一种连铸结晶器吹氩自动控制方法技术

一种连铸结晶器吹氩自动控制方法，其采用连铸吹氩系统包括包含有可编程序逻辑控制器PLC和通讯端口的氩气控制单元，及接收连铸基础自动化系统发送指令的连铸结晶器吹氩集成系统；连铸基础自动化系统发送包括中间包预热、连铸自动开浇、中间包吨位、流拉速等信息；各吹氩集成系统将检测的实际氩气流量值、压力值和背压值通过氩气控制单元上传至连铸基础自动化系统；根据连铸生产特性，将吹氩与连铸生产各个环节连锁调用的自动控制、吹氩实绩与板坯生产实绩的关联信息，在各个连铸生产环节、特别是非稳态浇注状态下能自动调用特定的氩气配方，以达到提高结晶器液面控制稳定度，控制结晶器弯月面流动速度，减少铸坯夹杂缺陷和防止异常扩大的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及连铸工艺，特别涉及，用于从连铸中间包到结晶器浇注通道进行自动化、定量化控制，确保在连铸生产各个环节中吹氩的合理性，防止不合理吹氩造成吸气、钢水二次氧化、通道结堵、结晶器钢液面异常翻动等并造成铸坯夹渣或粘结。
技术介绍
板坯连铸生产过程中，从中间包到结晶器钢液面的这段浇注通道并不是充满了钢水，吹氩的作用主要有填充浇注通道的空隙，防止通道空隙造成的负压吸气现象，防止钢水的二次氧化和浇注通道的结堵；同时，合理的吹氩可以促进结晶器流场的均匀，促进夹杂物的上浮和结晶器弯月面的热交换，从而达到促进保护渣熔融层的形成和流动，提高钢水的纯净度和防止板坯表面的夹渣缺陷的目的；另外，吹氩通道不同氩气的流量、压力控制还有矫正结晶器偏流的作用，而不合理的吹氩方式也是造成结晶器弯月面流动速度过大，液面异常翻动并造成铸坯夹渣和皮下气泡、夹杂缺陷的原因。 从中间包到结晶器的吹氩控制点一般有塞棒吹氩、上水口吹氩、滑板吹氩、浸入式水口吹氩、浸入式水口氩封、滑板氩封等多种，不同的板坯连铸机从中间包到结晶器之间的结构设计，特别是结晶器控流方式和浸入式水口设计，其吹氩功能的设定和实际需要各不相同，大部分铸机采用了几种吹氩的组合形式。 在控流方式方面，用塞棒控流的铸机其结晶器吹氩总量相对较小，而用滑板控流的铸机吹氩量相对较大；在浸入式水口设计方面，因水口的浸入深度，吐出孔的角度、底部形状设计等对结晶器弯月面的流动速度的影响很大，加上各种铸机结晶器宽度、厚度和浇注速度方面的变化，使氩气控制复杂程度很高；同一种浸入式水口所对应的结晶器宽厚比和拉速范围越广，氩气控制的难度越大。另外，浇注通道中耐材吹氩结构的设计也与吹氩量有着非常密切的关系。在其它条件均稳定一致或无法随机变更的情况下，氩气的大小往往是决定结晶器弯月面流动速度的唯一可控因素。 传统的连铸机结晶器吹氩都是人工控制的。板坯连铸机虽然设置各有不同，包括结晶器的宽厚比、拉速控制范围、浸入式水口设计、控流方式各有不同，每种机型的氩气控制要求也不同，氩气的控制均完全采用了人工调整的方式，操作工凭经验调整氩气的压力和流量，很难进行定量化控制，故每种机型、每个操作工生产的板坯的表面质量(主要是表面夹渣和气泡、夹杂缺陷发生率)也各不相同。 随着对连铸坯质量的要求越来越高，以及连铸自动化、无人化的要求，除了降低劳动强度外，更重要的目的是减少人为干预对产品质量稳定性的干扰。因此，自动化设计日益成为国内外连铸竞相发展的目标，通过无人化、自动化浇注，可以在常规作业过程中，将操作控制缺陷这一对连铸生产、质量的干扰最常见也是最隐性的问题逐渐解决掉。也是在这种情况下，各种连铸结晶器吹氩自动化控制设备不断被应用到生产实践中。 国外的连铸结晶器吹氩自动化控制技术更为注重的是计量的准确性，这种设计在生产相对稳定，自动化程度较高，并在如结晶器电磁搅拌等其它相关技术配合下，采用小氩气量控制的产线上取得了较好的实际效果；但在氩气使用量相对较大，浇注断面、钢种、浇注速度变化频繁等复杂的生产控制条件下，这种吹氩控制方式无法满足实际需求，也需要通过人工进行干预。