王栋

莱钢集团自动化部山东莱芜271104

摘要：本文介绍了莱钢100吨电炉大圆坯连铸拉矫机压力自动控制系统的组成及如何实现自动送引锭以及正常拉坯的压力切换，重点介绍了拉矫机压力的计算与自动控制。

关键词：引锭杆拉矫机压力调节

引言

通过对引锭杆的速度跟踪实现自动送引锭，并且拉矫机可以通过高低压的自动切换来实现对引锭杆压力和铸坯压力的变化，提高了送引锭速度，大大降低了操作人员的劳动强度，以及人为失误。也可对拉矫机压力参数进行优化，对不同钢种的铸坯质量的提升有积极的作用。

一、系统组成描述

连铸拉矫机压力控制系统主要用于控制送引锭压力和浇铸铸坯时压力切换，根据不同阶段铸坯用不同的压力矫直铸坯。

设备由以下组成，该系统由9架拉矫机装有电机的升降辊。各有一个交流变频驱动，前4架拉矫机上装有电磁制动器，每架电机上都装有编码器，通过编码器数值计算跟踪引锭杆。在拉矫机或制动器故障时，该架拉矫机自动打开，电磁制动器保持打开状态。每个压辊可以独立升降，可以独立控制压辊的压下，以及高低压选择。所有上辊可以通过伺服阀独立打开和关闭，并可以根据生产需要准确调节压力。一旦液压站报故障，保压阀(锁定阀)启动断电程序保持液压回路的压力，这就保证了液压站故障时夹送辊能固定住引锭杆或铸坯。每个辊压力是由一个伺服阀和两个压力变送器控制的。每个夹送辊的打开和关闭依靠限位开关来检测。实际压力的设定值的在以下过程之间变化时更改：1）引锭下压力2）浇铸下压力。当送引锭程序执行时和刚开始开浇时选择引锭杆下压力（高压），浇铸下压力（低压）是在铸坯和引锭杆头部通过辊道时自动设置值。

二、引锭杆的跟踪

当引锭杆在辊道上时跟踪更新如果(预备模式为ON)&引锭杆在辊道上信息为ON那么DBH=DBH+以辊道目标速度计算的增量，增量的计算是通过从变频器获得的实际辊道速度计算。当拉矫辊压下时同步跟踪，如果(预备模式为ON)&引锭杆在辊道上信息为ON&(拉矫辊4或拉矫辊5关闭)的上升沿或者辊道位置通过HMI强制那么DBH=引锭杆在拉矫辊4的位置。

在中间辊道同步跟踪如果(预备模式为ON)&引锭杆在铸流上的信息为ON&中间辊道光电管下降沿那么DBH=光电管和结晶器之间的距离–引锭杆长度。同步跟踪，当引锭杆是在结晶器内并且选择保持模式。

三、引锭杆位置计算

1)引锭杆在存放位信息：置1：（引锭杆在辊道上信息为ON&引锭杆头位置>开始切割位置&引锭杆存放位上升程序为ON+5S延时）或者（引锭杆在铸流上信息为ON&引锭杆头部位置>拉矫辊7&拉矫辊速度>0.2m/min）或HMI强制引锭杆在存放位

置0：引锭杆在铸流上的信息的上升沿或引锭杆在辊道上的信息上升沿

2)引锭杆在辊道上信息：置1：（引锭杆在存放位信息&存放限位开关为ON&运输辊道反转程序为ON+20秒）或(引锭杆在铸流上信息为ON&引锭杆头部位置>拉矫辊7&拉矫辊速度>0.2米/min+20S)或HMI强制引锭杆在铸流上

置0：引锭杆在铸流上信息的上升沿或者引锭杆在存放位的上升沿

3)引锭杆在铸流上信息：置1：（引锭杆在辊道上信息&(拉矫辊6或拉矫辊7压下)&拉矫辊<-0.2m/min+20秒&引锭杆头位置<切割位置）或引锭杆在铸流上HMI命令

置0：引锭杆在存放位置信息的上升沿或引锭杆在辊道上信息的上升沿

4)引锭杆脱引锭执行：输入辊道光电管用于同步跟踪，如果脱引锭杆完成也用于检测：脱引锭后，用于检测引锭杆和铸坯之间的分离。

四、自动送引锭压力控制

1）准备送引锭杆辊道打开通过启动引锭杆送入程序请求&引锭杆送入顺序是ON，运行夹送辊打开请求

2）压下引锭杆辊道，固定引锭杆

由(引锭杆的头部跟踪<(辊子x的位置-偏移))的上升沿&引锭杆送入顺序为ON

运行辊子x的关闭请求，设置目标压力=引锭杆压力(高压)

3）在引锭杆尾部通过辊道时打开夹送辊(引锭杆尾部跟踪>(辊子x的位置+偏移))的上升沿运行辊子x的打开请求

4）在引锭杆尾部通过辊道时关闭夹送辊(引锭杆尾部跟踪>(辊子x的位置+偏移))的上升沿运行辊子x关闭请求设置目标压力=引锭杆压力(高压)

5）热坯头部通过辊子(在浇铸模式或者拉尾坯模式或者引锭杆拉出时)(热坯头部跟踪>(托辊x的位置+偏移))的上升沿设定目标压力=普通压力(低压)

6）热坯尾部通过辊子(在浇铸模式或者拉尾坯模式或者引锭杆拉出时)

(热坯尾部跟踪>(辊子x的位置-偏移))的上升沿设定目标压力=拉尾坯压力

五、浇铸压力控制

下压力的设定值的在以下过程之间变化时更改：

引锭杆压力(高压)，正常压力(低压)当引锭杆送入过程中通过辊子时设定为引锭杆压力，当引锭杆带动热坯头部通过辊道时压力设置为正常压力。

高压：置1：根据引锭杆自动送入程序或者(主控台上的高压按钮按下&当前为低压)或者在远程模式下HMI发出高压命令

置0：选择正常压力

低压：置1：根据引锭杆自动拉出程序或者(主控台上的高压按钮按下&当前为高压)或者在远程模式下HMI发出正常压力命令

六、压力计算与调节

1)压力计算：压力=(关闭压力*关闭面积–打开压力*打开面积)*Klev*Kang

压力：作为结果的压力[吨]、关闭压力：测量压力[bar]、关闭面积：缸无杆腔表面积[cm2]、打开压力：测量压力[bar]、打开面积：液压缸无杆腔表面积–液压缸杆表面积[cm2]、klev=液压缸到螺栓距离/螺栓到辊切线(取决于产品截面)、Kang:cos(压力应用角度)根据产品截面

2）压力调节：如果高压那么设定压力=引锭杆压力(来自于操作画面)

否则设定压力=基于拉速计算的压力(来自于操作画面)打开和压下的压力是通过一个伺服阀控制的，压力调节的目的是保持压力在一个固定值。

伺服阀是靠PID调节的，积分参考限制于目标值的±10%。

结束语：

综上所述，连铸拉矫机压力自动调节，对保障连铸坯的质量提升和生产运行的稳定有非常重要的作用，只有通过自动化手段不断地对产品质量进行优化，提高生产效率，减少人为操作失误，降低成本，才能实现经济效益最大化，同时获得市场竞争的主动权

参考文献：

1.蒋慎言炼钢生产自动化技术出版社：冶金工业出版社，2006.11

2.蔡开科连铸设备及工艺中国劳动社会保障出版社，2009.9