小方坯连铸机液面控制系统

摘要:文章阐述铯源液面控制系统的原理、构成和特点,介绍铯源液面控制系统在方坯连铸机上的应用情况以及在生产中出现的问题和采取的改进措施。

关键词:连铸机电动缸液面控制

1、前言

钢铁市场在全球经济危机影响下竞争日趋激烈,企业要生存只有提高产品质量来赢得市场。连铸坯作为钢铁最终制品的原料,对最终产品质量有着重要影响。而连铸铸坯的许多质量缺陷都与结晶器钢水液面波动有关。液面波动引起坯壳厚度不均匀,影响铸坯质量甚至发生漏钢事故;液面波动使振痕加深,出现卷渣;液面波动会引起较大的拉速变化,而拉速变化又引起冷却不均匀,从而影响铸坯表面及亚表面质量。现在很多炼钢厂小方坯连铸机年产铸坯230万吨,原液面控制系统为手动,液面波动较大,特别是对品种钢铸坯质量影响更为明显。为提高铸坯质量,对液面控制系统实施自动化改造取得显著成效。

2、工艺参数

很多钢铁企业中连铸机相关工艺参数大体相同。针对方坯拉速快、控制精度要求高、结晶器铜管口小壁薄的特点,对液面控制参数的要求也各有差异。 铯源型液面控制系统检测信号集中、灵敏度高,控制技术成熟、可靠。结合钢厂方坯连铸机实际情况,采用铯源型液面自动控制系统,对连铸机液面系统实施自动化改造。

3、液面控制系统

采用铯137作为放射源,液面传感器将接收到的γ射线转化为电信号,通过传感器连续测量结晶器内的钢水液位高度,二次仪表智能化处理后向液位调节系统输出随液位高度变化的电流模拟量,送到控制系统自动控制塞棒位置,使钢水液面保持在预定的高度。

4、系统应用

4.1 铯源型液面检测系统

采用原有同位素铯137作为放射源,带闪烁体的高灵敏度传感器接收放射源发出的γ射线,穿过钢水的γ射线与钢水的液面成反比。传感器将γ射线转化为电信号,通过传感器连续测量结晶器内的钢水液位高度,二次仪表智能化处理后向液位调节系统输出随液位高度变化的电流模拟量,送给用户系统的PLC来自动控制拉坯,使钢水液面保持在预定的高度。用于实时检测结晶器内的钢水液面,并实时输出对应液面高度的模拟量。采用独特的直流电源和交流信号的合成、传输和分离技术,使用单芯电缆代替传统的7芯电缆,减少了故障几率和维修成本。

4.2 塞棒自动控制

在恒拉速条件下,通过控制执行机构来调节塞棒开度实现液面稳定。塞棒控制由液面检测子系统和塞棒控制机构两部分组成。液面高度信号检测由液面检测子系统来完成,提供实时的、准确的液面高度信号;塞棒控制机构由工控机、PLC、驱动器、数字电动缸、执行机构等部分构成,主要完成塞棒开度调节,从而达到稳定液面的目的。该控制方式的特点是能够实现恒拉速、恒液面,而拉速可根据生产工艺要求现场设定,二冷配水和结晶器振动可根据拉速自动调节,从而保证了铸坯质量。

4.3 存在的问题及改进措施

(1)铯-137放射源的安装。对放射性的物体,为最大限度地降低对人的危害,要求安装、拆卸时要快速、准确。尽管设备提供方做了防装反措施,但不可靠,出现了装反的现象,经及时发现,没有造成严重后果,但射线对人的危害还是不可以轻视的。事后对铯源装置进行定位改造,彻底解决了这一安全隐患。

(2)接收器线路防护。因现场环境恶劣,虽使用了耐高温电缆,但经常出现烧电缆、控制线绝缘低等故障。在改进线路走向,并用石棉布防护后情况有改善,但费时费力。为实现电缆的快速更换,以适应快节奏的生产需要,将耐高温、防水的液压管套在电缆外面,解决了电缆防护、更换难题。

(3)液面不稳、不能自动。在自动控制下,对液面不稳、不能自动等难题,进行跟踪、分析、研究,找到由于接收器内部晶体与光电管接触不良从而引起液面不稳、不能自动的根本原因,从而解决了这一少见的技术问题。

(4)数字电动缸动作不灵活。电动缸在使用10个月后就出现动作不灵、甚至卡死现象,打开电动缸后发现滚珠丝杠悬臂端轴承磨损严重,更换后问题解决。为防止类似问题再次发生,对所有电动缸进行检查,轴承都有不同程度的问题,为此定期检查、加强,每9个月更换一个轴承。此后此类问题再无发生。

(5)自动化控制系统的相关改进。翻转冷床走行的时序控制：翻转冷床前进、后退、上升、下降动作的限位控制初始设计是采用机械式凸轮机构控制，但在实际生产过程中，由于机械式凸轮控制机构本身的缺陷，比如机械磨损、牙盘啮合错位等等，很容易造成翻转冷床动作不到位，甚至动作紊乱。为了更好的解决这一问题，我们考虑了两套解决方案：方案一是引入光电开关来进行限位控制；方案二是用时间进行控制，即靠走行的时间来判断是否到位。系统改造完成后，效果非常理想。

5、结语

小方坯连铸机上运用液面控制系统后,铸坯质量较手动拉钢显著提高,结疤、夹渣等铸坯表面缺陷降低40%以上,基本实现无卷渣、粘结漏钢事故发生;在减轻浇钢工和设备维护人员的劳动强度的同时,机前P3箱操作人员由5个减少到2个,生产效率成倍提高,年综合效益在370万元以上。

参考文献

[1]廖常初.S7-300/400 PLC应用技术[M].北京:机械工业出版社,2005.

[2]王杨钰.四机四流小方坯连铸机计算机自动控制系统[J].上海金属,1995,17(1).