连铸坯动态轻压下二级过程控制系统研究与实现

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1、板坯动态二冷与轻压下过程控制系统设计与应用[摘要]梅钢2＃连铸机动态轻压下二级过程控制系统是国内首条自主研发并率先投产应用的控制系统。本文介绍了动态轻压下系统的功能与结构，给出了二级过程控制系统的硬件架构与软件架构，具体分析了软件体系中各进程功能和关系。[关键词]板坯连铸；动态二冷；动态轻压下；过程控制系统Designandapplicationofdynamicsecondarycoolingandsoftreductionprocesscontrolsystemforslabcontinuouscastin

2、gmachineJICheng,ZHUMiao-yong(SchoolofMaterials&Metallurgy,NortheasternUniversity,Shenyang,Liaoning)Abstract:Thedynamicsoftreductionlevel2processcontrolsystemofMeishanNo.2continuouscasteristhefirstonethatwasdevelopedandappliedinproductionindomestic.Thefunctio

3、nandstructureofthesystemwasintroduced,thehardwareandsoftwareframeworkoflevel2controlsystemwasdescribed，andthefunctionandrelationofprocessesduringthesoftwareframeworkwasanalyzedindetail.Keywords:slabcontinuouscasting;dynamicsecondarycooling;dynamicsoftreducti

4、on;processcontrolsystem连铸坯轻压下是通过在其液芯末端附近施加压力产生一定的压下量来补偿其凝固收缩量，从而达到减轻甚至消除中心偏析和中心疏松的有效技术。动态轻压下技术可以根据生产条件的改变，在线调节压下作用区域及方式，使铸机在不同生产条件下均具有实施轻压下的能力，是目前代表铸机水平的关键技术。梅山2#板坯连铸机是国内引进的第一条具有全流线辊缝在线调节功能的动态轻压下铸机。随着生产规模的扩大和产品质量要求的提高，原二级系统不能满足生产需求。东北大学与梅钢组成的研究开发组对轻压下工艺和控制过程

5、进行了研究，在原有设备基础上，开发了动态轻压下二级过程控制系统，并投入使用，实现了此技术的自主开发。1轻压下系统构成及功能实现动态轻压下系统主要由两部分组成即动态轻压下和动态二冷配水。如图1所示，整个系统采用多级控制，两部分除二级控制系统集成于一体，其他各控制层级均相互独立，通信协议各异。系统自上而下分为：过程控制级、总控级、现场控制级、执行设备装置。其中，过程控制级是控制系统的核心部分，内部集成了实时温度场计算模型、动态二冷控制模型、动态轻压下控制模型。图1动态轻压下系统架构图动态轻压下依靠辊缝在线连续可调扇

6、型段实现。辊缝可调扇型段的内框架四个角部安装有液压缸，每个液压缸均配备有高精度位移传感器，形成液压缸进程控制回路。过程控制系统通过设定扇型段入口和出口值，使得扇型段内、外框架形成锥度，使铸坯受力挤压而收缩完成轻压下实施。生产过程中，过程控制系统能够根据浇铸条件和流线状态实时计算凝固终点位置，选择合适的压下控制参数和扇型段控制状态，调整各扇型段出口入口值，以保证轻压下有效实施于凝固终点处。2＃连铸机流线共划分为10个二冷区间，其中包括一个窄边冷却区间（1N，位于结晶器出口足辊处），九个宽面冷却区间，其中前三个宽面

7、冷却区（1I/O、2I/O、3I/O）范围内，内、外弧按总水量配水，其他几个区间范围内的内、外弧按比例独立调控配水。生产过程中，二级控制系统能够根据浇注条件和流线状态实时计算表面温度，并在此基础上进行铸坯目标温度反馈控制，调节各区水量，实现动态二冷控制过程。2过程控制系统硬件架构为保证系统连续稳定运行，采用两台IBM346服务器和IBMDS400磁盘阵列柜组成高可用性群集对外形成单一映像。其中一台服务器为工作机，另外一台为备用机，两机均连接在磁盘阵列柜上。正常情况下，磁盘阵列柜被工作机视为S:盘，备用机对其不

8、可见；当工作机故障或例行维护停机时，备机在10s内迅速启动在线控制程序，同时接管磁盘阵列柜，保证了过程控制系统的连续稳定运行。图2动态轻压下2级控制系统硬件结构二级过程控制系统通过以太网连接一级控制系统、三级生产控制系统和数据库。二级系统从轻压下一级服务器获取各扇型段液压缸实际值、液压缸动作频率、扇型段状态和各种报警信号；从流线WinCC服务器获取浇铸条件和流线状态，如拉速、浇铸温度、