连铸机塞棒自动控制
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２０ 月 二 ０ 年５ 第 期 １
全
１ ３
连铸 机 塞 棒 自动控 制
陈益 伟 梅金 波 骆 志 明
杭 州 ３０ ２ ） １０２ （ 州钢铁 集 团公 司转 炉厂 杭
摘
要 ： 绍 了塞棒 自动控 制 系统 电气原 理 ， 其在控 制连 铸机 结 晶液 面高度上 的应 用和效果 。 介 及 关键词 ： 连铸机 ； 结晶器； 液面； 塞棒 ； 动控制 自
定值（ 此时拉速为相对恒定值 ） 。当拉速增加 ， 液位 瞬时降低 ， 控制器将控制塞棒开启直至液位调整到 设 定位 置 ， 之亦然 。 反 塞棒控制系统有三种工作状态 ： １ 自动方 式 ： 条 件 满 足 的情 况下 ， 以将 控 ） 在 可
作盒及相应 的控制软件等几个部分组成 。其控 制 系统组成 示意 图如下 ：
』
（） ２
按钮 控制 ， 功能 主要用 在检修 时 。 此
３ 手动方 式 ： ） 电动 系 统解 除 ， 过 塞 棒 机 构 侧 通
ｋ
贝 “ ｋ ＝ｋｅ ｋ ＋ｋ∑ ｅ ） Ｄ ｅ ｋ 一ｅ ４ （ ） ｐ（ ） ， （ ＋ｋ ［ （ ）
Ｕ
面 的人工压杆 带动齿 轮齿 条使塞棒 实现 开关 。
设 计最 大拉速 （ ／ ｉ）３ １８ １６ ｍ ｒｎ ：； ．；． ａ
冶金 长度 ：６ ８ ２ ．ｍ 结 晶器 ： 液面 自控 ， 电磁 搅拌 。铜 管长 ９０ ｌ ０１ｎ ／ ｉ 振 动方式 ： 式半板 簧正 弦振 动 复
高， 使用维护方便。工作原理是放射源发射出恒定 的射 线穿过 被测 钢液 时一部 分被 吸 收 ， 使射 线 强 而
关， 如此 周 而 复始 ， 直至 结 晶器 内钢 水 液 面达 到设
钢； 而传 统 的手动浇 钢易使 结 晶器液 面产 生较 大 的 波动 ， 工人 劳动强 度大 。 因此使 用塞 棒 自动 控 制 且 系统使 钢水液 面保 持稳定 的状态 尤为 重要 。
ｌ 连铸机塞棒 自动控制系统
塞棒 自动 控 制 系 统 由液 面检 测 系 统 ， 棒 机 塞 构， 可编程 控制 器 ， 控机 ， 服液 压缸 ， 工 伺 电气柜 ， 操
１ ４
Ｓｕｓ ｂ ． 全
２０ ５ 第 期 ０年 月 二 １
制方 式 转 为 自动 ， 避免 塞 棒 振 动过 大 ， 要在 实 为 需
有限差分代替 ， 则可得出近似 的离散 ＰＤ表达式 ： Ｉ ｕ ｋ ＝ｋ ｛（ ） （ ） ｅ ｋ ＋ １∑ ｅ ｉ ＋Ｚ ［ （ ） （ （） ｅ ｋ 一ｅ ｋ Ｄ
』，０ ＝０
一
际液 位与设定 液位 相 差在 ５ ｍ范 围 内才 能切 换 成 ｍ 自动 方式 。此 时塞 棒 的开 关 由液 面 检 测 系统 传 送 信号 ， 通过 可编程控 制器 决定塞 棒 的开 启 。
２ 点动方式 ： ） 塞棒 的开关 由监控 画 面上 的点 动
』
１］ ）｝ 令 ｋ ＝ １；Ｄ＝后 Ｉ ， ｋ ＰＤ
的核 心部件 ， 它将液位 检测 系统 输 出信号 转换 成 液 位高 度值 ， 据 液 位高 度值 和塞 棒 位置 反 馈值 ， 根 采 用 ＰＤ调 节 算 法 进 行 运 算 ， 到 塞 棒 调 节 的位 移 Ｉ 得
Ｕ 刖 吾
转 炉厂二 连铸 车间 目前有 两 台连铸 机 ， 铸 机 连 的主要 工艺参 数如下 ： 、
机 型 ： 弧形连铸 机 全 基本 半径 ： ９ Ｒｍ
流 间距 ：４０ ｍ １０ ｍ
流数 ： 五机 五流
图 １ 塞棒 控制 系统 组成 示意 图
铸坯 断面及定 尺 ：５ １０×１０ ２ ２０ ０姗 ２ ５ｍ ； ０ ×２０ ；
１０×３０ ２ ５ ２ 舢ｎ
１ １ 液位检 测 系统 ．
我厂结 晶器 钢 水 液 面高 度 检测 装 置 采用 ｃ 一 ｓ １７作 为放射 源 ， 于 同位 素式钢 水液 面计 ， ３ 属 其特 点 是信 号稳定 ， 干扰 少 ， 构 简 单 ， 能 稳 定 ， 度 受 结 性 精
