连铸机电气自动化控制系统设计

发布时间：2020-04-05 20:21

【摘要】：连铸的工艺技术就是将在液态下的钢利用连铸机浇铸、冷凝和切割从而得到的铸坯。这种连铸技术能够提升钢材的成材率,起到节约能源的作用。另外,该技术还能够实现炼钢浇铸的自动化和连续化,对于改善工人作业环境、减轻工人劳动强度具有积极的意义,可以说这种技术是炼钢生产的中心环节。近年来,随着工业自动化技术的快速发展,越来越多的钢铁企业对自身的工艺及技术进行了创新和升级改造,连铸生产是钢铁生产的重要环节,其电气自动化控制的实现,显得迫在眉睫。本文基于连铸机的电气控制系统的电气控制原理,结合连铸机的生产技术要求和工艺流程,对连铸生产系统中中包车、扇形段、结晶器以及钢包回转台等关键的设备进行了大量的研究,设计了连铸生产系统中包括平台控制区域、铸流区域、后控制区域以及仪表控制区域在内的主要控制结构的电气控制系统,制定了与生产相适应的电气自动化控制方案,更好地满足了连铸生产工艺的要求。在关键技术中,本文着重对连铸系统的结晶器液位自动控制及结晶液压振动进行了研究和设计,提出了采用双闭环PID并结合塞棒调节及结晶器液位检测装置的方法来实现对结晶器液位的控制。本文对液位的自动调节技术的实现,使连铸机具备了自动开浇的功能,对结晶器振动控制技术融入模糊控制的方法,提升了原连铸生产系统的精度。经过仿真实验表明,给出的方法可有效提高控制精度。本文开发和设计的连铸机电气自动化控制系统已成功应用于某钢厂一号板坯连铸机工程。应用结果说明,该连铸生产系统可靠稳定,所生产的铸坯质量良好,生产效率得到了有效的提高,节能降耗作用显著。
【图文】：

工艺图,板坯连铸,工艺,液态钢

炉生产液态钢水，然后利用精炼炉对生产出的钢水进行精炼，最后根据实际需要，利用切割装置对冷凝的钢水进行切割处理从而制成不同规格的铸坯的过程。这种生产工艺主要包括结晶器、切割以及钢包回转台等设备。图2-1为板坯连铸工艺的简图。图2-1 板坯连铸工艺简图根据图2-1所示，，连铸的工艺原理为[21-22]：首先对有强制水冷的结晶器连续浇铸入高温的液态钢水，待液态钢和引锭头凝结后，冷却的钢水冷凝并形成带有液芯的坯壳，然后利用引锭头将坯壳从结晶器的底部拉出，最后利用切割装置对冷凝后的坯壳进行切割，从而制成一定尺寸的坯料。板坯连铸设备生产流程大致为：液态钢水由钢包回转台运送到指定的浇钢目的地浇注至中间包中，然后钢水由中包车运送至结晶器处进行浇注。浇注入结晶器中的钢水经过凝固和振动后形成一定的壳体厚度，铸坯逐渐成型。最后，脱锭装置将铸坯与引锭完全拉离，再经过切割装置加工成具有一定规格尺寸的坯材。其主要生产工艺流程图

控制原理图,振动系统

有制定频率和振幅的振动曲线，并基于实时传输来的位置信号对曲面的状态进行调整。最后，将计算、调整后的振动信号传送至伺服系统，以实现连铸机结晶器振动系统的稳定、准确运行。图2-3为振动系统控制原理图，图2-4为振动系统结构框图。主控式计算机 PLC 曲线生成器控制器伺服阀液压缸结晶器液压站图 2-3 振动系统控制原理图伺服放大器伺服阀液压驱动设备控制装置液压驱动设备-+图 2-4 振动系统结构框图作为工业自动化技术中最主要的控制方式之一，PID方法被用于连铸生产系统的结晶器振动控制中，由于这种控制方法稳定可靠、结构简单、容易调节，因此，这种利用比例、积分、微分的控制方式在工业控制应用中较为普遍。图2-5为PID控制系统原理图。图 2-5 PID 控制系统原理图PID控制器有三部分组成，这三部分分别由比例、积分和微分三部分构成。它的数学描述形式为。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TF345

【参考文献】