中厚板铸机动态轻压下控制系统优化

中厚板铸机动态轻压下控制系统优化

摘要:介绍了中厚坯连铸过程中的液芯压下位置反馈的控制优化,通过增加压力反馈调节系统,实现液芯位置的在线跟踪控制。

关键词:液芯压下计算方法控制系统优化

Abstract:It is described that the control optimization on position feedback of LCR (Liquid Core Reduction) during casting with heavy plate.By means of adding up the control system with force feedback it is realized the online tracking control on position with LC (Liquid Core).

Key Words:Liquid Core Reduction;Calculation Methon;Control System Optimization

包钢薄板厂宽厚板生产线于2007年10月投产,为了提高板坯质量在扇形段采用了动态轻压下技术,动态轻压下技术是根据不同的钢种、钢水温度、连铸机拉速、二冷水的冷却模型以及板坯内部液芯的位置来控制扇形段的压下量。[1]生产过程中发现宽厚板铸机的动态轻压控制是根据铸机拉速来控制,当铸机拉速发生改变时,轻压下的位置便根据模型设定发生改变,由于没有考虑铸坯的液芯的位置的动态变化,因此,在拉速发生变化时轻压下的压下位置并不合适,这对铸坯的质量有影响。通过修改轻压下控制程序,引入液芯位置的动态判断,实现板坯铸机动态轻压下的优化。通过合理的液芯轻压下不仅能解决连铸与连轧之间的厚度匹配问题,而且能细化铸坯内部组织,进一步减

轻铸坯中心偏析,这对于板坯连铸生产的产品尤为重要。

动态轻压下功能用一组铸流扇形段辊缝是动态计算的来控制板坯的先后顺序。此计算是基于从过程控制系统下载的压下路径和最终位置,以及由板坯凝固模型计算的液芯长度。一个闭路PID功能用于比较实际位置与要求的位置,并为控制辊子位置的伺服阀生成一个基准数。辊子的所有打开和关闭程序是由板坯的“跟踪”功能在浇铸的过程中检查和控制的。

扇形段辊缝通过HMI控制系统设定。轻压下区域内压下量(减少辊缝设定值)应设定为0.8～1.0 mm/导向段(米)(实际的数值由软件计算)。设计时考虑扇形段的软压下速度为1.5 mm/m。辊子几何形状内的软压下区域位置根据拉速和钢种由铸坯的凝固程度确定的。

根据DDDL经验和采用软压下的钢厂的经验,对于所有钢种,软压下区域最佳的起始位置与凝固系数Fs＝0.3/0.4和Fs=0.7/0.8有关。

必须考虑不同的钢种要求、中间包过热度、二次冷却和辊间距等因素,以便根据上述要求对软压下参数进行调节来获取最优化的质量。

为了满足3种不同厚度的要求,在扇形4－17段采用轻压下。根据不同的钢种、厚度和拉速,带软压下(基于软压下速度1 mm/m)的辊缝缩小量应为4 mm(2个扇形段)－6 mm(3个扇形段)。如图1。

DANIELI公司的动态轻压下采用液态溶池控制系统的数学模型,通过连续计算铸流液芯端部的实际位置来完成的。为了满足不同拉速的生产要求,在铸流中的不同位置上采用轻压下。在轻压下区的辊缝是通过4个液压缸驱动的扇形段支架的自动调节而确定的。每个液压缸的动作通过线性变送器和伺服阀控制(如图2)。通过对驱动力和位置进行控制而确定辊缝的大小。并根据液压系统上安装的压力传感器给出的测量信号可以确定液芯的端部位置。在现场工作实践中发现,当生产拉速调节变化频繁时,模型计算的液芯位置与实际液芯位置发生偏移,轻压下的位置不合适,影响铸坯的质量。在实际生产过程中液压缸的调节包括压力调节和位置调节,位置调节主要依据于液压缸中的位置传感器的反馈进行调节,压力调节主要依据于液压缸中的两个压强传感器的反馈进行调节。[2]

我们考虑改进程序中液芯端部的实际位置的计算方法,通过在液压缸管路顶部的压力传感器反馈的压力值来优化拉速调节变化频繁时,液芯实际位置的计算。当6#扇形段压力传感器反馈的压力值小于102 BAR时,我们认为液芯位置是在这段扇型段内,通过实际压力和设定最大压的比较,校准模型计算的液芯位置。我们自主设计一种基于压力反馈的动态辊缝调节系统,利用入口两侧液压缸与出口两侧液压缸压力值计算平均压力,同一个基准压力范围进行比较,小于这个压力范围就增加一定的压下量;大于这个压力范围就减小一定的压下量(模型计算方式如图3)。动态辊缝调节系统已经在6#到9#扇形段进行实践,完全能够校准模型计算的液芯位置,实现液芯位置的实际跟踪控制,

提高了产品的质量。

中厚板坯动态液芯压下的控制系统优化,在提高产品质量、降低成本方面有明显的改善效果,而且它可以调节中厚板坯连铸机之间的厚度匹配,进一步改善铸坯的内部质量和组织缺陷。

参考文献

[1] 孟庆辉,李秉强.薄板坯连铸机动态软压下控制技术的分析

[C]//薄板坯连铸连轧协会论文集.2006.

[2] 柳万鹏.浅谈动态软压下技术在板坯连铸的应用[C]//全国第十四届自动化应用学术交流会暨中国计量学会冶金分会2009年会论文集.2009.