抚钢合金钢方坯连铸机二次冷却控制1.doc

抚钢合金钢方坯连铸机二次冷却控制1) 张振山　柴天佑　王　伟　邓立民　吕凤钧　邓长辉 摘　要　介绍抚钢合金钢方坯连铸机二次冷却控制系统的组成和各部分的功能，说明二冷水流量设定、拉坯速度前馈控制以及温度反馈控制，重点分析了铸坯成长模型和铸坯表面温度滤波等关键技术。关键词　连铸机二次冷却铸坯成长模型 Secondary cooling control for alloy steel billet continuous caster in Fushun Special Steel Co Ltd Zhang Zhenshan Chai Tianyou Wang Wei (Automation Research Center of Northeastern University Shenyang 110006) Deng Limin Lü Fengjun Deng Changhui (Fushun Special Steel Co Ltd) 　　Abstract　The construction and functions of the secondary cooling control system for alloy steel billet continuous caster in Fushun Special Steel Co Ltd are introduced. The setting of water flowrate, feedforward control of withdrawal velocity and feedback control of temperature are described. Some key technologies, such as billet life time model and surface temperature filtering are analyzed in detail. 　　Key words　continuous caster; secondary cooling; billet life time model 　　抚钢连铸分厂的弧形连铸机为1机4流，用于浇铸合金钢方坯(最大断面320mm×280mm)，由意大利DANIELI公司设计。东北大学自动化研究中心与抚钢连铸分厂电气工程师对控制系统进行了消化吸收，参加了安装调试。二次冷却是连铸过程的一个重要环节，本文将对其控制原理和关键技术进行介绍。 1　系统组成　　二次冷却系统由生产现场、过程控制和优化设定3级组成，如图1所示。4流都有独立的完全相同的二次冷却控制系统，下面只介绍其中1流系统。 图1二次冷却系统概图 1.1生产现场级　　连铸坯由结晶器“出生”后，要经过半径为12m，长16.4m的扇形辊道，再进入拉矫机进行矫直。二冷水的喷嘴就安装在扇形辊道的四周，分成3个段，每段的长度和喷嘴数量见表1。 表1　二冷区各段长度与喷嘴数量 二冷区分段 长度/mm 喷嘴数量/个 1 200 2 2 2200 9 3 4400 10 　　系统的控制量是二冷水的流量，执行机构是气动薄膜阀，每段1个。系统的反馈量有4种，一是二冷水流量，用于二冷水的流量控制回路，每段1个流量计；二是铸坯表面温度，由安装在二冷室出口处的辐射测温计测量；三是铸坯的位移增量，由拉矫机上的码盘测量；四是拉坯速度，由变频器输出一个模拟量提供。1.2过程控制级　　过程控制级采用西门子的可编程序控制器S5-135U，完成二次冷却的所有实时控制功能，采用西门子的R125型PC机进行监控，二者经SINECH1网进行通信。　　在过程监控PC机上，人机界面用组态软件FIX32开发。与二次冷却有关的功能有：显示二冷水每段的实际流量、压力以及连铸坯在二冷室出口处的表面温度等，还可以设定铸坯出口温度，二冷水流量设定模型的3个参数(K1、K2、K3)，温度反馈控制器的比例增益KP和积分增益KI，另外还能进行喷水测试。1.3优化设定级　　R125型PC机除了连在SINEC-H1网上外，还可以和过程控制PC机直接进行通信。软件用PASCAL语言开发，用来管理生产过程的历史数据库和技术数据库，包括编辑和修改各种设定值，用曲线的方式对当前和历史的过程数据进行显示，以方便专业技术人员对生产过程进行离线分析和优化。 2　控制原理　　二次冷却的被控对象可以看成是3输入单输出的温度系统。3个输入分别是3段二冷水的流量，一个输出是铸坯在二冷室出口处的表面温度。二次冷却的控制目标实质是整个铸坯的温度场，由于无法直接测量，只能在铸坯出二冷室时测量它的表面温度，所以在设计控制器时就把控制目标由温度场转化为表面温度了。二冷水的3个流量控制回路(图1只画了其中的一个