论】【字号大中小】2006-12-07 11-07 杨拉道刘洪王永洪刘赵卫邢彩萍田松林 (西安重型机械研究所) 结晶器是连铸机中的铸坯成型设备, 是连铸机的核心设备之一。其作用 是将连续不断地注入其内腔的钢液通过水冷铜壁强制冷却,导出钢液的热量,使 之逐渐凝固成为具有所要求的断面形状和一定坯壳厚度的铸坯,并使这种芯部仍 为液相的铸坯连续不断地从结晶器下口拉出，为其在以后的二冷区域内完全凝固创造条件。在钢水注入结晶器逐渐形成一定厚度坯壳的凝固过程中，结晶器一直承受着钢水静压力、摩檫力、钢水热量的传递等诸多因素引起的的影响，使结晶器同时处于机械应力和热应力的综合作用之下，工作条件极为恶劣，在此恶劣条件下结晶器长时间地工作，其使用状况直接关系到连铸机的性能，并与铸坯的质量与产量密切相关。因此，除了规范生产操作、选择合适的保护渣和避免机械损伤外，合理的设计是保证铸坯质量、减小溢漏率、提高其使用寿命的基础和关键。 板坯连铸机一般采用四壁组合式（亦称板式）结晶器，也有一个结晶器 浇多流铸坯的插装式结构。 结晶器主要参数的确定 1 结晶器长度H 结晶器长度主要根据结晶器出口的坯壳最小厚度确定。若坯壳过薄，铸 坯就会出现鼓肚变形，对于板坯连铸机，要求坯壳厚度大于10～15mm。结晶器长度也可按下式进行核算： H=(δ/K)2Vc＋S1＋S2 (mm)
式中δ——结晶器出口处坯壳的最小厚度，mm K——凝固系数，一般取K=18～22 mm/min0.5 Vc——拉速，mm/min S1——结晶器铜板顶面至液面的距离，多取S1=100 mm S2——安全余量，S=50～100 mm 对常规板坯连铸机可参考下述经验： 当浇铸速度≤2.0m/min时，结晶器长度可采用900～950mm。 当浇铸速度2.0～3.0m/min时，结晶器长度可采用950～1100mm。 当浇铸速度≥3.0m/min时，结晶器长度可采用1100～1200mm。 2 结晶器铜板厚度h 铜板厚度的确定是依据热量传热原理和高温下的使用性能，具体说，与铜板材质、镀层、机械性能、拉速、冷却水量的大小和分布等有关。研究表明，拉速高，铜板应随之减薄；反之，拉速低，铜板应随之增厚。在考虑上述诸多因素后，铜板的厚度可由下式确定：
结晶器钢水液位自动控制在板坯连铸的应用分析 结晶器钢水液位自动控制是板坯连铸工艺运行中的关键模块，对板坯连铸工艺运行安全性、生产效率及质量具有直接的影响。基于此，文章以板坯连铸中结晶器钢水液位自动控制的原理为入手点，简要介绍了板坯连铸中结晶器鋼水液位自动控制的应用技术指标及系统组成，并对板坯连铸中结晶器钢水液位自动控制的应用方案设计及应用效果进行了进一步分析。 标签：结晶器;钢水;液位自动控制;板坯连铸 前言：板坯连铸中结晶器钢水液位自动控制的实现，可以保证结晶器内钢水液位始终恒定，或按照一定规则均匀变化。现阶段通过控制塞棒升降高度调节流入板坯连铸中结晶器钢水流量的流量型液位自动控制法应用较为普遍，且已经形成了较为成熟的理论体系。基于此，对流量型结晶器钢水液位自动控制法在板坯连铸中的应用进行适当分析具有非常重要的意义。 一、结晶器钢水液位自动控制在板坯连铸的应用原理 在板坯连铸工艺运行过程中，中间包内部钢水注入结晶器为浇铸起始点，在进入浇铸环节后，结晶器内钢水液位会随着浇铸速度的变化而变化。然而，板坯连铸工艺要求结晶器内钢水始终保持液位的平衡稳定。这种情况下，利用调节塞棒的方式调节浸入式水口的有效面积，可以在钢水达到一定液位时启动板坯连铸机器，根据结晶器液位设定值，进行钢水液位的自动控制[1]。而在板坯连铸机器停止运行时，可以停止液位调节。特殊情况下，也可以通过调节塞棒，实现板坯连铸工艺的紧急制动。 二、结晶器钢水液位自动控制在板坯连铸的应用 1、技术指标及过程 板坯连铸工艺中结晶器钢水液位自动控制指标主要包括液位控制范围（距离结晶器上口80mm～160mm）、动态液位控制精度（±10.0mm）及其他生产工艺要求的指标。同时要求板坯连铸工艺中结晶器钢水液位自动控制可以实现手动、自动开浇、电动控制，可以实现上下限液位报警及危急时刻应急自动处理。 板坯连铸工艺中结晶器钢水液位自动控制系统主要包括交流无刷永磁伺服控制系统、中间包塞棒开启机构、单回路控制器、PLC、结晶器钢水液位测量仪及记录仪等。其中中间包塞棒开启机构主要用于进行中间包流入结晶器钢水流量的调节。即通过塞棒的上升、下降，对浸入式水口有效面积进行适当调整，由此达到调节流量的作用。在结晶器钢水液位自动控制系统中，塞棒系统主要以电气（交流无刷永磁伺服控制系统）为驱动源，变频器为开关速度主要调节装置，电动机械执行机构可以控制塞棒的上升、下降动作;单回路控制器主要是作为操作人员、工程师站点，执行画面监控操作、数据存储、数据修改等任务，并对结晶
