板坯连铸动态二冷配水技术的工业应用

连铸二冷配水工艺技术北京科技大学冶金工程研究院 刘建华liujianhua@主要内容1 二冷控制的重要性 2 铸坯凝固传热模型 3 二冷配水原理及方法简介 4 连铸二冷动态配水系统1. 二冷控制的重要性 出结晶器的连铸坯凝固坯壳厚度仅有8～15mm， 铸坯的中心仍为液态钢水 为使铸坯快速凝固及实行顺利拉坯，结晶器之后 设置二次冷却装置，在该区域铸坯的凝固坯壳厚 度继续增加； 铸坯在二次冷却区中可能经受弯曲、矫直的变化， 同时液态钢水的大部分（或全部）发生凝固。

1. 二冷控制的重要性生产普钢为主向生产优钢、品种钢、特钢转变， 对连铸机的二冷控制要求也越来越高必须根据钢种、浇注断面、浇注温度、拉坯 速度和铸机几何尺寸等参数来制定连铸机二冷区合 适的冷却制度。

提高配水计算的适时性、可靠性，优化二冷控制1. 二冷控制的重要性1.1 二次冷却对铸坯质量的影响各段之间的冷却不均匀，导致铸坯表面温度呈现 周期性的回升导致凝固壳发生反复相变，是铸坯皮下裂纹 形成的原因。

1.1 二次冷却对铸坯质量的影响回温引起坯壳膨胀 当施加到凝固前沿的张应力超过钢的高温允许强度和临界应变时，铸坯表面和中心之间就会出现中间裂纹。

粗大纵裂纹较细小的纵裂纹1.1 二次冷却对铸坯质量的影响二冷不当，矫直时刚好位于脆性区，在矫直力作用下，容易在振痕波 谷出现表面横裂纹。

局部的强冷会使表面产生张应力而产生表面裂纹。

1.1 二次冷却对铸坯质量的影响二次冷却太弱，易产生鼓肚 二冷区内铸坯四个面的非对称性冷却，会加重铸坯菱变 二冷冷却强度对铸坯中心偏析也有影响1.1 二次冷却对铸坯质量的影响 二冷较易调整，但对铸坯质量影响显著  二冷对表面质量和内部质量影响不一致  二冷技术的发展较为迅速扒皮率,%70 60.06050 40 30 2010 0 150.0抽样板坯34块16.7 4.8234试验方案1. 二冷控制的重要性1.2 二冷的主要工艺参数 冷却强度 根据所浇注的钢种决定 冷却方式和装备 水喷雾冷却、气－水喷雾冷却、干式冷却、半干式冷 却等 冷却水的分配 二冷区整个长度上的分配要与铸坯的凝固相适应；在 宽度方向上的分布要求温度尽可能均匀。

动态配水在莱钢4#宽厚板连铸机中的应用摘要：莱钢4#宽厚板连铸机二级配水控制系统采用动态配水模型通过铸流的温度界面计算基本回路设定点，尽可能使铸坯温度与目标温度保持一致。