拉坯速 度 ： 铸 坯断 面 （ ２ ：５ ０ ２０×２０ １０×３０ 眦ｎ） １０Ｘ１ ；０ ５ ０ ；５ ２ 匹配拉 速 （ ／ ｉ） １７ ； ．６ ０ ９ ｍ ｒ ｎ ： ．８ １２ ； ．５ ａ
时 ， 形 成 卷 渣 ， 响铸 坯 质 量 ， 重 时会 引起 漏 易 影 严
塞棒 机构 的工作 原理是 接 到控 制器 的指令 后 ， 电机启动 带动 执行机 构 ， 棒 作开 关运 动 。 电动 缸 塞 里 的位置传 感 器 将 目前 塞棒 位 置 及 时 传递 给 控 制 系统 ， 控制 系统再 根据 结 晶器 液 面情 况判 定塞 棒 位 置是 需 开 或关 ， 成 一 次 开关 后 ， 置 传感 器 再 将 完 位 位置传 递给 控制 系统 ， 根据 液 面情 况判 定塞 棒 开 再
１３ 系统硬 件及 软件设 计 ．
（ ｋ～１ ］ ）
（） ３
本系统使 用西 门子 ＰＣ ｓ Ｌ ７—３０做 为控 制 器 ， ０
Ｐ Ｃ系统是 结 晶器 液 位 检 测及 塞 棒 伺 服 控 制 系 统 Ｌ
式 中 ： 为采 样周 期 ； （ ） 系统 第 ｋ次采 样 ｅｋ为 时刻 的偏 差 ， 系统 中代表 液位 的偏 差 Ａ 也代 表 本 Ｈ；
度变 化 ， 变化 规 律 是 随钢 液 面 高度 的增 加 ， 其 射线 强度 减 弱 ， 检测 出射 线 强度 的变 化 ， 可 以转换 出 就 钢液 面高度 的变化 。接 收器接 受 射线 ， 并转 换 为 电 信 号传 给二 次仪表 。
１ ２ 塞棒机 构 ．
二次 冷却 ： 自动 配水 ， 水冷却 全 单 台连 铸年 产量 ：０万 ｔ ８ 为生产 高 附加 值 的产 品 ， 对铸 坯 的质 量要 求 越 来越严 格 。连 铸 生产 中结 晶器 钢水 液 面波 动 较 大
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连铸 机 塞 棒 自动控 制
陈益 伟 梅金 波 骆 志 明
杭 州 ３０ ２ ） １０２ （ 州钢铁 集 团公 司转 炉厂 杭
摘
要 ： 绍 了塞棒 自动控 制 系统 电气原 理 ， 其在控 制连 铸机 结 晶液 面高度上 的应 用和效果 。 介 及 关键词 ： 连铸机 ； 结晶器； 液面； 塞棒 ； 动控制 自
定值（ 此时拉速为相对恒定值 ） 。当拉速增加 ， 液位 瞬时降低 ， 控制器将控制塞棒开启直至液位调整到 设 定位 置 ， 之亦然 。 反 塞棒控制系统有三种工作状态 ： １ 自动方 式 ： 条 件 满 足 的情 况下 ， 以将 控 ） 在 可
作盒及相应 的控制软件等几个部分组成 。其控 制 系统组成 示意 图如下 ：
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按钮 控制 ， 功能 主要用 在检修 时 。 此
３ 手动方 式 ： ） 电动 系 统解 除 ， 过 塞 棒 机 构 侧 通
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面 的人工压杆 带动齿 轮齿 条使塞棒 实现 开关 。
设 计最 大拉速 （ ／ ｉ）３ １８ １６ ｍ ｒｎ ：； ．；． ａ
冶金 长度 ：６ ８ ２ ．ｍ 结 晶器 ： 液面 自控 ， 电磁 搅拌 。铜 管长 ９０ ｌ ０１ｎ ／ ｉ 振 动方式 ： 式半板 簧正 弦振 动 复
高， 使用维护方便。工作原理是放射源发射出恒定 的射 线穿过 被测 钢液 时一部 分被 吸 收 ， 使射 线 强 而
关， 如此 周 而 复始 ， 直至 结 晶器 内钢 水 液 面达 到设
钢； 而传 统 的手动浇 钢易使 结 晶器液 面产 生较 大 的 波动 ， 工人 劳动强 度大 。 因此使 用塞 棒 自动 控 制 且 系统使 钢水液 面保 持稳定 的状态 尤为 重要 。
ｌ 连铸机塞棒 自动控制系统