摘要 结晶器是连铸机的心脏部件。它的主要作用就是对结晶器中的钢水提供快速而且均匀的冷却环境，促使坯壳的快速均匀生长，以形成质量良好的坯壳，保证连铸过程正常而稳定的进行。在浇注钢水时，若结晶器静止不动，坯壳容易与结晶器内壁产生粘结，这就增大了拉坯时的阻力，导致出现坯壳“拉不动”或者钢水被拉漏事故发生，很难进行浇注。而当结晶器以一定的规律振动时，这就能使其内壁获得比较良好的润滑条件，从而减少了摩擦阻力又能防止钢水和结晶器内壁的粘结，同时还可以改善铸坯的表面质量，因此结晶器振动装置具有重要的作用。 本文通过对连铸发展历史，以及结晶器振动技术的发展和结晶器振动方式的改进进行了阐述，提出了电液伺服装置驱动，并对其振动规律及工作原理做出了分析。然后绘制了机械简图，并对其工艺参数和运动参数进行了分析计算，最终完成了本次设计。 本文主要的设计内容包括： 1.结晶器振动正弦参数的确定 通过负滑脱量、频率和周期、结晶器运动的速度和加速度以及负滑脱时间的计算，来确定铸坯的工艺参数。 2.结晶器振动装置机械计算 设计校核了双摇杆机构的主要部分，并根据经验推出机架结构。 3.结晶器振动装置伺服系统的设计计算 由系统所需动力选择恰当的液压缸及液压泵。并对系统的辅助原件进行了计算和选择，同时提出了同步回路电液伺服系统。 4.结晶器振动装置的三维设计 关键词：连铸；结晶器；振动装置；振动规律；电液伺服装置
Abstract The mould is the heart part of continuous casting machine. Its main role is to mould the steel in providing rapid and uniform cooling environment, promote the rapid and uniform shell growth, to form a good quality of billet shell, guarantee the normal and stable for continuous casting process. In pouring molten steel in crystallizer, motionless, shell and the mold wall to produce a cohesive, which increases the casting the resistance, led to the emergence of billet shell" sticks" or molten steel is breakout occurs, it is difficult to cast. When the mould in regular vibration, which can make the inner wall is obtained in comparison with good lubrication condition, thereby reducing the friction resistance and can prevent the molten steel and the inner wall of the crystallizer is bonded, but also can improve the surface quality of billet crystallizer vibration device, therefore has an important role. Based on the history and development of continuous casting crystallizer vibration technique, development and improvement of crystallizer vibration mode undertook elaborating, put forward to the electro-hydraulic servo device driver, and the vibration regularity and