一种多类型连铸结晶器浇注的柔性生产控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种多类型连铸结晶器浇注的柔性生产控制方法，该方法包含多类型结晶器设备信息传递规则和实现方法、钢种生产所需结晶器类型的规则与实现方法、不同类型结晶器生产钢种的工艺参数标准与控制实现方法、不同类型结晶器生产铸坯实绩的分类收集方法。该方法可以实现同台铸机不同流使用不同类型结晶器进行浇注生产，也可以实现同台铸机不同时间段采用不同类型结晶器进行浇注生产，还可以实现预留将来采用不同类型结晶器进行浇注生产和工艺参数优化的可能性，达到提高连铸坯质量和连铸机效率的效果。该方法涉及一种多类型连铸结晶器(如倒角结晶器、钻石结晶器、直角结晶器、多锥度结晶器等)同时或不同时生产浇注的柔性控制策略和方法。控制策略和方法。控制策略和方法。

【技术实现步骤摘要】
一种多类型连铸结晶器浇注的柔性生产控制系统


[0001]本专利技术涉及一种控制系统，具体涉及一种多类型连铸结晶器浇注的柔性生产控制系统，属于结晶器生产控制系统


技术介绍

[0002]连铸以其特有的高效、节能和易于实现生产过程的自动化而得到世界各国高度重视，获得了广泛应用。结晶器是连铸机的心脏，它对连铸坯质量与连铸机的效率影响较大。众所周知，包晶钢或铌钒硼等微合金化钢种，如果钢液中氮含量过高，将导致连铸坯出现角横裂缺陷的概率增高，影响产品质量的稳定和增加生产成本；老旧连铸机设备精度劣化，或者低成本生产钢水出现硫高锰低等情况，铸坯角横裂缺陷发生率也会显著增加；在当前低碳生产形势下，钢铁生产企业增加了钢水冶炼的废钢比，钢水中的氮含量增加较多，常规的连铸直角结晶器生产的铸坯多发角横裂缺陷。为减少铸坯角横裂缺陷，当前行业有多种方法，其中有采用倒角结晶器、钻石结晶器、多锥度结晶器等方法。
[0003]然而，采用倒角结晶器、钻石结晶器、多锥度结晶器等方法来生产连铸坯，对应的结晶器冷却水流量、结晶器窄面锥度、二冷水流量、拉速等与常规直角结晶器有很大区别，如果用错或不当设置对应工艺参数，将会产生批量的质量缺陷甚至漏钢等恶性生产事故。为防止这种情况出现，目前多类型结晶器浇注生产的工厂，通常在结晶器类型切换时需要大量的专业技术人员花大量的时间到现场停机修改和确认参数。另外，使用倒角结晶器、钻石结晶器、多锥度结晶器等来进行生产，对应工艺参数不同的生产厂需要进行长时间的对比试验才能确定和优化，因此同台铸机常常会出现奇偶流采用不同类型的结晶器进行浇注的情况；有些钢种如低碳钢、超低碳钢等需要更高的生产拉速以提高效率，并且该类钢种连铸坯不会产生角横裂缺陷，因此生产计划上需要不定期更换直角结晶器上线进行浇注。为此，为满足以上等不同场景下连铸生产要求，需要设计一种适用于多类型连铸结晶器(如倒角结晶器、钻石结晶器、直角结晶器、多锥度结晶器等)浇注的柔性生产控制方法，包含以下内容：(1)多类型结晶器设备信息传递规则和实现方法；(2)钢种生产所需结晶器类型的规则与实现方法；(3)不同类型结晶器生产钢种的工艺参数标准与控制实现方法；(4)不同类型结晶器生产铸坯实绩的分类收集方法。
[0004]CN201510846986的专利技术专利申请“一种倒角结晶器铸坯角部横裂纹的控制方法”，主要涉及一种倒角结晶器铸坯角部横裂纹的控制方法，包括：控制第一足辊、第二足辊、第三足辊及第四足辊上的喷嘴对铸坯的喷射角度为95
°
～110
°
，控制倒角结晶器窄面的一次冷却水的水流量为520～600L/min，没有提到多种类型结晶器如何混合或切换生产的柔性生产控制方法。《甘肃冶金》2002年12月第4期
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浅谈板坯连铸结晶器技术的最新发展