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，根据连铸生产特性，将吹氩与连铸生产各个环节连锁调用的自动控制方法、吹氩实绩与板坯生产实绩的关联信息(便于查对异常板坯发生时的氩气控制状态)，在各个连铸生产环节、特别是非稳态浇注状态下能自动调用特定的氩气配方，以达到提高结晶器液面控制稳定度，控制结晶器弯月面流动速度，减少铸坯夹杂缺陷和防止异常扩大的目的。 为达到上述目的，本专利技术的技术方案是: ，其采用连铸吹氩系统包括包含有可编程序逻辑控制器PLC和通讯端口的氩气控制单元，及接收连铸基础自动化系统发送指令的连铸结晶器吹氩集成系统；连铸基础自动化系统发送包括中间包预热信息、连铸自动开浇信息、中间包吨位信息、流拉速信息；各连铸结晶器吹氩集成系统所检测的实际氩气流量值、压力值和背压值通过氩气控制单元收集后上传至连铸基础自动化系统数据库。 连铸结晶器吹氩集成系统是氩气执行单元，每个系统设有两个以上氩气入口管道，在每个吹氩入口管道上设置手动切断阀、氩气入口压力表、过滤干燥调压阀、氩气入口流量表；每个氩气入口管道分成组共四个支路；每个氩气入口管道的四个支路中，每两个支路为一组，其中的一个支路为自动控制支路，其上设一个用于自动检测并控制氩气的流量的质量流量控制器；另一个支路为手动控制支路，其上依次设一个流量限制阀、一个手动调节阀、一个质量流量检测器，该两个支路最后又汇聚成一个氩气出口管道，每个氩气出口管道分别与中间包上的从中间包到结晶器的浇注通道上的上水口、滑板、浸入式水口、氩封各个吹氩用户点相连接；每个氩气出口管道上设有出口流量计，用于质量流量检测器和质量流量控制器调零或检修的出口支管切断阀；每个吹氩集成系统设有一个可编程序逻辑控制器PLC，收集、上传该工位每个氩气入口管道压力和支路上的氩气背压值和流量值到吹氩控制单元，并执行由吹氩控制单元或吹氩集成系统的氩气配方指令或手动氩气流量控制指令。 中间包开浇时，当某一个结晶器流选择了自动开浇方式，由连铸基础自动化系统将连铸自动开浇信息发给氩气控制单元，氩气控制单元发指令给对应流的连铸结晶器吹氩集成系统的可编程序逻辑控制器PLC执行氩气配方一，即上水口氩气流量4L/min?12L/min、滑板気气流量4L/min?8L/min、浸入式水口流量O?8L/min、lS封流量50L/min?100L/min ； 当自动开烧过程中铸机的拉速0.4m/min?0.6m/min时，由连铸基础自动化系统发流拉速信息给氩气控制单元，由氩气控制单元发指令给对应流的吹氩集成系统中可编程序逻辑控制器PLC执行氩气配方二，即上水口氩气流量8L/min?12L/min、滑板氩气流量6L/min ?10L/min、浸入式水口流量 O ?2L/min、lS封流量 50L/min ?100L/min。 当自动开浇结束，铸流拉速上升到设定目标速度后，由连铸基础自动化系统发自动开浇结束指令给氩气控制单元，由氩气控制单元发指令给对应流的吹氩集成系统中可编程序逻辑控制器PLC执行氩气配方三，即上水口氩气流量4L/min?10L/min、滑板氩气流量4L/min ?6L/min、浸入式水口流量 O ?10L/min、lS封流量 50L/min ?100L/min。 在正常浇注过程中，当中间包吨位下降到目标设定吨位值的60?80%后即大包更换或正常终浇作业，由连铸基础自动化系统将中间包吨位信息发给氩气控制单元，氩气控制单元发指令给对应流的吹氩集成系统中可编程序逻辑控制器PLC，上水口氩气流量在原有的基础上降低5%?30%、滑板氩气流量在原有的基础上降低5%?20%，浸入式水口和氩封流量不变；当中间包吨位恢复正常后，再由连铸基础自动化系统将中间包吨位信息发给氩气控制单元，氩气控制单元发指令给对应流的吹氩集成系统中可编程序逻辑控制器PLC恢复到原有的氩气流量配方，即氩气配方三； 