working principle are analyzed. Then draw the mechanical model, and the process parameters and motion parameters are analyzed and calculated, the final completion of the design. The main design content includes: 1.crystallizer vibration sinusoidal parameters Through the negative slip quantity, frequency and cycle, mold movement velocity and acceleration and negative strip time calculation, to determine the process parameters of casting billet. 2.The device of vibration of crystallizer mechanical calculation Design of the double rocker mechanism the main part, and according to the experience introduction of frame structure. 3.The device of vibration of crystallizer of servo system design By the system the power required by the proper selection of hydraulic cylinder and hydraulic pump. And the system of auxiliary components were calculated and selected, simultaneously proposed synchronous electro-hydraulic servo system. 4.dimensional design of crystallizer vibration device
收稿日期: 2010-04-22;修订日期:2010-04-29作者简介:胡贤军(1981-,男,上海亚新连铸工程技术公司 工程师。 结晶器冷却水量控制 胡贤军,朱学斌,唐杰民 (上海亚新连铸工程技术公司,上海 200042 摘要:连铸机高端用户的产品种类繁多,铸坯断面和钢水成分变化也随之多样,为达到工艺要求的结晶器冷却效果,铜管冷却水流量需根据铸坯的规格、钢种以及拉速来进行相应的调整并控制水缝流速。气动薄膜阀自动控制模式的应用可以达到精确的水量控制的要求。 关键词:结晶器;冷却水;流量;传热 中图分类号:T F341 6 文献标识码:A 文章编号: 1001-196X (2010S1-0305-03 Control over a m ount of m ould cooling water HU X ian jun ,Z HU Xue bin ,TANG Jie m in (Y ax i n Conti nuous Caster Eng i nee ri ng &T echno l ogy Co .,L td ., Shangha i 200042,Ch i na Ab strac t :T he re is a w i de range o f h i gh end products , and casti ng frac t ure and mo lten stee l co m pos ition var if y
accordi ng l y .T o ach ieve the c rysta llize r coo ling e ffect requ ired by t he process ,coolant flo w i n t he copper t ub i ng needs to be ad j usted accordi ng to casting specificati ons ,g rade o f stee l and casti ng speed .A s w el,l the fl ow rate from w ate r slot shoul d be contro lled .The plan t data sho w s tha t the system can ach i eve accurate wa ter vo l u m e contro.l K ey words :m ou l d ; coo li ng wa ter ;w ater flow ; heat transfer 1 前言 一冷过程是指钢水进入到结晶器内,与铜管壁接触后,产生初生坯壳和钢水温度降低的过程。