一种连铸自动在线调宽控制系统和工艺控制方法
【专利摘要】一种连铸自动在线调宽控制系统和工艺控制方法，属连铸机装备和工艺控制领域。其在现有的基础自动化信息计算机和调宽控制执行单元的基础上，增设一个结晶器热调宽控制系统，该控制系统在浇注过程中从基础自动化信息计算机和生产管理计算机中自动采集铸流浇注计划信息、当前浇注长度信息、当前铸流液面控制信息、当前铸流拉速信息、钢包吨位信息、中间包吨位信息和铸流结晶器铜板拔热量信息，通过系统设定的规则进行相关信息的读取、判断和控制执行，并将执行过程中的相关信息和报警输出，提示操作人员。其使连铸自动热调宽功能得以实现，实现在现场无人化操作，简化操作，同时可确保铸机热调宽作业的安全，防止质量控制和生产异常事故的发生。
【专利说明】
一种连铸自动在线调宽控制系统和工艺控制方法
技术领域
[0001]本发明属于连铸机装备和工艺控制领域，尤其涉及一种用于板坯连铸机的自动在线调宽控制系统和工艺控制方法。
【背景技术】
[0002]铸机的热调宽也是提高板坯连铸生产效率、降低生产成本的一种重要手段，虽然板坯铸机热调宽功能实现的机械原理各种各样，有液压缸带位置传感器型、伺服液压缸型、伺服电机型、机械丝杆型等等，而其调宽的工艺原理也各有不同，但其目的一致，都是在浇注过程中，通过调整结晶器短边铜板的位置和锥度值来改变生产板坯的宽度尺寸。
[0003]国内外先进的板坯连铸机都具备热调宽功能，在钢材市场竞争激烈，产品规格变化频繁的现状下，热调宽的作用非常巨大，
【申请人】所在企业的某台板坯连铸机平均每生产2炉约一个半小时左右就要进行一次热调宽操作，调宽频率非常高。
[0004]在板坯连铸生产过程中，热调宽是一种常见而比较危险的过程，许多国内的板坯铸机虽然具备了热调宽的功能，但由于热调宽引发的事故很多，故无法使用，在无法进行热调宽的情况下，当生产不同断面时，只有先终浇，在停机状态下将结晶器宽度、锥度调整到目标值后，再送引锭，重新开饶，浪费大量的时间和物料，由于开浇和终浇造成的铸坯切头、切尾也影响了浇注收得率指标。
[0005]在热调宽过程中，浇注状态的异常、调宽设定的异常和设备控制精度的异常是诱发调宽失败、调宽后铸坯质量异常、甚至漏钢等恶性生产事故的主要原因，所以一般在热调宽过程中要求操作人员对调宽参数设定、浇注工况和相关设备状态进行繁复的确认工作，其中热调宽的目标值开始点由中控根据浇注计划设定和确认，然后通知机侧操作人员执行调宽操作，机侧人员还要进行调宽前后的状态确认和调宽过程中的监护工作，一旦某个环节出现失误，很容易就酿成事故。
[0006]随着连铸自动化、“无人化”浇注日益受到重视，如何在浇注过程中实现自动的在线热调宽也逐渐成为一个重要的议题。
[0007]通过热调宽的自动化控制可以减少中控和现场操作人员的劳动强度、减少因人为操作和确认失误、缺漏造成的异常、规范操作控制流程。
[0008]国内到目前为止还没有成熟的自动热调宽功能，
【申请人】所在企业经过多年的努力，2013年已经实现了热调宽的远程控制功能，但这种远程控制依然无法摆脱需要中控和现场操作人员的确认配合，同时，中控人员也要对热调宽的准备和执行情况、调宽后的状态做大量的确认。
[0009]国外一些先进的企业如日本的某些大型钢铁生产企业，已经基本实现了自动热调宽功能，但其相关的系统配置和工艺方法没有公开，值得注意的是，这些企业的铸机热调宽频率很低，一般一天发生一次，而且其工序控制的稳定性非常高，设备功能精度也比国内略高，所以，其热调宽的风险比国内要小很多。
【发明内容】
[0010]本发明所要解决的技术问题是提供一种连铸自动在线调宽控制系统和工艺控制方法，其通过相关设备的配置和工艺控制方法，在正常条件下，使连铸自动热调宽功能得以实现，减少或取消现场操作人员相关确认工作、实现在现场无人化操作，大幅减少中控操作人员对热调宽的控制和监护，简化操作，同时确保铸机热调宽作业的安全，防止质量控制和生产异常事故的发生。
[0011]本发明的技术方案是:提供一种连铸自动在线调宽控制系统，其特征是:
[0012]在现有的基础自动化信息计算机和调宽控制执行单元的基础上，增设一个结晶器热调宽控制系统，该控制系统在浇注过程中从基础自动化信息计算机和生产管理计算机中自动采集铸流浇注计划信息、当前浇注长度信息、当前铸流液面控制信息、当前铸流拉速信息、钢包吨位信息、中间包吨位信息和铸流结晶器铜板拔热量信息，通过系统设定的规则进行相关信息的读取、判断和控制执行，并将执行过程中的相关信息和报警输出，提示操作人员。
[0013]进一步的，当铸机处于制造方式，所述的控制系统投入运行，当所述的控制系统异常时，可采用手动调宽设定方式。
[0014]进一步的，所述的控制系统通过相关设备的配置和控制，在正常条件下，使连铸自动热调宽功能得以实现，减少或取消现场操作人员相关确认工作、实现在现场无人化操作，大幅减少中控操作人员对热调宽的控制和监护，简化操作，同时确保铸机热调宽作业的安全，防止质量控制和生产异常事故的发生。
[0015]本发明还提供了一种上述连铸自动在线调宽控制系统的工艺控制方法，其特征是所述的工艺控制方法至少包括下列步骤:
[0016]I)所述控制系统运行的条件是铸机处于制造方式，则该所述控制系统投入，所述控制系统异常时可采用手动调宽设定方式；
[0017]2)所述控制系统调用浇注计划信息，并与当前结晶器宽值进行比较，如果当前宽度值与计划目标值的差值不为零，则说明有热调宽计划；
[0018]3)所述控制系统自动从现有的基础自动化信息计算机获取调宽计划，并给出相应的提示信息，中控操作人员确认调宽信息是否准确，如有异常人工可手动设定修正；
[0019]4)根据调宽计划，所述控制系统自动判断调宽方式为“根据浇注长度计算调宽开始点”或者根据“钢包吨位控制调宽开始点”;然后对调宽开始时间进行计算；
[0020]5)当到达调宽前一定时间时，所述控制系统根据读取的相关信息判断自动热调宽的条件是否正常，浇注状态是否适合调宽，其中的浇注状态至少包括铸流的拉速、液面波动、中间包吨位和拔热量偏差；
[0021]6)当调宽目标时刻到达预定时刻时，自动热调宽开始，所述控制系统提示“调宽开始”信息，以提醒中控操作人员注意；
[0022]7)调宽开始后，所述控制系统判断调宽是否正常，并比较当前结晶器宽度、锥度值与目标宽度、锥度的差异；如果出现异常报警，调宽停止；所述控制系统判断调宽异常是否消除，后续调宽条件是否成立；条件成立后所述控制系统继续调宽，直到结晶器的宽度、锥度值等于目标值后，本次调宽结束；
[0023]8)调宽完成后，所述的控制系统开始计时，在热调宽后的若干时间内判断结晶器两个短边铜板的拔热量偏差是否比调宽前更大；如果更大，则提示锥度值可能存在异常，提示人工确认；如果正常，则该次热调宽结束，所述控制系统等待下一次调宽计划。
[0024]具体的，所述的工艺控制方法在不改变原有结晶器热调宽功能的前提下对热调宽操作、确认的要素进行系统梳理和规范化、流程化控制，有利于避免热调宽异常，同时大大减轻操作人员的劳动强度。
[0025]具体的，所述的工艺控制方法通过相关设备的配置和工艺控制方法的调整，克服了原有手动调宽和远程调宽的缺点，通过计算机信息收集和系统自动判断、执行完成结晶器热调宽操作和异常提示、报警，从而达到减轻操作劳动强度、防止调宽异常和由此引发的事故。
[0026]与现有技术比较，本发明的优点是:
[0027]1.本技术方案在现有的基础自动化信息计算机和调宽控制执行单元的基础上，增设一个结晶器热调宽控制系统，该控制系统在浇注过程中从基础自动化信息计算机和生产管理计算机中自动采集铸流浇注计划信息、当前浇注长度信息、当前铸流液面控制信息、当前铸流拉速信息、钢包吨位信息、中间包吨位信息、铸流结晶器铜板拔热量信息等，通过系统设定的规则进行相关信息的读取、判断和控制执行，并将执行过程中的相关信息和报警输出，提示操作人员；
[0028]2.本技术方案是根据目前板坯连铸热调宽的常见问题和自动化生产推进的需要所开发的系统，在不改变原有结晶器热调宽功能的前提下对热调宽操作、确认的要素进行系统梳理和规范化、流程化控制，有利于避免热调宽异常，同时大大减轻操作人员的劳动强度，是连铸自动化浇注的重要环节之一。
【附图说明】
[0029]图1是本发明的控制系统模块构成示意图；
[0030]图2是本发明工艺控制方法的方框图。
[0031]图中I为结晶器铜板，2为结晶器足辊，3为坯壳，4为液芯。
【具体实施方式】
