一種連鑄自動在線調寬控制系統和工藝控制方法
【專利摘要】一種連鑄自動在線調寬控制系統和工藝控制方法，屬連鑄機裝備和工藝控制領域。其在現有的基礎自動化信息計算機和調寬控制執行單元的基礎上，增設一個結晶器熱調寬控制系統，該控制系統在澆注過程中從基礎自動化信息計算機和生產管理計算機中自動采集鑄流澆注計劃信息、當前澆注長度信息、當前鑄流液面控制信息、當前鑄流拉速信息、鋼包噸位信息、中間包噸位信息和鑄流結晶器銅板拔熱量信息，通過系統設定的規則進行相關信息的讀取、判斷和控制執行，并將執行過程中的相關信息和報警輸出，提示操作人員。其使連鑄自動熱調寬功能得以實現，實現在現場無人化操作，簡化操作，同時可確保鑄機熱調寬作業的安全，防止質量控制和生產異常事故的發生。
【專利說明】
一種連鑄自動在線調寬控制系統和工藝控制方法
技術領域
[0001]本發明屬于連鑄機裝備和工藝控制領域，尤其涉及一種用于板坯連鑄機的自動在線調寬控制系統和工藝控制方法。
【背景技術】
[0002]鑄機的熱調寬也是提高板坯連鑄生產效率、降低生產成本的一種重要手段，雖然板坯鑄機熱調寬功能實現的機械原理各種各樣，有液壓缸帶位置傳感器型、伺服液壓缸型、伺服電機型、機械絲桿型等等，而其調寬的工藝原理也各有不同，但其目的一致，都是在澆注過程中，通過調整結晶器短邊銅板的位置和錐度值來改變生產板坯的寬度尺寸。
[0003]國內外先進的板坯連鑄機都具備熱調寬功能，在鋼材市場競爭激烈，產品規格變化頻繁的現狀下，熱調寬的作用非常巨大，
【申請人】所在企業的某臺板坯連鑄機平均每生產2爐約一個半小時左右就要進行一次熱調寬操作，調寬頻率非常高。
[0004]在板坯連鑄生產過程中，熱調寬是一種常見而比較危險的過程，許多國內的板坯鑄機雖然具備了熱調寬的功能，但由于熱調寬引發的事故很多，故無法使用，在無法進行熱調寬的情況下，當生產不同斷面時，只有先終澆，在停機狀態下將結晶器寬度、錐度調整到目標值后，再送引錠，重新開饒，浪費大量的時間和物料，由于開澆和終澆造成的鑄坯切頭、切尾也影響了澆注收得率指標。
[0005]在熱調寬過程中，澆注狀態的異常、調寬設定的異常和設備控制精度的異常是誘發調寬失敗、調寬后鑄坯質量異常、甚至漏鋼等惡性生產事故的主要原因，所以一般在熱調寬過程中要求操作人員對調寬參數設定、澆注工況和相關設備狀態進行繁復的確認工作，其中熱調寬的目標值開始點由中控根據澆注計劃設定和確認，然后通知機側操作人員執行調寬操作，機側人員還要進行調寬前后的狀態確認和調寬過程中的監護工作，一旦某個環節出現失誤，很容易就釀成事故。
[0006]隨著連鑄自動化、“無人化”澆注日益受到重視，如何在澆注過程中實現自動的在線熱調寬也逐漸成為一個重要的議題。
[0007]通過熱調寬的自動化控制可以減少中控和現場操作人員的勞動強度、減少因人為操作和確認失誤、缺漏造成的異常、規范操作控制流程。
[0008]國內到目前為止還沒有成熟的自動熱調寬功能，
【申請人】所在企業經過多年的努力，2013年已經實現了熱調寬的遠程控制功能，但這種遠程控制依然無法擺脫需要中控和現場操作人員的確認配合，同時，中控人員也要對熱調寬的準備和執行情況、調寬后的狀態做大量的確認。
[0009]國外一些先進的企業如日本的某些大型鋼鐵生產企業，已經基本實現了自動熱調寬功能，但其相關的系統配置和工藝方法沒有公開，值得注意的是，這些企業的鑄機熱調寬頻率很低，一般一天發生一次，而且其工序控制的穩定性非常高，設備功能精度也比國內略高，所以，其熱調寬的風險比國內要小很多。