使铸坯按照预定的目标温度均匀冷却，以便达到控制铸坯组织和内部质量的目的。

关键词：连铸机DYNACS模型二级在连铸生产中，二冷水是保证铸坯质量，延长铸机生产设备寿命的关键工序之一。

在莱钢4#宽厚板连铸机项目中，通过采用奥钢联二冷水系统，实现了优质的动态配水，大大提高了铸坯质量。

1 简介二冷水系统基于可选择的冷却模式，循环计算所有的冷却回路的设定点，这种冷却模式是动态配水模型DYNACS或拉速表SPEEDTAB模型。

下图给出了二冷水系统视图及其主要的组件，其中也包括他的输入或者输出。

冷却规则设定系统：支持工厂冶金专家以离线方式开发与维护一个冷却规则的采集。

冷却规则设定系统被用来调节不同钢种所需求的在线设定点的计算。

动态配水模型：根据沿着铸坯的温度界面，计算基本回路设定点。

拉速表模型：根据铸流的当前拉速计算基本回路的设定点。

设定值适应：是在特设的浇铸状态(启动/结束浇铸)或喷淋冷却寄存器受限（最小/最大流量）时改写基本回路设定点。

2二冷水生产系统二冷水生产系统采用不同的冷却模型即DYNACSmodel（动态二冷水模型）或SPEEDTAB model（速度表模型）循环计算二冷回路的设定点。

根据冷却方式，V AI冷却模型导出基本的设定值，这些基本的设定值可以被修改以便满足不同的需求。

2.1 主要冷却参数下表给出了用于冷却生产系统的参数概览参数描述循环时间冷却生产系统设点计算的循环时间是5秒片断长度用于离散铸流从结晶器大哦封闭部分末端的片断长度是10厘米连铸机数据连铸机特定的数据比如回路设定点的数量，最小/最大值，冷却回路值，冷却范围等2.2 功能描述2.2.1 动态二冷水（DYNACS）模型描述温度界面跟踪铸流的动态二冷水模型热量状态从结晶器开始直到封闭部分的末端。

连铸机二冷水动态控制系统研究与应用作者：杨叶来源：《经济技术协作信息》 2018年第27期杨叶连铸二次冷却配水一直采用静态配水法，即“水表法”。

这种控制方法不适应拉速波动时浇注，对连铸正常生产造成困难，温度上下波动引发的热应力也会使表面纵裂纹扩展和延伸。

首秦公司建立了设计了二次冷却动态控制流程，并利用vc++编制完成实现了动态配水模型，开发了基于OPC的通用数据采集和过程跟踪系统，很好的适应了产品结构调整步伐的加快，具备浇铸高附加产品的能力、提高了浇铸质量及提高铸机作业率。

一、系统数据采集首秦2*板坯铸机的计算机控制系统为以PLC为主的集散控制系统，生产部分的联网方式为专用工业局域网，使用的协议为Profibus-DP工业局域网协议。

数据处理及管理部分为局域以太网，使用TCP/IP协议，做为首秦生产信息管理系统的一个子网。

用专用工业以太网的数据处理机为管理信息系统提供生产过程数据。

整个生产部分包括了4套PLC，分别是板坯铸机公共PLC、板坯铸机铸流PLC、出坯系统PLC和工艺控制系统PLC，每一套PLC都有对应的HMI系统，为了实现生产过程的统一管理，在网络中加入了生产管理过程机，整个铸机系统的数据也是通过这台过程机将数据传送到首秦MES。

动态水量控制系统是整个板坯铸机生产网的一个节点，包括一二级二套上位监控系统和一套PLC基础控制系统。

系统的通讯是通过Siemens公司的Simatic-Net软件中的OPC来完成的。

另外，原有系统中因为有静态水表的原因，因此每个回路的流量设定值来自于静态水表，现在选用动态控制，流量的设定值地址发生了变化，这些可以通过修改PLC程序来实现；其次是二次冷却动态模型需要一些工艺数据，这些工艺数据可以通过PLC中的数据包传送给模型，因此需要在PLC中做一个数据通讯包。

在动态模型系统中主要有两部分程序，一部分是由VB60编制的通讯及HMI程序，主要作用是与现场PLC通讯及人机接口的实现；另一部分就是用VC60编制的模型部分，包括静态离线模型及动态在线控制模型，这是整个系统的核心部分。

《异形坯连铸二冷区动态配水控制研究》篇一一、引言随着现代冶金工业的快速发展，异形坯连铸技术作为重要的金属冶炼工艺，其生产效率和产品质量对整体工业发展具有重要影响。

