專利名稱：板坯連鑄二次冷卻控制系統(tǒng)與方法
技術領域：
本發(fā)明涉及冶金自動化領域，尤其涉及一種控制板坯連鑄二次冷卻噴水量的系統(tǒng)與方法。
背景技術：
在鋼鐵企業(yè)的連鑄生產(chǎn)過程中，二次冷卻是獲得優(yōu)質(zhì)鑄坯、提高連鑄效率至關重要的環(huán)節(jié)。連鑄機二次冷卻區(qū)鑄坯所散失的熱量占鑄坯在凝固過程中散失總熱量的60%左右，它直接影響鑄坯的質(zhì)量和產(chǎn)量，鑄坯從結(jié)晶器拉出后，凝固殼較薄，內(nèi)部還是液芯的，需要在二次冷卻區(qū)繼續(xù)冷卻，使之完全凝固。冷卻要均勻，才能獲得質(zhì)量良好的鑄坯，同時要保持盡可能高的拉速，以獲得高的產(chǎn)量?，F(xiàn)代連鑄機均采用氣水冷卻，把整個二冷卻分成若干段，每個段又劃分為若干冷卻回路，冷卻水在具有一定壓力的空氣作用下霧化，噴灑在鑄坯表面達到冷卻目的。目前，二次冷卻噴水量的控制以人工控制和比例控制為主。人工控制依賴于操作經(jīng)驗，開澆前根據(jù)鋼種設定二冷總水量和各冷卻段的水量，澆鑄過程中由操作工根據(jù)觀察對水量進行調(diào)整。比例控制按照與拉速的比例關系控制確定各冷卻段的水量。這兩種方法受操作水平、人為等外界干擾因素的影響較大，使得鑄坯的質(zhì)量難以保證。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種板坯連鑄二次冷卻控制系統(tǒng)與方法，實現(xiàn)坯連鑄二次冷卻的全程自動控制，降低工人勞動強度，提高連鑄生產(chǎn)的質(zhì)量和效率，為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種板坯連鑄二次冷卻控制系統(tǒng)，其特征在于， 包括數(shù)據(jù)采集模塊、生產(chǎn)跟蹤模塊、模型控制模塊和發(fā)送模塊；所述數(shù)據(jù)采集模塊，用于從生產(chǎn)基礎自動化系統(tǒng)讀取實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)，發(fā)送到所述生產(chǎn)跟蹤模塊，所述生產(chǎn)跟蹤模塊，用于分析實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)，以事件消息的方式向所述模型控制模塊發(fā)送事件消息；所述模型控制模塊，用于根據(jù)所述事件消息計算和設定各個冷卻回路的配水量，所述發(fā)送模塊，用于讀取所述模型控制模塊設定的各個冷卻回路的配水量信息， 發(fā)送到生產(chǎn)基礎自動化系統(tǒng)；生產(chǎn)基礎自動化系統(tǒng)按所述配水量信息控制現(xiàn)場各個噴水設施噴水。所述模型控制模塊，包括基本水表，所述基本水表包括若干個參考配水量，每個參考配水量分別對應不同的結(jié)晶器厚度、鋼種和參考澆鑄速度，所述參考配水量為本領域技術人員綜合考慮結(jié)晶器厚度、鋼種和參考澆鑄速度經(jīng)驗值的因素，所得到的經(jīng)驗值；所述模型控制模塊，根據(jù)所述事件消息中包括的結(jié)晶器厚度、鋼種和設定澆鑄速度，在所述基本水表種選擇與事件消息包括的結(jié)晶器厚度、鋼種相同、參考澆鑄速度與所述設定澆鑄速度匹配的參考配水量，設定冷卻回路的配水量。所述設定澆鑄速度為生產(chǎn)基礎自動化系統(tǒng)設置的二冷段結(jié)晶器的拉速。
所述事件消息中還包括實時澆鑄速度，所述模型控制模塊，還用于在所述基本水表中選擇與事件消息包括的結(jié)晶器厚度、鋼種相同、參考澆鑄速度與所述實時澆鑄速度匹配的參考配水量，設定冷卻回路的配水量。所述實時澆鑄速度為結(jié)晶器的瞬時運動速度。在結(jié)晶器具有加速度、非勻速運動的工況下，所述實時澆鑄速度不等于所述設定澆鑄速度。本發(fā)明還提供上述板坯連鑄二次冷卻控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括以下步驟所述數(shù)據(jù)采集模塊從生產(chǎn)基礎自動化系統(tǒng)讀取實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)，發(fā)送到所述生產(chǎn)跟蹤模塊，所述生產(chǎn)跟蹤模塊，用于分析實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)，以事件消息的方式向所述模型控制模塊發(fā)送事件消息；所述模型控制模塊，根據(jù)所述事件消息計算和設定各個冷卻回路的配水量，所述發(fā)送模塊讀取所述模型控制模塊設定的各個冷卻回路的配水量信息，發(fā)送到生產(chǎn)基礎自動化系統(tǒng)；生產(chǎn)基礎自動化系統(tǒng)按所述配水量信息控制現(xiàn)場各個噴水設施噴水。優(yōu)選的，所述模型控制模塊根據(jù)所述事件消息中包括的結(jié)晶器厚度、鋼種和設定澆鑄速度，在所述基本水表種選擇與事件消息包括的結(jié)晶器厚度、鋼種相同、參考澆鑄速度與所述設定澆鑄速度匹配的參考配水量，設定冷卻回路的配水量。