钢水温度和铜管壁温形成了约1300 以上的温差,横向传热的驱动力巨大,钢水温度降低的热量必须由铜管冷却水带走,才能保持铜管厚度上的温度差稳定在一定的水平,且使得铜管具有足够的刚度,从而构成稳定一冷传热过程。由一冷带走的热量作用较多。形成初生的坯壳并随着铸坯的下行不断增加其厚度。液态钢水转变为固态坯壳不仅带走显热能量,还要带走相变潜热能量,结晶器铜管冷却水带走的绝大部分就是这个热量。降低包围在坯壳内钢水温度。冷却保护 渣。结晶器内钢水循环到钢渣界面,不断熔化保护渣产生一定厚度的液态渣层,当结晶器上下振动时,液渣下行到铜管壁与初生坯壳之间,起到润滑和传热的作用,这是保护浇铸传热的基本模式。一冷水冷却液态保护渣,使其生成非金属保护渣坯壳,这个传热过程间接起到降低钢水温度的作用。 2 控制一冷水量的意义 配置高的连铸机,可以高拉速生产普碳钢 和建筑用材铸坯。在生产品质钢时,采用合理的拉速来协调质量和产量关系,不同断面和钢种对应不同的水量。如生产150方坯普碳钢时拉速可以达到3m /m in ;生产20钢需控制拉速低于2 3m /m i n ,这样才能保证其内在质量,但对于含锰量较
一．网络 1.以太网 液面自控PLC主要和铸流PLC及二级进行数据通讯。分别通讯块如下： ①液面自控与铸流PLC之间的数据传输在DB128数据。通过看看门狗的变化了解 通讯是否正常。 ②液面自控与二级之间的数据通讯主要是液面自控发送信号给二级。DB126为1# 中包车数据。DB226为2#中包车数据。 2.PROFIBUS网络 通讯主要注意的是通过硬件在线方式监控远程站是否连接正常。 二．控制功能 1．液面自控PLC的主要控制功能。 ①液面自控PLC通过通讯方式读取液面自控仪表的相应数据，主要实际液面。 ②操作共通过OS1悬挂操作箱上面选择开关设定一个实际的液位。 ③CPU运算设定的液位和实际的液位的偏差调整塞棒的高度来控制中包车流入结 晶器的钢水量的大小最终保持设定液位和实际液位一致。例如当设定液位高于 实际液位则塞棒上升。 ④PLC输出一个4-20MA的信号控制一个比例阀的开度。当4MA则比例阀是反向 100开度。20MA是正向100开度。当阀开度是正向100的时候塞棒会以最大速 度升到最高位置。当阀开度是负向100的时候塞棒会最大速度降到最低位置。 ⑤塞棒的液压缸安装有一个位置传感器传输4-20MA的信号给PLC告诉PLC塞棒 的实际位置。 ⑥CPU通过检测第3步运算出塞棒的设定位置和实际位置进行比较来调整比例阀 的开度。例如当设定塞棒位置高于实际塞棒位置则比例阀开度增加。 2.相关模式功能 当中包车液面达到一定重量操作工按点动盒自动按钮这时模式开始自动。开始3模式，当达到开始拉矫机液面时成4，过3秒后回到3模式，然后当达到设定液面时，几秒后回到2模式。 0 LEVEL 1 MANU 2 AUTO
3#连铸机方圆坯中包衬体耐材 技术协议 甲方：天铁热轧板有限公司 乙方：沈阳东北大学冶金技术研究所有限公司 2009年4月
技术要求目录 1、项目概述和设计依据 2、中包包衬项目总体承包范围 3、中包包衬设计及材质选择说明 4、耐材清单，耐材技术标准 5、施工方案及技术要求 6、项目实施进度和资料交付 7、产品包装、运输、储存及产品验收 8、性能保证、技术服务及承诺 9、甲方配合事项 10、其它
1. 概述和设计依据 1.1 工程概述： 天铁集团在原热轧板公司连铸车间内新建一台弧形半径R13m的8机8流方/圆坯连铸机，年产合格连铸坯约135万t。铸坯全部下线、冷却，部分特殊钢种铸坯下线后经缓冷坑冷却。所有铸坯采用汽车运出连铸车间。考虑到现有转炉的生产能力等外部条件，方/圆坯连铸机建成投产后，连铸车间3台连铸机只考虑2台连铸机同时生产，相应的公辅设施能力按最大的两台连铸机同时生产进行配套。计划2009年6月20日投产。 工艺路径为：BOF-LF-CCM, BOF-Ar/N2Blowing、Feedwire-CCM， BOF-LF-RH-CCM。BOF- RH -CCM 1.2 产品结构大纲： 1.3 中包的主要技术指标