在连铸过程中，二冷区作为关键环节之一，其配水控制直接关系到铸坯的质量和生产成本。

因此，对异形坯连铸二冷区动态配水控制进行研究，对于提高连铸生产效率和产品质量具有重要意义。

二、异形坯连铸二冷区概述异形坯连铸二冷区是指连铸过程中，铸坯在完成初冷后进入的第二个冷却区域。

该区域的主要作用是对铸坯进行进一步的冷却，以使其达到规定的温度和性能要求。

二冷区的配水控制对于铸坯的凝固组织、表面质量、内部质量等具有重要影响。

三、动态配水控制技术动态配水控制技术是一种根据连铸过程中的实时数据，对二冷区的配水进行自动调整的技术。

该技术通过实时监测铸坯的温度、拉速、结晶器振动等参数，以及根据预先设定的控制策略，对配水系统进行自动调节，以实现最佳的冷却效果。

四、异形坯连铸二冷区动态配水控制研究针对异形坯连铸二冷区的动态配水控制，本研究从以下几个方面进行了探讨：1. 监测系统设计：设计了一套实时监测系统，用于采集铸坯的温度、拉速、结晶器振动等参数。

通过高精度的传感器和数据处理系统，实现对这些参数的实时监测和记录。

2. 控制策略制定：根据异形坯连铸的特点和要求，制定了相应的控制策略。

该策略包括冷却水量的自动调节、冷却时间的优化、以及根据铸坯的实际情况进行动态调整等。

3. 实验与仿真研究：通过实验和仿真研究，对动态配水控制技术进行了验证和优化。

实验结果表明，该技术能够有效地提高连铸生产效率和产品质量，降低生产成本。

4. 实际应用与效果评估：将该技术应用于实际生产中，并对应用效果进行了评估。

结果表明，该技术能够显著提高异形坯连铸的生产效率和产品质量，降低生产成本，具有较好的实际应用价值。

五、结论本研究针对异形坯连铸二冷区的动态配水控制进行了深入研究。

通过设计实时监测系统、制定控制策略、实验与仿真研究以及实际应用与效果评估，验证了该技术的有效性和优越性。

关于 PLC在连铸机二冷配水系统中的应用摘要：本文主要介绍西门子S7-300型 PLC在新疆天山钢铁巴州有限公司8机8流连铸机自动配二冷水上的应用，钢水在经过结晶器后会继续由二冷水进行继续冷却，二冷配水的质量的好坏直接影响了铸坯质量的好坏，在实际生产中的质量问题都是由于二冷配水出现问题造成的，随着PLC技术的发展现在基本已实现了自动配比二冷水，而且实现了精准控制，响应速度快等优点，为保障铸坯质量提供了切实的保障。

关键词：二冷水；PLC；配水引言电气设备管理是钢铁企业设备的大脑，同时电气设备是保障设备正常运行的重点管控点，目前在工业领域都十分重视电气自动化技术的应用的发展，因为电气自动化在工业中的普及程度标志着这个国家的发展状况以及国家经济发展水平。

而钢铁企业作为国家的重点企业发展对象，为了提高钢铁企业的生产效率、减轻钢铁企业工作人员的劳动负担，我们需要将电气自动化技术全面应用到钢铁企业中去，使得工人们能够高效率的工作，增加企业自动化的实力，对于企业的成本投入可以使得大大降低。

提高了企业的市场竞争力。

1.概述二冷配水系统是连铸机生产过程中关键的控制系统，一般的仪表控制系统设计复杂，可靠性差，严重地影响了铸机生产的产量和质量。

为此，利用PLC可编程控制器来实现二冷配水的自动控制，可使铸机生产的产量和质量得到很大的提升。

2.系统工艺新疆新兴铸管炼钢部连铸机是8机8流10米弧型连铸形式，连铸机从浇铸到成材需要经过两次水冷却，即一次冷却和二次冷却。

一次冷却由结晶器来完成，目的是使钢水结晶成形，它的冷却效果直接影响着钢坯的质量。

然后，在引定杆的牵引下，钢坯进入二冷区，二冷区向带有液心的铸坯喷水，使铸坯内部钢水逐步完成凝固。

二冷水配水系统根据不同钢种、拉坯速度等因素来决定配水量，二冷水配水量的变化是通过PLC可编程控制器经过配水模型计算输出控制信号改变调节阀的阀门开度来实现的。

配水模型二冷区是连铸冷却中唯一可控制的区域。

板坯连铸二冷动态配水的研究与应用
刘振起;胥明旺;赵一臣;马交成;榭植
【期刊名称】《冶金标准化与质量》
【年(卷),期】2010(000)003
【摘要】以津西钢铁集团股份有限公司2#板坯连铸机为研究对象，建立凝固传热数学模型，分析了连铸坯的温度场及其坯壳厚度以及二冷各段的回温，同时通过凝固坯壳射钉测厚对模型进行校正。