【發明內容】
[0010]本發明所要解決的技術問題是提供一種連鑄自動在線調寬控制系統和工藝控制方法，其通過相關設備的配置和工藝控制方法，在正常條件下，使連鑄自動熱調寬功能得以實現，減少或取消現場操作人員相關確認工作、實現在現場無人化操作，大幅減少中控操作人員對熱調寬的控制和監護，簡化操作，同時確保鑄機熱調寬作業的安全，防止質量控制和生產異常事故的發生。
[0011]本發明的技術方案是:提供一種連鑄自動在線調寬控制系統，其特征是:
[0012]在現有的基礎自動化信息計算機和調寬控制執行單元的基礎上，增設一個結晶器熱調寬控制系統，該控制系統在澆注過程中從基礎自動化信息計算機和生產管理計算機中自動采集鑄流澆注計劃信息、當前澆注長度信息、當前鑄流液面控制信息、當前鑄流拉速信息、鋼包噸位信息、中間包噸位信息和鑄流結晶器銅板拔熱量信息，通過系統設定的規則進行相關信息的讀取、判斷和控制執行，并將執行過程中的相關信息和報警輸出，提示操作人員。
[0013]進一步的，當鑄機處于制造方式，所述的控制系統投入運行，當所述的控制系統異常時，可采用手動調寬設定方式。
[0014]進一步的，所述的控制系統通過相關設備的配置和控制，在正常條件下，使連鑄自動熱調寬功能得以實現，減少或取消現場操作人員相關確認工作、實現在現場無人化操作，大幅減少中控操作人員對熱調寬的控制和監護，簡化操作，同時確保鑄機熱調寬作業的安全，防止質量控制和生產異常事故的發生。
[0015]本發明還提供了一種上述連鑄自動在線調寬控制系統的工藝控制方法，其特征是所述的工藝控制方法至少包括下列步驟:
[0016]I)所述控制系統運行的條件是鑄機處于制造方式，則該所述控制系統投入，所述控制系統異常時可采用手動調寬設定方式；
[0017]2)所述控制系統調用澆注計劃信息，并與當前結晶器寬值進行比較，如果當前寬度值與計劃目標值的差值不為零，則說明有熱調寬計劃；
[0018]3)所述控制系統自動從現有的基礎自動化信息計算機獲取調寬計劃，并給出相應的提示信息，中控操作人員確認調寬信息是否準確，如有異常人工可手動設定修正；
[0019]4)根據調寬計劃，所述控制系統自動判斷調寬方式為“根據澆注長度計算調寬開始點”或者根據“鋼包噸位控制調寬開始點”;然后對調寬開始時間進行計算；
[0020]5)當到達調寬前一定時間時，所述控制系統根據讀取的相關信息判斷自動熱調寬的條件是否正常，澆注狀態是否適合調寬，其中的澆注狀態至少包括鑄流的拉速、液面波動、中間包噸位和拔熱量偏差；
[0021]6)當調寬目標時刻到達預定時刻時，自動熱調寬開始，所述控制系統提示“調寬開始”信息，以提醒中控操作人員注意；
[0022]7)調寬開始后，所述控制系統判斷調寬是否正常，并比較當前結晶器寬度、錐度值與目標寬度、錐度的差異；如果出現異常報警，調寬停止；所述控制系統判斷調寬異常是否消除，后續調寬條件是否成立；條件成立后所述控制系統繼續調寬，直到結晶器的寬度、錐度值等于目標值后，本次調寬結束；
[0023]8)調寬完成后，所述的控制系統開始計時，在熱調寬后的若干時間內判斷結晶器兩個短邊銅板的拔熱量偏差是否比調寬前更大；如果更大，則提示錐度值可能存在異常，提示人工確認；如果正常，則該次熱調寬結束，所述控制系統等待下一次調寬計劃。