当由于某些因素导致某个铸流急降速到目标设定拉速值80%以下时，由连铸基础自动化系统将流拉速信息发给氩气控制单元，氩气控制单元发指令给对应流的吹氩集成系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连铸结晶器吹氩自动控制方法，其采用连铸吹氩系统包括包含有可编程序逻辑控制器PLC和通讯端口的氩气控制单元，及接收连铸基础自动化系统发送指令的连铸结晶器吹氩集成系统；连铸基础自动化系统发送包括中间包预热信息、连铸自动开浇信息、中间包吨位信息、流拉速信息；各连铸结晶器吹氩集成系统所检测的实际氩气流量值、压力值和背压值通过氩气控制单元收集后上传至连铸基础自动化系统数据库；连铸结晶器吹氩集成系统是氩气执行单元，每个系统设有两个以上氩气入口管道，在每个吹氩入口管道上设置手动切断阀、氩气入口压力表、过滤干燥调压阀、氩气入口流量表；每个氩气入口管道分成组共四个支路；每个氩气入口管道的四个支路中，每两个支路为一组，其中的一个支路为自动控制支路，其上设一个用于自动检测并控制氩气的流量的质量流量控制器；另一个支路为手动控制支路，其上依次设一个流量限制阀、一个手动调节阀、一个质量流量检测器，该两个支路最后又汇聚成一个氩气出口管道，每个氩气出口管道分别与中间包上的从中间包到结晶器的浇注通道上的上水口、滑板、浸入式水口、氩封各个吹氩用户点相连接；每个氩气出口管道上设有出口流量计，用于质量流量检测器和质量流量控制器调零或检修的出口支管切断阀；每个吹氩集成系统设有一个可编程序逻辑控制器PLC，收集、上传该工位每个氩气入口管道压力和支路上的氩气背压值和流量值到吹氩控制单元，并执行由吹氩控制单元或吹氩集成系统的氩气配方指令或手动氩气流量控制指令；中间包开浇时，当某一个结晶器流选择了自动开浇方式，由连铸基础自动化系统将连铸自动开浇信息发给氩气控制单元，氩气控制单元发指令给对应流的连铸结晶器吹氩集成系统的可编程序逻辑控制器PLC执行氩气配方一，即上水口氩气流量4L/min～12L/min、滑板氩气流量4L/min～8L/min、浸入式水口流量0～8L/min、氩封流量50L/min～100L/min；当自动开浇过程中铸机的拉速0.4m/min～0.6m/min时，由连铸基础自动化系统发流拉速信息给氩气控制单元，由氩气控制单元发指令给对应流的吹氩集成系统中可编程序逻辑控制器PLC执行氩气配方二，即上水口氩气流量8L/min～12L/min、滑板氩气流量6L/min～10L/min、浸入式水口流量0～2L/min、氩封流量50L/min～100L/min；当自动开浇结束，铸流拉速上升到设定目标速度后，由连铸基础自动化系统发自动开浇结束指令给氩气控制单元，由氩气控制单元发指令给对应流的吹氩集成系统中可编程序逻辑控制器PLC执行氩气配方三，即上水口氩气流量4L/min～10L/min、滑板氩气流量4L/min～6L/min、浸入式水口流量0～10L/min、氩封流量50L/min～100L/min；在正常浇注过程中，当中间包吨位下降到目标设定吨位值的60～80％后即大包更换或正常终浇作业，由连铸基础自动化系统将中间包吨位信息发给氩气控制单元，氩气控制单元发指令给对应流的吹氩集成系统中可编程序逻辑控制器PLC，上水口氩气流量在原有的基础上降低5％～30％、滑板氩气流量在原有的基础上降低5％～20％，浸入式水口和氩封流量不变；当中间包吨位恢复正常后，再由连铸基础自动化系统将中间包吨位信息发给氩气控制单元，氩气控制单元发指令给对应流的吹氩集成系统中可编程序逻辑控制器PLC恢复到原有的氩气流量配方，即氩气配方三；当由于某些因素导致某个铸流急降速到目标设定拉速值80％以下时，由连铸基础自动化系统将流拉速信息发给氩气控制单元，氩气控制单元发指令给对应流的吹氩集成系统中可编程序逻辑控制器PLC执行氩气配方四，即上水口氩气流量20L/min～30L/min、滑板氩气流量10L/min