材料成形工艺与控制 教学课件 作者 李云涛 王志华 李海鹏 等编第三章.ppt

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1、第三章铸造过程的自动控制3.1冲天炉熔炼过程自动控制3.2连铸机自动控制3.3真空差压铸造自动控制3.4低压铸造自动控制3.5热室压铸自动控制3.6铅锭浇注自动控制3.1冲天炉熔炼过程自动控制熔炼效果受到许多因素的影响•冶金元素，如炉料原材料的来源，配比、预处理以及化学成分波动等；•炉子结构因素，如风口、风口比、有效高度、炉型和鼓风机类型等；•公益因素，如鼓风量、鼓风速度、焦铁比、铁料块度、焦碳质量及鼓风温度等。三个基本要求l生铁、废钢、熔剂等炉料的配比和加料既要与铁水输出保持物料平衡，又要满足铸

2、铁牌号变动的要求；l作为“热能”输入，焦碳既要与其它炉料保持能量平衡，又要满足铁水过热和增炭的要求；l风量输入既要满足焦碳经济燃烧的要求，又要保证较高的铁水温度和较低的元素烧损。熔炼过程自动控制原理图3.1.1冲天炉配料的定量控制电磁吸铁盘结构3.1.2送风控制部分送风系统是一个串级调节系统，风量调节不光是风与炭的比值调节，风量的改变还牵涉到风强、风速等几个参数的变化3.1.3加料控制部分一、料位指示器自动控制加料机的加料过程可以通过料位指示器自动控制，即加料筒上升由料位指示器控制，当炉内炉料面下

3、降到一定位置后，料位指示器即向加料筒发出上料信号，料筒开始上升。加料筒上升到加料口位置时，由行程开关控制使料筒停止上升并自动卸料，而后开始返回。料筒底在返回过程中，借助托轮自动闭合。当料筒下降到最低位置时，中间斗自动开底，炉料落入料筒中，然后中间斗自动复位锁紧。二、炉气压差式自动控制1.工作原理2.炉气压差式自动上料装置电路三、光电自动料位控制1．加料自动控制系统工作原理冲天炉加料自动控制系统的内容是:根据冲天炉在熔炼过程中的实际情况，及时发出空料信号，给出加料指令，使加料机周期地加料，保持料位正

4、常。2.电气及光电控制系统冲天炉料位光电控制系统冲天炉自动控制电气线路3.1.4冲天炉其它参数控制一、炉气温度控制二、炉气成分控制三、底焦高度控制四、铁水温度控制五、铁水成分控制3.2连铸机自动控制3.2.1连铸机工艺原理连铸机工作原理3.2.2连铸机自动控制系统板坯自动化系统结构图一、过程优化系统——2级（L2）功能（1）生产控制①生产计划:生产控制是L2的核心功能，它以详细的跟踪信息支持二级工艺模型的运行。②炉次节奏控制:为保证连浇和板坯热送，连铸机必须与炼钢和轧钢的生产匹配，系统提供剩余浇铸

5、时间，要求下一个钢包到达时间以支持生产同步。③跟踪系统:a.炉次跟踪：b.铸流跟踪c.产品跟踪（2）工艺模型①中间罐混合模型②二冷模型一般采用表面温度控制策略，根据钢种、拉速、中间罐温度、铸坯宽度和厚度周期计算每个冷却回路的水流量，使铸坯在不同位置的表面温度与设定的规程相匹配。同时根据实际的水流量计算出铸坯实际的表面温度。③液芯模型根据二冷模型的计算结果，进行坯壳厚度的实时计算。计算沿着铸流方向及与之垂直的方向同时进行，进而得到铸流方向液芯的形状和固液交界区，用于确定动态轻压下的位置。④优化切割模

6、型剪切优化的目的是通过优化运算，提高铸机的金属收得率。优化运算设计成剪切尽可能多地具有合适长度的铸坯，以减少废坯量和库存坯的生产。⑤质量控制模型连铸机生产过程中，每个过程参数（如钢水温度、结晶器液面、二冷水量等）都以不同的方式影响板坯质量。（3）报表报表系统用于报告自动收集、人工输入或计算出的生产信息，报表可以按要求显示、查询和打印，保镖的种类一般有炉次报表、板坯报表、班/日/月生产报表和质量报表。二、人机接口系统——1.5级(L1.5)功能三、基础自动化系统——1级（L1）功能1.控制方式手动控

7、制：通过现场操作箱或HMI操作设备；自动控制：系统按照设定完成顺序和回路控制；计算机控制：系统按照过程优化系统（L2）生产的设定点进行控制。（2）结晶器控制（3）中间包钢流控制（4）连铸机二次冷却水的自动控制铸坯从结晶器出来后，内部还是液心，需在二次冷却区继续冷却，铸坯在二次冷却区要求冷却均匀并保持尽可能高的拉速。当冷却水量不足时，易引起滋钢和鼓肚等问题，而冷却过量，又会产生裂纹等质量问题。因此控制好二次冷却水的流量是获得良好的铸坯质量和高生产率的关键所在。（5）拉矫机控制（6）切割机和打号机控制

8、切割机和打号机一般为成套设备，带有完整的控制系统，通过串行口、现场总线或以太网接人主系统。在生产中，切割机除根据跟踪结果按定尺自动完成切割，还按照切割优化模型的指令自动切割。（7）漏钢预报在结晶器的每一侧安装一个温度传感器网，热电偶与安装在靠近结晶器的远程I/O单元设有接口，它由温度信号传送给PLC，PLC根据这些信号生成结晶器铜板的温度分布图。3.3真空差压铸造自动控制3.3.1真空差压铸造工作原理1-上室；2-下室；3-坩埚；4-升液管；5-夹板；6-模型；7-熔液；8-基底；