[0024]具體的，所述的工藝控制方法在不改變原有結晶器熱調寬功能的前提下對熱調寬操作、確認的要素進行系統梳理和規范化、流程化控制，有利于避免熱調寬異常，同時大大減輕操作人員的勞動強度。
[0025]具體的，所述的工藝控制方法通過相關設備的配置和工藝控制方法的調整，克服了原有手動調寬和遠程調寬的缺點，通過計算機信息收集和系統自動判斷、執行完成結晶器熱調寬操作和異常提示、報警，從而達到減輕操作勞動強度、防止調寬異常和由此引發的事故。
[0026]與現有技術比較，本發明的優點是:
[0027]1.本技術方案在現有的基礎自動化信息計算機和調寬控制執行單元的基礎上，增設一個結晶器熱調寬控制系統，該控制系統在澆注過程中從基礎自動化信息計算機和生產管理計算機中自動采集鑄流澆注計劃信息、當前澆注長度信息、當前鑄流液面控制信息、當前鑄流拉速信息、鋼包噸位信息、中間包噸位信息、鑄流結晶器銅板拔熱量信息等，通過系統設定的規則進行相關信息的讀取、判斷和控制執行，并將執行過程中的相關信息和報警輸出，提示操作人員；
[0028]2.本技術方案是根據目前板坯連鑄熱調寬的常見問題和自動化生產推進的需要所開發的系統，在不改變原有結晶器熱調寬功能的前提下對熱調寬操作、確認的要素進行系統梳理和規范化、流程化控制，有利于避免熱調寬異常，同時大大減輕操作人員的勞動強度，是連鑄自動化澆注的重要環節之一。
【附圖說明】
[0029]圖1是本發明的控制系統模塊構成示意圖；
[0030]圖2是本發明工藝控制方法的方框圖。
[0031]圖中I為結晶器銅板，2為結晶器足輥，3為坯殼，4為液芯。
【具體實施方式】
[0032]下面結合附圖和實施例對本發明做進一步說明。
[0033]連鑄熱調寬是板坯連鑄生產操作過程中最容易出現異常的環節之一，包括調寬設定錯誤、調寬遺漏、調寬前工況異常、調寬過程異常、調寬后短邊銅板錐度異常等問題，是鑄坯質量控制、生產事故控制的重要影響因素，也是操作人員繁瑣確認工作的源頭，也是連鑄自動化、“無人化”澆注的一個重大障礙。
[0034]事實上，具備在線熱調寬功能的現代化鑄機都具備比較先進的現場一次儀表信息收集和計算機控制功能，熱調寬本身也是一種工藝模型，而熱調寬執行前后及熱調寬過程中相關設定、確認控制要點都可以通過這些信息進行分析和判斷，關鍵是如何從大量的數據中抽取有效信息，圍繞熱調寬過程中常見的出錯和異常組合成一定規則的熱調寬操作限制、提示、報警、執行命令，以達到自動化執行熱調寬的目的。
[0035]圖1中，I為結晶器銅板，2為結晶器足輥，3為坯殼，4為液芯。所述的控制系統在現有的基礎自動化信息計算機和調寬控制執行單元的基礎上，增設一個結晶器熱調寬控制系統，該控制系統在澆注過程中從基礎自動化信息計算機和生產管理計算機中自動采集鑄流澆注計劃信息、當前澆注長度信息、當前鑄流液面控制信息、當前鑄流拉速信息、鋼包噸位信息、中間包噸位信息、鑄流結晶器銅板拔熱量信息等，通過系統設定的規則進行相關信息的讀取、判斷和控制執行，并將執行過程中的相關信息和報警輸出，提示操作人員。
[0036]圖2中，本發明的工藝控制流程如下:
[0037]1、系統運行的條件是鑄機處于制造方式，且該系統投入，系統異常時可采用手動調寬設定方式；
[0038]2、系統調用澆注計劃信息，并與當前結晶器寬值進行比較，如果當前寬度值與計劃目標值的差值不為零，則說明有熱調寬計劃；