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钻石结晶器，提到一种钻石结晶器的控制板坯表面缺陷和减少结晶器摩擦力的效果，没有提到多种类型结晶器如何混合或切换生产的柔性生产控制方法。CN201710664979的专利技术专利申请“可生产超大断面异型坯或板坯的多流连铸机及生产方法”，主要提出一种生产不同形状铸坯的机械部件构成，没有提到控制上是如何实现的。CN202010161425的专利技术专利申请
“
生产异型坯的连铸机及生产方法”，主要提到铸机辊道采用立式布置替代弧形布置来实现异型坯的生产，没有提到多类型结晶器混合或交替切换生产的柔性生产控制方法。
[0005]由上述已经公开的技术方法和装置可以看出，其主要涉及的是一类结晶器浇注连铸坯实现的设备或工艺参数，没有提及不同类型结晶器(如倒角结晶器、钻石结晶器、直角结晶器、多锥度结晶器等)同时生产或切换生产的工艺控制方法，其主要集中点如下：(1)特定结晶器或铸机结构的优化设计以减少铸坯缺陷或提高效率；(2)特定形状连铸坯生产流程阐述；(3)特定连铸机生产部分关键工艺参数。因此，迫切的需要一种新的方案解决上述技术问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术正是针对现有技术中存在的问题，提供一种多类型连铸结晶器浇注的柔性生产控制系统，该技术方案为满足铸机采用多类型结晶器生产需求，基于炼钢厂现有L1、L2、L3计算机控制系统，创造性地设计了多类型结晶器混合或交替切换生产的柔性生产控制方法，避免了批量质量缺陷甚至漏钢等恶性生产事故的发生。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下，一种多类型连铸结晶器浇注的柔性生产控制系统，包括L1基础级计算机控制系统、L2过程级计算机控制系统、L3工艺管理级计算机控制系统，分别布置在不同的局域网当中。
[0008]炼钢厂L3工艺管理级计算机控制系统，主要包括五个模块，分别是生产计划管理模块、质量管理模块、物料跟踪与实绩管理模块、工器具管理模块、仓库管理，生产计划管理模块管理通常根据上级部门如制造部或销售部下达的铸坯生产任务进行细化分解成炉次冶炼计划和连铸浇注计划到相关熔炼炉和连铸机，主要包括生产钢种号、生产炉数、铸坯的规格如尺寸等，并下发到炼钢厂L2过程级计算机控制系统，质量管理模块主要对所生产钢种的制造方法标准进行规定，对连铸工序来讲通常规定具体钢种的中间包钢水成分标准、中间包钢水温度标准、一种类型结晶器的锥度标准、一种类型结晶器的冷却水标准、一种类型结晶器的铸机拉速标准等，并下发到炼钢厂L2过程级计算机控制系统，物料跟踪与实绩管理模块通常是收集L3自身的与L2传输过来的炉次冶炼和铸坯浇注实际参数和计划执行结果，可以用于生产质量与产量指标统计分析，通常只根据铸机现有的一种默认结晶器类型进行收集；工器具管理模块对于铸机来讲通常收集中间包、结晶器等相关信息如数量、状态、位置等，用于辅助支撑生产计划的实现，一般铸机只规定了一种结晶器类型的相关信息，并将部分信息传给L2。仓库管理模块对铸机来说，通常是指铸坯产品制造过程收集到的L3、L2系统内的参数、数量、位置、状态等，一般不标明结晶器类型。
[0009]炼钢厂L2过程级计算机控制系统，主要包括几个模块：接收炼钢厂L3工艺管理级计算机控制系统下发的生产计划、钢种制造标准信息；为实现冶炼炉和连铸机某一特功能来设计的复杂算法控制模型，如连铸机的二冷水控制模型、轻压下控制模型等，下发指令到炼钢厂L1基础级计算机控制系统执行；收集炼钢厂L1基础级计算机控制系统实际产品制造参数、数量、状态等信息；向炼钢厂L3工艺管理级计算机控制系统上传钢水冶炼和铸机浇注实绩数据；