[0032]下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
[0033]连铸热调宽是板坯连铸生产操作过程中最容易出现异常的环节之一，包括调宽设定错误、调宽遗漏、调宽前工况异常、调宽过程异常、调宽后短边铜板锥度异常等问题，是铸坯质量控制、生产事故控制的重要影响因素，也是操作人员繁琐确认工作的源头，也是连铸自动化、“无人化”浇注的一个重大障碍。
[0034]事实上，具备在线热调宽功能的现代化铸机都具备比较先进的现场一次仪表信息收集和计算机控制功能，热调宽本身也是一种工艺模型，而热调宽执行前后及热调宽过程中相关设定、确认控制要点都可以通过这些信息进行分析和判断，关键是如何从大量的数据中抽取有效信息，围绕热调宽过程中常见的出错和异常组合成一定规则的热调宽操作限制、提示、报警、执行命令，以达到自动化执行热调宽的目的。
[0035]图1中，I为结晶器铜板，2为结晶器足辊，3为坯壳，4为液芯。所述的控制系统在现有的基础自动化信息计算机和调宽控制执行单元的基础上，增设一个结晶器热调宽控制系统，该控制系统在浇注过程中从基础自动化信息计算机和生产管理计算机中自动采集铸流浇注计划信息、当前浇注长度信息、当前铸流液面控制信息、当前铸流拉速信息、钢包吨位信息、中间包吨位信息、铸流结晶器铜板拔热量信息等，通过系统设定的规则进行相关信息的读取、判断和控制执行，并将执行过程中的相关信息和报警输出，提示操作人员。
[0036]图2中，本发明的工艺控制流程如下:
[0037]1、系统运行的条件是铸机处于制造方式，且该系统投入，系统异常时可采用手动调宽设定方式；
[0038]2、系统调用浇注计划信息，并与当前结晶器宽值进行比较，如果当前宽度值与计划目标值的差值不为零，则说明有热调宽计划；
[0039]3、系统自动获取调宽计划，并给出提示信息，中控操作人员确认调宽信息是否准确，如有异常人工可手动设定修正；
[0040]4、根据调宽计划，系统自动判断调宽方式为“根据浇注长度计算调宽开始点”或者根据“钢包吨位控制调宽开始点；然后对调宽开始时间进行计算；
[0041]5、当到达调宽前一定时间时，系统根据读取的相关信息判断自动热调宽的条件是否正常，浇注状态是否适合调宽，其中包括铸流的拉速、液面波动、中间包吨位、拔热量偏差等等;
[0042]6、当调宽目标时刻到达预定时刻时，自动热调宽开始，系统提示调宽开始以提醒中控操作人员注意；
[0043]7、调宽开始后，系统判断调宽是否正常，并比较当前结晶器宽度、锥度值与目标宽度、锥度的差异，如果出现异常报警，调宽停止，系统判断调宽异常是否消除，后续调宽条件是否成立，条件成立后系统继续调宽，直到结晶器的宽度、锥度值等于目标值后调宽结束；
[0044]调宽完成后，系统开始计时，在热调宽后的若干时间内判断结晶器两个短边铜板的拔热量偏差是否比调宽前更大，如果更大，则提示锥度值可能存在异常，提示人工确认，如果正常则该次热调宽结束，系统等待下一次调宽计划。
[0045]本发明的技术方案，根据目前板坯连铸热调宽的常见问题和自动化生产推进的需要，在不改变原有结晶器热调宽功能的前提下对热调宽操作、确认的要素进行系统梳理和规范化、流程化控制，有利于避免热调宽异常，同时大大减轻操作人员的劳动强度，是连铸自动化浇注的重要环节之一。
[0046]自动热调宽控制系统所采取的信息和调宽设定是基于铸机已有基础自动化信息和铸机运行控制系统设定的，其中有些铸机的调宽计划无法从计算机上直接获取，可通过人工输入的方式应用该系统，而为了更好地判断热调宽前后的生产状态，确保热调宽的顺利和调宽后的生产安全和质量控制，在调宽前后和调宽过程中还可以根据条件收集更多的信息用于分析和判断当前的状态，例如结晶器漏钢预报热电偶变化信息、保护渣消耗量信息变化等。
[0047]本发明的技术方案，基于铸机已有的调宽功能下，在铸机浇注过程中采用远程、自动热调宽的系统设置和工艺控制方法，用于实现连铸自动化浇注，同时通过本系统防止在热调宽过程中因液面波动等浇注状态异常、锥度控制等设备异常导致的调宽异常，并进而引发的铸坯质量问题和生产事故的发生。其通过相关设备的配置和工艺控制方法，在正常条件下，使连铸自动热调宽功能得以实现，减少或取消现场操作人员相关确认工作、实现在现场无人化操作，大幅减少中控操作人员对热调宽的控制和监护，简化操作，同时确保了铸机热调宽作业的安全，有助于防止质量控制和生产异常事故的发生。