[0039]3、系統自動獲取調寬計劃，并給出提示信息，中控操作人員確認調寬信息是否準確，如有異常人工可手動設定修正；
[0040]4、根據調寬計劃，系統自動判斷調寬方式為“根據澆注長度計算調寬開始點”或者根據“鋼包噸位控制調寬開始點；然后對調寬開始時間進行計算；
[0041]5、當到達調寬前一定時間時，系統根據讀取的相關信息判斷自動熱調寬的條件是否正常，澆注狀態是否適合調寬，其中包括鑄流的拉速、液面波動、中間包噸位、拔熱量偏差等等;
[0042]6、當調寬目標時刻到達預定時刻時，自動熱調寬開始，系統提示調寬開始以提醒中控操作人員注意；
[0043]7、調寬開始后，系統判斷調寬是否正常，并比較當前結晶器寬度、錐度值與目標寬度、錐度的差異，如果出現異常報警，調寬停止，系統判斷調寬異常是否消除，后續調寬條件是否成立，條件成立后系統繼續調寬，直到結晶器的寬度、錐度值等于目標值后調寬結束；
[0044]調寬完成后，系統開始計時，在熱調寬后的若干時間內判斷結晶器兩個短邊銅板的拔熱量偏差是否比調寬前更大，如果更大，則提示錐度值可能存在異常，提示人工確認，如果正常則該次熱調寬結束，系統等待下一次調寬計劃。
[0045]本發明的技術方案，根據目前板坯連鑄熱調寬的常見問題和自動化生產推進的需要，在不改變原有結晶器熱調寬功能的前提下對熱調寬操作、確認的要素進行系統梳理和規范化、流程化控制，有利于避免熱調寬異常，同時大大減輕操作人員的勞動強度，是連鑄自動化澆注的重要環節之一。
[0046]自動熱調寬控制系統所采取的信息和調寬設定是基于鑄機已有基礎自動化信息和鑄機運行控制系統設定的，其中有些鑄機的調寬計劃無法從計算機上直接獲取，可通過人工輸入的方式應用該系統，而為了更好地判斷熱調寬前后的生產狀態，確保熱調寬的順利和調寬后的生產安全和質量控制，在調寬前后和調寬過程中還可以根據條件收集更多的信息用于分析和判斷當前的狀態，例如結晶器漏鋼預報熱電偶變化信息、保護渣消耗量信息變化等。
[0047]本發明的技術方案，基于鑄機已有的調寬功能下，在鑄機澆注過程中采用遠程、自動熱調寬的系統設置和工藝控制方法，用于實現連鑄自動化澆注，同時通過本系統防止在熱調寬過程中因液面波動等澆注狀態異常、錐度控制等設備異常導致的調寬異常，并進而引發的鑄坯質量問題和生產事故的發生。其通過相關設備的配置和工藝控制方法，在正常條件下，使連鑄自動熱調寬功能得以實現，減少或取消現場操作人員相關確認工作、實現在現場無人化操作，大幅減少中控操作人員對熱調寬的控制和監護，簡化操作，同時確保了鑄機熱調寬作業的安全，有助于防止質量控制和生產異常事故的發生。
[0048]本發明通過相關設備的配置和工藝控制方法的調整，克服了原有手動調寬和遠程調寬的缺點，通過計算機信息收集和系統自動判斷、執行完成結晶器熱調寬操作和異常提示、報警，從而達到減輕操作勞動強度、防止調寬異常和由此引發的事故。該系統所用技術成熟，可在國內各大鋼鐵企業推廣使用，具有非常廣闊的應用前景。
【主權項】