采用离线计算在线控制的二冷动态配水模式，在传热模型的基础上通过优化建立拉速、过热度和冷却水量的关系。

经过实际应用验证了配水方案的有效性。

【总页数】4页(P29-32)
【作者】刘振起;胥明旺;赵一臣;马交成;榭植
【作者单位】河北津西钢铁集团股份有限公司,河北唐山064302;东北大学,辽宁沈阳110004
【正文语种】中文
【中图分类】TF777
【相关文献】
1.板坯连铸动态二冷配水技术的工业应用 [J], 冯科;孔意文;曹建峰;韩志伟;王水根
2.板坯连铸二冷配水模型及控制策略研究 [J], 王明毅;李俊;饶俊国;程浩
3.连铸板坯二冷配水动态控制研究 [J], 施晨杰;茅忠明
4.连铸板坯三维二冷动态配水与精准压下研究与应用 [J], 张炯明;周青海;尹延斌;
吴星星;刘华阳
5.板坯连铸二冷段的动态配水模型研究与应用 [J], 薛建国;王长松;张玉宝
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连铸二次冷却技术连铸二次冷却技术是一种用于钢铁生产中的关键技术，它可以显著提高钢坯的质量和生产效率。

本文将从其原理、应用、优势以及未来的发展方向等方面对连铸二次冷却技术进行详细介绍。

我们来了解一下连铸二次冷却技术的基本原理。

连铸二次冷却技术是指在连铸过程中，通过在钢坯表面进行二次冷却，以加快钢坯的冷却速度和降低温度梯度。

这种技术通常通过在连铸机的出铸口处设置冷却装置，将冷却水喷洒在钢坯表面，形成薄冰层，从而实现钢坯的二次冷却。

连铸二次冷却技术在钢铁生产中具有广泛的应用。

首先，它可以显著提高钢坯的质量。

通过二次冷却，可以减少钢坯表面的氧化层和夹杂物，提高钢坯的表面质量和内部结构。

同时，二次冷却还可以使钢坯的温度均匀分布，减小温度梯度，避免内部应力和裂纹的产生，提高钢坯的整体质量。

连铸二次冷却技术还可以提高钢铁生产的效率。

传统的连铸技术中，钢坯在冷却过程中需要经历较长的时间，导致生产周期延长。

而采用连铸二次冷却技术后，钢坯的冷却速度得到了显著提高，可以缩短冷却时间，增加生产效率。

此外，连铸二次冷却技术还可以减少连铸过程中的能耗，降低生产成本。

连铸二次冷却技术相比传统的连铸技术具有诸多优势。

首先，它可以提高钢坯的质量和表面光洁度，减少表面缺陷的产生。

其次，连铸二次冷却技术可以显著减少内部应力和裂纹的产生，提高钢坯的整体性能。

此外，连铸二次冷却技术还可以减少钢坯的变形和收缩，提高产品的准确度和一致性。

因此，连铸二次冷却技术在钢铁生产中具有广阔的应用前景。

然而，目前连铸二次冷却技术还存在一些挑战和亟待解决的问题。

首先，连铸二次冷却技术需要大量的冷却水资源，对水资源的需求较大。

其次，连铸二次冷却技术对冷却设备的要求较高，需要保证设备的稳定性和可靠性。

此外，连铸二次冷却技术在实际应用中还需要解决一些工艺问题，如冷却水的喷洒方式和参数的选择等。

为了进一步发展连铸二次冷却技术，我们可以从以下几个方面进行努力。

首先，可以研究新型的冷却介质和冷却方式，以减少对冷却水的需求。