～15L/min、浸入式水口流量0～15L/min、氩封流量50L/min～100L/min；当一个中间包浇注结束并离开结晶器浇注位置时，由连铸基础自动化系统发中间包离开浇注位信息给氩气控制单元，氩气控制单元发指令给对应流的吹氩集成系统中可编程序逻辑控制器PLC执行氩气配方五，即关闭该流吹氩集成系统中所有吹氩出口管道，同时，该流的吹氩集成系统中可编程序逻辑控制器PLC内的所有氩气配方自动复归到初始设定值，以备下次浇注调用；当中间包车在预热位置开始预热时，由连铸基础自动化系统将中间包预热信息发送给氩气控制单元，氩气控制单元发指令给吹氩集成系统中可编程序逻辑控制器PLC执行氩气配方六，即上水口氩气流量2L/min～4L/min、滑板氩气流量1L/min～2L/min、浸入式水口流量0L/min、氩封流量0L/min；在吹氩控制单元或吹氩集成系统中可编程序逻辑控制器PLC无法正常开启的情况下，用吹氩集成系统中的手动控制支路的手动调节阀调节氩气，实施应急性吹氩作业。...

【技术特征摘要】
1.一种连铸结晶器吹氩自动控制方法，其采用连铸吹氩系统包括包含有可编程序逻辑控制器PLC和通讯端口的氩气控制单元，及接收连铸基础自动化系统发送指令的连铸结晶器吹氩集成系统；连铸基础自动化系统发送包括中间包预热信息、连铸自动开浇信息、中间包吨位信息、流拉速信息；各连铸结晶器吹氩集成系统所检测的实际氩气流量值、压力值和背压值通过氩气控制单元收集后上传至连铸基础自动化系统数据库； 连铸结晶器吹氩集成系统是氩气执行单元，每个系统设有两个以上氩气入口管道，在每个吹氩入口管道上设置手动切断阀、氩气入口压力表、过滤干燥调压阀、氩气入口流量表；每个氩气入口管道分成组共四个支路；每个氩气入口管道的四个支路中，每两个支路为一组，其中的一个支路为自动控制支路，其上设一个用于自动检测并控制氩气的流量的质量流量控制器；另一个支路为手动控制支路，其上依次设一个流量限制阀、一个手动调节阀、一个质量流量检测器，该两个支路最后又汇聚成一个氩气出口管道，每个氩气出口管道分别与中间包上的从中间包到结晶器的浇注通道上的上水口、滑板、浸入式水口、氩封各个吹氩用户点相连接；每个氩气出口管道上设有出口流量计，用于质量流量检测器和质量流量控制器调零或检修的出口支管切断阀；每个吹氩集成系统设有一个可编程序逻辑控制器PLC，收集、上传该工位每个氩气入口管道压力和支路上的氩气背压值和流量值到吹氩控制单元，并执行由吹氩控制单元或吹氩集成系统的氩气配方指令或手动氩气流量控制指令；中间包开浇时，当某一个结晶器流选择了自动开浇方式，由连铸基础自动化系统将连铸自动开浇信息发给氩气控制单元，氩气控制单元发指令给对应流的连铸结晶器吹氩集成系统的可编程序逻辑控制器PLC执行氩气配方一，即上水口氩气流量4L/min?12L/min、滑板IS气流量4L/min?8L/min、浸入式水口流量O?8L/min、lS封流量50L/min?10L/min ； 当自动开烧过程中铸机的拉速0.4m/min?0.6m/min时，由连铸基础自动化系统发流拉速信息给氩气控制单元，由氩气控制单元发指令给对应流的吹氩集成系统中可编程序逻辑控制器PLC执行氩气配方二，即上水口氩气流量8L/min?12L/min、滑板氩气流量6L/min ?10L/min、浸入式水 口流量 O ?2L/min、lS封流量 50L/min ?100L/min ； 当自动开浇结束，铸流拉速上升到设...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建华，张菊华，刘国强，陈小吉，邱晓丹，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，上海中冶横天自动化工程有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31