[0048]本发明通过相关设备的配置和工艺控制方法的调整，克服了原有手动调宽和远程调宽的缺点，通过计算机信息收集和系统自动判断、执行完成结晶器热调宽操作和异常提示、报警，从而达到减轻操作劳动强度、防止调宽异常和由此引发的事故。该系统所用技术成熟，可在国内各大钢铁企业推广使用，具有非常广阔的应用前景。
【主权项】
1.一种连铸自动在线调宽控制系统，其特征是: 在现有的基础自动化信息计算机和调宽控制执行单元的基础上，增设一个结晶器热调宽控制系统，该控制系统在浇注过程中从基础自动化信息计算机和生产管理计算机中自动采集铸流浇注计划信息、当前浇注长度信息、当前铸流液面控制信息、当前铸流拉速信息、钢包吨位信息、中间包吨位信息和铸流结晶器铜板拔热量信息，通过系统设定的规则进行相关信息的读取、判断和控制执行，并将执行过程中的相关信息和报警输出，提示操作人员。2.按照权利要求1所述的连铸自动在线调宽控制系统，其特征是当铸机处于制造方式，所述的控制系统投入运行，当所述的控制系统异常时，可采用手动调宽设定方式。3.按照权利要求1所述的连铸自动在线调宽控制系统，其特征是所述的控制系统通过相关设备的配置和控制，在正常条件下，使连铸自动热调宽功能得以实现，减少或取消现场操作人员相关确认工作、实现在现场无人化操作，大幅减少中控操作人员对热调宽的控制和监护，简化操作，同时确保铸机热调宽作业的安全，防止质量控制和生产异常事故的发生。4.一种按照权利要求1所述连铸自动在线调宽控制系统的工艺控制方法，其特征是所述的工艺控制方法至少包括下列步骤: 4-1)所述控制系统运行的条件是铸机处于制造方式，则该所述控制系统投入，所述控制系统异常时可采用手动调宽设定方式； 4-2)所述控制系统调用浇注计划信息，并与当前结晶器宽值进行比较，如果当前宽度值与计划目标值的差值不为零，则说明有热调宽计划； 4-3)所述控制系统自动从现有的基础自动化信息计算机获取调宽计划，并给出相应的提示信息，中控操作人员确认调宽信息是否准确，如有异常人工可手动设定修正； 4-4)根据调宽计划，所述控制系统自动判断调宽方式为“根据浇注长度计算调宽开始点”或者根据“钢包吨位控制调宽开始点”;然后对调宽开始时间进行计算； 4-5)当到达调宽前一定时间时，所述控制系统根据读取的相关信息判断自动热调宽的条件是否正常，浇注状态是否适合调宽，其中的浇注状态至少包括铸流的拉速、液面波动、中间包吨位和拔热量偏差； 4-6)当调宽目标时刻到达预定时刻时，自动热调宽开始，所述控制系统提示“调宽开始”信息，以提醒中控操作人员注意； 4-7)调宽开始后，所述控制系统判断调宽是否正常，并比较当前结晶器宽度、锥度值与目标宽度、锥度的差异；如果出现异常报警，调宽停止；所述控制系统判断调宽异常是否消除，后续调宽条件是否成立；条件成立后所述控制系统继续调宽，直到结晶器的宽度、锥度值等于目标值后，本次调宽结束； 4-8)调宽完成后，所述的控制系统开始计时，在热调宽后的若干时间内判断结晶器两个短边铜板的拔热量偏差是否比调宽前更大；如果更大，则提示锥度值可能存在异常，提示人工确认；如果正常，则该次热调宽结束，所述控制系统等待下一次调宽计划。5.按照权利要求4所述的连铸自动在线调宽控制系统的工艺控制方法，其特征是所述的工艺控制方法在不改变原有结晶器热调宽功能的前提下对热调宽操作、确认的要素进行系统梳理和规范化、流程化控制，有利于避免热调宽异常，同时大大减轻操作人员的劳动强度。6.按照权利要求4所述的连铸自动在线调宽控制系统的工艺控制方法，其特征是所述的工艺控制方法通过相关设备的配置和工艺控制方法的调整，克服了原有手动调宽和远程调宽的缺点，通过计算机信息收集和系统自动判断、执行完成结晶器热调宽操作和异常提示、报警，从而达到减轻操作劳动强度、防止调宽异常和由此引发的事故。
【文档编号】B22D11/18GK105983674SQ201510091877
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年2月28日
【发明人】杨建华, 张菊华, 刘才福
【申请人】宝山钢铁股份有限公司