撫鋼合金鋼方坯連鑄機(jī)二次冷卻控制

1、撫鋼合金鋼方坯連鑄機(jī)二次冷卻控制撫鋼合金鋼方坯連鑄機(jī)二次冷卻控制1)1)張振山柴天佑王偉鄧立民呂鳳鈞鄧長(zhǎng)輝摘要介紹撫鋼合金鋼方坯連鑄機(jī)二次冷卻控制系統(tǒng)的組成和各部分的功能，說(shuō)明二冷水流量設(shè)定、拉坯速度前饋控制以及溫度反饋控制，重點(diǎn)分析了鑄坯成長(zhǎng)模型和鑄坯表面溫度濾波等關(guān)鍵技術(shù)。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞連鑄機(jī)二次冷卻鑄坯成長(zhǎng)模型SecondarycoolingcontrolfalloysteelbilletcontinuouscasterinFush

2、unSpecialSteelCoLtdZhangZhenshanChaiTianyouWangWei(AutomationResearchCenterofNtheasternUniversityShenyang110006)DengLiminLFengjunDengChanghui(FushunSpecialSteelCoLtd)AbstractTheconstructionfunctionsofthesecondarycoolingc

3、ontrolsystemfalloysteelbilletcontinuouscasterinFushunSpecialSteelCoLtdareintroduced.Thesettingofwaterflowratefeedfwardcontrolofwithdrawalvelocityfeedbackcontroloftemperaturearedescribed.Somekeytechnologiessuchasbilletlif

4、etimemodelsurfacetemperaturefilteringareanalyzedindetail.Keywdscontinuouscastersecondarycoolingbilletlifetimemodel撫鋼連鑄分廠的弧形連鑄機(jī)為1機(jī)4流，用于澆鑄合金鋼方坯(最大斷面320mm280mm)，由意大利DANIELI公司設(shè)計(jì)。東北大學(xué)自動(dòng)化研究中心與撫鋼連鑄分廠電氣工程師對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行了消化吸收，參加了安裝調(diào)試。二次

5、冷卻是連鑄過(guò)程的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，本文將對(duì)其控制原理和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行介紹。1系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成二次冷卻系統(tǒng)由生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、過(guò)程控制和優(yōu)化設(shè)定3級(jí)組成，如圖1所示。4流都有獨(dú)立的完全相同的二次冷卻控制系統(tǒng)，下面只介紹其中1流系統(tǒng)。實(shí)時(shí)控制功能，采用西門(mén)子的R125型PC機(jī)進(jìn)行監(jiān)控，二者經(jīng)SINECH1網(wǎng)進(jìn)行通信。在過(guò)程監(jiān)控PC機(jī)上，人機(jī)界面用組態(tài)軟件FIX32開(kāi)發(fā)。與二次冷卻有關(guān)的功能有：顯示二冷水每段的實(shí)際流量、壓力以及連鑄坯在二冷室出口處的表面

6、溫度等，還可以設(shè)定鑄坯出口溫度，二冷水流量設(shè)定模型的3個(gè)參數(shù)(K1、K2、K3)，溫度反饋控制器的比例增益KP和積分增益KI，另外還能進(jìn)行噴水測(cè)試。1.31.3優(yōu)化設(shè)定級(jí)優(yōu)化設(shè)定級(jí)R125型PC機(jī)除了連在SINECH1網(wǎng)上外，還可以和過(guò)程控制PC機(jī)直接進(jìn)行通信。軟件用PAL語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，用來(lái)管理生產(chǎn)過(guò)程的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)和技術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，包括編輯和修改各種設(shè)定值，用曲線的方式對(duì)當(dāng)前和歷史的過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，以方便專業(yè)技術(shù)人員對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行離線分析和優(yōu)

7、化。2控制原理控制原理二次冷卻的被控對(duì)象可以看成是3輸入單輸出的溫度系統(tǒng)。3個(gè)輸入分別是3段二冷水的流量，一個(gè)輸出是鑄坯在二冷室出口處的表面溫度。二次冷卻的控制目標(biāo)實(shí)質(zhì)是整個(gè)鑄坯的溫度場(chǎng)，由于無(wú)法直接測(cè)量，只能在鑄坯出二冷室時(shí)測(cè)量它的表面溫度，所以在設(shè)計(jì)控制器時(shí)就把控制目標(biāo)由溫度場(chǎng)轉(zhuǎn)化為表面溫度了。二冷水的3個(gè)流量控制回路(圖1只畫(huà)了其中的一個(gè))采用常規(guī)的PI控制器，故不再多說(shuō)。2.12.1流量設(shè)定與前饋控制流量設(shè)定與前饋控制拉坯速度是

8、設(shè)定二冷水流量的重要依據(jù)之一，在影響鑄坯溫度的干擾中，拉坯速度也是最主要的。拉坯速度和二冷水流量間的具體關(guān)系可以用二次多項(xiàng)式來(lái)表示：FF=K3＋K2.S＋K1.S2(1)如圖1所示，式中FF是流量設(shè)定值；K1、K2、K3是多項(xiàng)式的3個(gè)系數(shù)，根據(jù)鑄坯的鋼種和規(guī)格來(lái)確定；S是平均拉坯速度，計(jì)算方法將在下文給出。式(1)起兩個(gè)作用，一是設(shè)定每段二冷水的基本流量，二是當(dāng)拉坯速度發(fā)生變化時(shí)能對(duì)所設(shè)定的流量進(jìn)行前饋修正。2.22.2溫度反饋控制溫度

9、反饋控制二冷系統(tǒng)的溫度反饋控制回路采用常規(guī)PI控制器：FB=KP.ΔT＋KI.ΔT(2)ΔT=Tset－Tf(3)如圖1所示，式中FB是對(duì)流量的反饋修正值，KP、KI分別是比例和積分控制增益，Tset是鑄坯在二冷室出口溫度的設(shè)定值，Tf是經(jīng)過(guò)濾波的鑄坯表面溫度的測(cè)量值。反饋控制對(duì)流量的修正是受限的，修正后的總流量不得低于前饋流量的30％，這主要是從安全角度考慮的。另外，如果Tf低于800℃，為防止積分控制器飽和，要停止積分。如果Tset