塞棒 自动 控 制 系 统 由液 面检 测 系 统 ， 棒 机 塞 构， 可编程 控制 器 ， 控机 ， 服液 压缸 ， 工 伺 电气柜 ， 操
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２０ ５ 第 期 ０年 月 二 １
制方 式 转 为 自动 ， 避免 塞 棒 振 动过 大 ， 要在 实 为 需
有限差分代替 ， 则可得出近似 的离散 ＰＤ表达式 ： Ｉ ｕ ｋ ＝ｋ ｛（ ） （ ） ｅ ｋ ＋ １∑ ｅ ｉ ＋Ｚ ［ （ ） （ （） ｅ ｋ 一ｅ ｋ Ｄ
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际液 位与设定 液位 相 差在 ５ ｍ范 围 内才 能切 换 成 ｍ 自动 方式 。此 时塞 棒 的开 关 由液 面 检 测 系统 传 送 信号 ， 通过 可编程控 制器 决定塞 棒 的开 启 。
２ 点动方式 ： ） 塞棒 的开关 由监控 画 面上 的点 动
』
１］ ）｝ 令 ｋ ＝ １；Ｄ＝后 Ｉ ， ｋ ＰＤ
的核 心部件 ， 它将液位 检测 系统 输 出信号 转换 成 液 位高 度值 ， 据 液 位高 度值 和塞 棒 位置 反 馈值 ， 根 采 用 ＰＤ调 节 算 法 进 行 运 算 ， 到 塞 棒 调 节 的位 移 Ｉ 得
Ｕ 刖 吾
转 炉厂二 连铸 车间 目前有 两 台连铸 机 ， 铸 机 连 的主要 工艺参 数如下 ： 、
机 型 ： 弧形连铸 机 全 基本 半径 ： ９ Ｒｍ
流 间距 ：４０ ｍ １０ ｍ
流数 ： 五机 五流
图 １ 塞棒 控制 系统 组成 示意 图
铸坯 断面及定 尺 ：５ １０×１０ ２ ２０ ０姗 ２ ５ｍ ； ０ ×２０ ；
１０×３０ ２ ５ ２ 舢ｎ
１ １ 液位检 测 系统 ．
我厂结 晶器 钢 水 液 面高 度 检测 装 置 采用 ｃ 一 ｓ １７作 为放射 源 ， 于 同位 素式钢 水液 面计 ， ３ 属 其特 点 是信 号稳定 ， 干扰 少 ， 构 简 单 ， 能 稳 定 ， 度 受 结 性 精
拉坯速 度 ： 铸 坯断 面 （ ２ ：５ ０ ２０×２０ １０×３０ 眦ｎ） １０Ｘ１ ；０ ５ ０ ；５ ２ 匹配拉 速 （ ／ ｉ） １７ ； ．６ ０ ９ ｍ ｒ ｎ ： ．８ １２ ； ．５ ａ
时 ， 形 成 卷 渣 ， 响铸 坯 质 量 ， 重 时会 引起 漏 易 影 严
塞棒 机构 的工作 原理是 接 到控 制器 的指令 后 ， 电机启动 带动 执行机 构 ， 棒 作开 关运 动 。 电动 缸 塞 里 的位置传 感 器 将 目前 塞棒 位 置 及 时 传递 给 控 制 系统 ， 控制 系统再 根据 结 晶器 液 面情 况判 定塞 棒 位 置是 需 开 或关 ， 成 一 次 开关 后 ， 置 传感 器 再 将 完 位 位置传 递给 控制 系统 ， 根据 液 面情 况判 定塞 棒 开 再
１３ 系统硬 件及 软件设 计 ．
（ ｋ～１ ］ ）
（） ３
本系统使 用西 门子 ＰＣ ｓ Ｌ ７—３０做 为控 制 器 ， ０
Ｐ Ｃ系统是 结 晶器 液 位 检 测及 塞 棒 伺 服 控 制 系 统 Ｌ
式 中 ： 为采 样周 期 ； （ ） 系统 第 ｋ次采 样 ｅｋ为 时刻 的偏 差 ， 系统 中代表 液位 的偏 差 Ａ 也代 表 本 Ｈ；
度变 化 ， 变化 规 律 是 随钢 液 面 高度 的增 加 ， 其 射线 强度 减 弱 ， 检测 出射 线 强度 的变 化 ， 可 以转换 出 就 钢液 面高度 的变化 。接 收器接 受 射线 ， 并转 换 为 电 信 号传 给二 次仪表 。
１ ２ 塞棒机 构 ．
二次 冷却 ： 自动 配水 ， 水冷却 全 单 台连 铸年 产量 ：０万 ｔ ８ 为生产 高 附加 值 的产 品 ， 对铸 坯 的质 量要 求 越 来越严 格 。连 铸 生产 中结 晶器 钢水 液 面波 动 较 大