1.一種連鑄自動在線調寬控制系統，其特征是: 在現有的基礎自動化信息計算機和調寬控制執行單元的基礎上，增設一個結晶器熱調寬控制系統，該控制系統在澆注過程中從基礎自動化信息計算機和生產管理計算機中自動采集鑄流澆注計劃信息、當前澆注長度信息、當前鑄流液面控制信息、當前鑄流拉速信息、鋼包噸位信息、中間包噸位信息和鑄流結晶器銅板拔熱量信息，通過系統設定的規則進行相關信息的讀取、判斷和控制執行，并將執行過程中的相關信息和報警輸出，提示操作人員。2.按照權利要求1所述的連鑄自動在線調寬控制系統，其特征是當鑄機處于制造方式，所述的控制系統投入運行，當所述的控制系統異常時，可采用手動調寬設定方式。3.按照權利要求1所述的連鑄自動在線調寬控制系統，其特征是所述的控制系統通過相關設備的配置和控制，在正常條件下，使連鑄自動熱調寬功能得以實現，減少或取消現場操作人員相關確認工作、實現在現場無人化操作，大幅減少中控操作人員對熱調寬的控制和監護，簡化操作，同時確保鑄機熱調寬作業的安全，防止質量控制和生產異常事故的發生。4.一種按照權利要求1所述連鑄自動在線調寬控制系統的工藝控制方法，其特征是所述的工藝控制方法至少包括下列步驟: 4-1)所述控制系統運行的條件是鑄機處于制造方式，則該所述控制系統投入，所述控制系統異常時可采用手動調寬設定方式； 4-2)所述控制系統調用澆注計劃信息，并與當前結晶器寬值進行比較，如果當前寬度值與計劃目標值的差值不為零，則說明有熱調寬計劃； 4-3)所述控制系統自動從現有的基礎自動化信息計算機獲取調寬計劃，并給出相應的提示信息，中控操作人員確認調寬信息是否準確，如有異常人工可手動設定修正； 4-4)根據調寬計劃，所述控制系統自動判斷調寬方式為“根據澆注長度計算調寬開始點”或者根據“鋼包噸位控制調寬開始點”;然后對調寬開始時間進行計算； 4-5)當到達調寬前一定時間時，所述控制系統根據讀取的相關信息判斷自動熱調寬的條件是否正常，澆注狀態是否適合調寬，其中的澆注狀態至少包括鑄流的拉速、液面波動、中間包噸位和拔熱量偏差； 4-6)當調寬目標時刻到達預定時刻時，自動熱調寬開始，所述控制系統提示“調寬開始”信息，以提醒中控操作人員注意； 4-7)調寬開始后，所述控制系統判斷調寬是否正常，并比較當前結晶器寬度、錐度值與目標寬度、錐度的差異；如果出現異常報警，調寬停止；所述控制系統判斷調寬異常是否消除，后續調寬條件是否成立；條件成立后所述控制系統繼續調寬，直到結晶器的寬度、錐度值等于目標值后，本次調寬結束； 4-8)調寬完成后，所述的控制系統開始計時，在熱調寬后的若干時間內判斷結晶器兩個短邊銅板的拔熱量偏差是否比調寬前更大；如果更大，則提示錐度值可能存在異常，提示人工確認；如果正常，則該次熱調寬結束，所述控制系統等待下一次調寬計劃。5.按照權利要求4所述的連鑄自動在線調寬控制系統的工藝控制方法，其特征是所述的工藝控制方法在不改變原有結晶器熱調寬功能的前提下對熱調寬操作、確認的要素進行系統梳理和規范化、流程化控制，有利于避免熱調寬異常，同時大大減輕操作人員的勞動強度。6.按照權利要求4所述的連鑄自動在線調寬控制系統的工藝控制方法，其特征是所述的工藝控制方法通過相關設備的配置和工藝控制方法的調整，克服了原有手動調寬和遠程調寬的缺點，通過計算機信息收集和系統自動判斷、執行完成結晶器熱調寬操作和異常提示、報警，從而達到減輕操作勞動強度、防止調寬異常和由此引發的事故。
【文檔編號】B22D11/18GK105983674SQ201510091877
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月28日
【發明人】楊建華, 張菊華, 劉才福
【申請人】寶山鋼鐵股份有限公司