[0010]炼钢厂L1基础级计算机控制系统，通常采用PLC逻辑程序直接控制电气元件的执行机构动作，设计有简单的优化或冗错算法以提高执行动作的可靠性。一般铸机只设计一
种结晶器类型的控制，可以直接人工设定或接受L2系统下发的冷却水量、结晶器锥度、拉速等关键参数。上面是以三个不同局域网上的炼钢厂L1、L2、L3计算机控制系统为样板，但不限于以以上功能，通常对铸机来说只规定了一种类型结晶器的生产控制方法，本专利技术为满足铸机采用多类型结晶器生产需求，基于炼钢厂现有L1、L2、L3计算机控制系统，创造本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多类型连铸结晶器浇注的柔性生产控制系统，其特征在于，包括L1基础级计算机控制系统、L2过程级计算机控制系统、L3工艺管理级计算机控制系统，分别布置在不同的局域网当中。2.根据权利要求1所述的多类型连铸结晶器浇注的柔性生产控制系统，其特征在于，炼钢厂L3工艺管理级计算机控制系统，主要包括五个模块，分别是生产计划管理模块、质量管理模块、物料跟踪与实绩管理模块、工器具管理模块、仓库管理，生产计划管理模块管理通常根据上级部门下达的铸坯生产任务进行细化分解成炉次冶炼计划和连铸浇注计划到相关熔炼炉和连铸机，主要包括生产钢种号、生产炉数、铸坯的规格如尺寸，并下发到炼钢厂L2过程级计算机控制系统，质量管理模块主要对所生产钢种的制造方法标准进行规定，对连铸工序来讲通常规定具体钢种的中间包钢水成分标准、中间包钢水温度标准、一种类型结晶器的锥度标准、一种类型结晶器的冷却水标准、一种类型结晶器的铸机拉速标准等，并下发到炼钢厂L2过程级计算机控制系统，物料跟踪与实绩管理模块是收集L3自身的与L2传输过来的炉次冶炼和铸坯浇注实际参数和计划执行结果，用于生产质量与产量指标统计分析，通常只根据铸机现有的一种默认结晶器类型进行收集；工器具管理模块对于铸机来讲通常收集中间包、结晶器等相关信息如数量、状态、位置，用于辅助支撑生产计划的实现，仓库管理模块对铸机来说，通常是指铸坯产品制造过程收集到的L3、L2系统内的参数、数量、位置、状态；炼钢厂L2过程级计算机控制系统，主要包括几个模块：接收炼钢厂L3工艺管理级计算机控制系统下发的生产计划、钢种制造标准信息；为实现冶炼炉和连铸机某一特功能来设计的复杂算法控制模型，下发指令到炼钢厂L1基础级计算机控制系统执行；收集炼钢厂L1基础级计算机控制系统实际产品制造参数、数量、状态信息；向炼钢厂L3工艺管理级计算机控制系统上传钢水冶炼和铸机浇注实绩数据；炼钢厂L1基础级计算机控制系统，通常采用PLC逻辑程序直接控制电气元件的执行机构动作，设计有简单的优化或冗错算法以提高执行动作的可靠性。3.多类型连铸结晶器浇注的柔性生产控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1：多类型结晶器设备信息传递规则和实现方法；步骤2：钢种生产所需结晶器类型的规则与实现方法；步骤3：不同类型结晶器生产钢种的工艺参数标准与控制实现方法；步骤4：不同类型结晶器生产铸坯实绩的分类收集方法。4.根据权利要求3所述的多类型连铸结晶器浇注的柔性生产控制方法，其特征在于，步骤1:多类型结晶器设备信息传递规则和实现方法，具体如下，对于常规板坯连铸机，倒角结晶器特征是窄面铜板带有倒角面，直角结晶器特征是窄面铜板是平直面，在结晶器离线准备区域，对所有结...

【专利技术属性】
技术研发人员：江中块，田建良，陈开义，王刚，苏瑞先，王恩龙，张敏，张发斌，
申请(专利权)人：上海梅山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：