1.4.1 乙方必须严格按照甲方提供的《中间罐耐火材料总图》及相关功能结构件耐材图纸，进行中包各层、各功能结构件耐材材质的选择。受钢室要强化设计。 1.4.2 乙方可根据自己的设计理念将中包设计为四层结构（10mm保温毡层+30mm轻质隔热砖层+120mm浇注料永久层+40mm镁质涂抹料工作层）。 1.4.3 中包内部在包壳上按图纸要求方式焊锚固钩。对锚固件要求焊接牢固，翻包时不脱落，具有良好的保温性，锚固件不要太长并且耐700℃温度不变形。耐材材质的选择：保温隔热层纤维毡应不易吸水、高温受压缩变形小、不易粉化而保持良好保温效果，隔热砖具有一定的强度和良好保温性，浇注料永久层具有一定的抗钢水冲刷侵蚀能力同时具有一定的保温隔热性，工作层具有良好的抗钢水冲刷侵蚀能力、对钢水污染在钢种允许的范围内，中包使用后易于与永久层分离而利于翻包。 1.4.4 要求乙方提供的中包设计为下层一块铝镁质冲击板；上层一块湍流器，具有良好的抗钢水冲击强度、抗钢水冲刷侵蚀性能；要求施工中结合紧密，严禁出现中包使用过程中的湍流器漂移、穿透事故。 1.4.5 要求乙方提供的挡渣墙具有良好的抗钢水冲刷侵蚀性能，在中包使用寿命时间内，外形基本不发生变化，保证良好的中包流场；在施工中，挡渣墙严格按甲方提供图纸要求准确安装到位，保证挡墙位置、高度符合图纸要求，严禁挡墙在使用过程中的漂板、穿孔现象。 1.4.6 要求中包座砖的准确定位、对中，座砖外部的良好填充，确保使用的安全性，杜绝中包在使用过程中该位置漏钢事故。 1.4.7 要求乙方根据中包部位、各结构件的损毁特点，结合连铸浇注钢种要求，详细说明包衬耐材选择的依据，切实保证中包包衬耐材的匹配使用，均匀损毁，安全稳定可靠，便于操作，利于中包周转。
现代连铸技术讨论课 结晶器正弦振动装置的形式及其特点 班级： 姓名： 课程名称：现代连铸技术 指导教师： 2013年11月7日
目录 1、结晶器振动技术的发展历史 (1) 2、结晶器的正弦振动 (1) 2.1正弦振动的定义 (1) 2.2正弦振动的特点 (1) 2.3正弦振动机构满足的条件 (1) 2.4结晶器实现弧形的轨迹方式 (2) 3、结晶器导向机构 (2) 3.1 长臂振动机构 (2) 3.2 导轨式振动机构 (3) 3.3 差动齿轮振动机构 (3) 3.4 四连杆振动机构 (4) 3.5 四偏心振动机构 (6) 4、机械驱动结晶器正弦振动振幅调整 (7) 5、同步控制模型 (8) 5.1 f=av模型 (8) 5.2 f=av+b模型控制 (8) 5.3 f=b模型 (8) 5.4 f=-av+b (8)
现代连铸技术讨论课 1、结晶器振动技术的发展历史 结晶器振动是连铸技术的一个基本特征。连铸过程中,结晶器和坯壳间的相互作用影响着坯壳的生长和脱膜,其控制因素是结晶器的振动和润滑。连铸在采用固定结晶器浇注时,铸坯直接从结晶器向下拉出,由于缺乏润滑,易与结晶器发生粘结,从而导致出现拉不动或者拉漏事故,很难进行浇注。结晶器振动对于改善铸坯和结晶器界面间的润滑是非常有效的,振动结晶器的发明引进,工业上大规模应用连铸技术才得以实现。可以说,结晶器振动是浇注成功的先决条件,是连铸发展的一个重要里程碑。近年来,冶金工业的迅速发展,要求连铸提高拉速和增加连铸机的生产能力,人们对结晶器振动的认识也在不断深入和发展。结晶器振动经历了早期的非正弦振动方式到正弦振动方式,目前又发展到非正弦振动方式的过程。当然,现在所采用的非正弦振动与早期的非正弦振动虽然振动波形同为非正弦,但其目的和实现方式上二者有本质的区别。 2、结晶器的正弦振动 2.1正弦振动的定义 当结晶器的运动速度与时间的关系为一条正弦曲线时称这种振动为正弦振动。2.2正弦振动的特点 正弦振动的主要特点是：结晶器在整个振动过程中速度一直是变化的，即铸坯与结晶器间时刻都在相对运动。在结晶器下降时还有一小段负滑动，因此能消除和防止粘结。另外，由于结晶器的运动速度是按正弦规律变化的，加速度则必然按余弦规律变化，所以，过度比较平稳，冲击比较小。它与梯速振动相比，坯壳处于负滑动状态的时间较短，且结晶器上升时间占振动周期的一半，故增加了坯壳断裂的可能性。为了弥补这一弱点应充分发挥加速度较小的长处，亦可采用高频率振动以提高脱模的效果。 2.3正弦振动机构满足的条件 正弦振动机构满足的两个条件： ①使结晶器准确地沿一定的轨迹振动； ②使结晶器按一定规律振动。