炼钢厂连铸大方坯定重装置研发与应用.pdf

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1、称重科技2008·青岛炼钢厂连铸大方坯定重装置的研发与应用石家庄钢铁有限责任公司张连军1．引言在钢铁企业原燃料涨价，产成品销售竞争激烈的形势下，只有在企业内部不断通过技术创新和技术进步，挖潜降耗。满足不同用户对不同定尺材的需求，才能最大限度的获得经济效益，使企业有长足的发展。炼钢连铸工艺是近十年来我国冶金企业大力发展的一项先进的铸造技术，要将已铸成型的连续不间断的钢坯进行定长在线切割是连铸生产的最后一道必不可少的工艺过程，其设备也是目前技术较为成熟的切割设备。众所周知，在连铸过程中由于结晶器的磨损、钢水合金成分和拉速的变化等各种原因，在同

2、一流的不同时间段拉铸的同样长度的铸坯其所称的重量却是不尽相同的，并且存在比较大的差异。这个差异的存在使铸坯在进行下道轧制工艺时，由于不能对原材料进行定重控制，只能采用定尺供应坯料，造成坯料重量误差大，因而直接影响到轧钢厂负公差轧制以及其产品的成材率和定尺率。轧钢厂成材率和定尺率是考核轧线的一个重要生产考核技术指标。由于连铸坯长度是按定尺长度进行切割，在轧线轧制时必然出现多余的切尾，尤其对于大规格棒材造成的浪费直接影响轧制的成材率，为了减少浪费，提高钢坯的成材率和定尺率，以获得尽可能高的经济效益，只有实行定重定尺智能切割，以达到提高坯料重量

3、精度满足轧制时定尺要求的目的。2．定重切割控制原理我们知道钢坯重量W与钢坯的密度μ、截面S和长度L有关。W=μ×S×L假设W0是上一根切割的钢坯重量，W1是紧跟着W0后切割的第二根钢坯重量。即W0=μ0×S0×L0W1=μ1×S1×L1因在连铸机这样特定的设备和拉速变化率不大的前提下，由于结晶器的腔截面磨损很小以及在短时间内钢水成分等参数的波动相对不大，所以紧跟着切割的两支钢坯密度和截面可以假定是不变的为常数，即k=μ0×S0=μ1×S1那么下一根与上一根的钢坯重量变化：ΔW=W1-W0=（μ1×S1×L1）-（μ0×S0×L0）=k（L

4、1-L0）从式中可知ΔW与长度有关，即调整钢坯L的长度可控制钢坯W的重量。实际的情况也如此，当同一连铸流的紧跟着切割的两根钢坯，在同样长度的前提下进行称重时，它们的重量几乎是相同1第八届全国称重技术研讨会的。当按已知L0长度的上一根钢坯切割后进行称重得到W0，我们根据W0=μ0×S0×L0=k×L0得到与密度和截面有关的k=W0/L0知道了k=W0/L0和根据下一根与上一根钢坯的k值近似不变的定理，可以得到与L1成正比关系的第二根所需要预定重量的W1：W1=k×L1=W0/L0×L1由上式中可知当k值已知时W1与L1成正比例关系。只要能精

5、确控制L1的长度就能精确切割出预先设定重量的钢坯，即达到了进行定重切割钢坯的目的。根据上述建立的数学模型可知定重控制过程如下：首先根据理论重量估算后得到的长度进行第一根钢坯的定长切割，然后再将已知长度的第一根钢坯去进行在线称重以得到实际重量，最后按得到的第一根钢坯实际重量得出k值进行待切割的第二根预定重量钢坯的长度进行修正。比如，得到的实际重量比估算理论重量来得重，那就重新调整第二根钢坯的切割长度让它再短些；反之，得到的实际重量比估算的理论重量来得轻，那就重新调整第二根钢坯的切割长度让它再长些。由重量来控制长度的过程是一个闭环反馈的控制过

6、程。在这个控制过程中，定尺系统通过红外摄像机远距离采集运动钢坯的图像信息，采用图像处理技术，在线设别热钢坯的长度，同时利用称重装置对所获钢坯重量进行闭环反馈，利用计算机对图像、重量信息进行模式设定程序处理，实现定尺定重智能切割的目的。控制过程如图1所示：图1控制过程方框图目前在线钢坯切割机的红外摄像检测精度为0～5mm，系统切割精度为0～15mm。对于截面为12023×120mm钢坯来说当切割误差最大15mm时，折算成重量为1.69kg（按密度7.85/m计算）。当定尺长度为9m时钢坯重量为1017.36kg，那对应于折算成重量误差为1.

7、69kg/1017.36kg=0.166%。由此可见只要称重系统误差控制在0.1%以内，就能保证钢坯定重切割的系统精度在0.2%以内。3．钢坯在线称重方法3.1存在问题①在连铸坯称重场合存在高温(800℃左右)辐射、对秤架、传感器及提升装置的热传导和水蒸2称重科技2008·青岛气等影响。②秤架的动态升降带来传感器机械稳定性和重复性影响。③前后吊框提升机构的同步问题。④需采用高精度称重测量和控制技术。3.2采取的方法为了实现对连铸方坯的热态在线称重，采用的方法有：①整体辊道称重法：将四只或六只称重传感器组成单台面或双台面秤架，在秤架上安装整

8、套辊道传送机构，此法称重稳定性较好，但投资较大，存在秤台自重远大于被称的方坯，而使称重精度有所损失。一般估计要称1t左右的方坯，秤架及辊道传递机构的自重有4t左右。同时，还存在因电机位置偏载产