進一步優(yōu)化的，所述事件消息中還包括實時澆鑄速度，所述模型控制模塊在所述基本水表中選擇與事件消息包括的結(jié)晶器厚度、鋼種相同、參考澆鑄速度與所述實時澆鑄速度匹配的參考配水量，設定冷卻回路的配水量。更進一步優(yōu)化的，所述模型控制模塊根據(jù)所述設定澆鑄速度和實時澆鑄速度，計算綜合澆鑄速度，在所述基本水表中選擇與事件消息包括的結(jié)晶器厚度、鋼種相同、參考澆鑄速度與所述綜合澆鑄速度匹配的參考配水量，設定冷卻回路的配水量。所述綜合澆鑄速度=設定澆鑄速度秘+α-Κ)*實時澆鑄速度，其中K為權重系數(shù)， 0 < K < 1。所述參考澆鑄速度與設定澆鑄速度、實時澆鑄速度和所述綜合澆鑄速度匹配的方式為線性插值法。本發(fā)明通過實時讀取PLC數(shù)據(jù)對連鑄生產(chǎn)過程進行跟蹤，啟動模型計算不同澆鑄狀態(tài)下二冷區(qū)各回路的噴水量，然后將設定值發(fā)送給基礎自動化系統(tǒng)執(zhí)行，實現(xiàn)了通過計算機全程自動控制連鑄二次冷卻的目的。本發(fā)明方法具有跟蹤準確、控制精確的優(yōu)點，實現(xiàn)了板坯連鑄二次冷卻的全程自動控制，滿足了現(xiàn)場生產(chǎn)的控制需求，既降低了工人勞動強度，又提高了連鑄生產(chǎn)的質(zhì)量和效率，具有明顯的經(jīng)濟效益。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明的技術方案作進一步具體說明。圖1為本發(fā)明連鑄二冷水控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖2為連鑄生產(chǎn)跟蹤流程圖。圖3為二冷水模型計算流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明方法的原理為鑄機處于穩(wěn)定狀態(tài)(指恒定拉速)下的噴水量由用戶來定義，被定義的水表稱為基本水表，如表1所示?？刂颇Ｐ桶褟某鼋Y(jié)晶器到離開二冷區(qū)的鑄流劃分為若干長度相等(例如100mm)的冷卻片斷，冷卻片斷分別對應不同的冷卻回路。鑄流在鑄機上運動的一個監(jiān)控周期(例如k)內(nèi)，某個冷卻片斷移動的距離可以被檢測到，通過距離和時間就可以計算該冷卻片斷的動態(tài)速度，即實時澆鑄速度。根據(jù)實時澆鑄速度，以基本水表為參考，通過線性插值就可以計算該冷卻回路的配水量?；舅碛晒に嚾藛T定義，可以按照結(jié)晶器厚度和鋼種分組進行分類。如果連鑄機有N種厚度規(guī)格，鋼種分為M組，就應該定義N*M個基本水表。二冷水的配水量與鋼水的碳含量有密切的關系，因此，可按含碳量將鋼種劃分為超低碳、低碳、中碳、高碳等組別，這是一種鋼種分類方法，當然也可以按照鋼水冷卻凝固的其他特征進行分組。表1給出了某鑄機在結(jié)晶器厚度為230mm，高碳鋼(HC)的基本水表。表1 基本水表
權利要求
1.一種板坯連鑄二次冷卻控制系統(tǒng)，其特征在于，包括數(shù)據(jù)采集模塊、生產(chǎn)跟蹤模塊、 模型控制模塊和發(fā)送模塊；所述數(shù)據(jù)采集模塊，用于從生產(chǎn)基礎自動化系統(tǒng)讀取實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)，發(fā)送到所述生產(chǎn)跟蹤模塊，所述生產(chǎn)跟蹤模塊，用于分析實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)，以事件消息的方式向所述模型控制模塊發(fā)送事件消息；所述模型控制模塊，用于根據(jù)所述事件消息計算和設定各個冷卻回路的配水量，所述發(fā)送模塊，用于讀取所述模型控制模塊設定的各個冷卻回路的配水量信息，發(fā)送到生產(chǎn)基礎自動化系統(tǒng)；生產(chǎn)基礎自動化系統(tǒng)按所述配水量信息控制現(xiàn)場各個噴水設施噴水。
2.根據(jù)權利要求1所述的板坯連鑄二次冷卻控制系統(tǒng)，其特征在于，所述模型控制模塊包括基本水表，所述基本水表包括若干個參考配水量，每個參考配水量分別對應不同的結(jié)晶器厚度、鋼種和參考澆鑄速度；所述模型控制模塊，用于根據(jù)所述事件消息中包括的結(jié)晶器厚度、鋼種和設定澆鑄速度，在所述基本水表種選擇與事件消息包括的結(jié)晶器厚度、鋼種相同、參考澆鑄速度與所述設定澆鑄速度匹配的參考配水量，設定冷卻回路的配水量；所述設定澆鑄速度為生產(chǎn)基礎自動化系統(tǒng)設置的二冷段結(jié)晶器的拉速。
3.根據(jù)權利要求2所述的板坯連鑄二次冷卻控制系統(tǒng)，其特征在于，所述事件消息中還包括實時澆鑄速度，所述實時澆鑄速度為結(jié)晶器的瞬時運動速度；所述模型控制模塊，還用于在所述基本水表中選擇與事件消息包括的結(jié)晶器厚度、鋼種相同、參考澆鑄速度與所述實時澆鑄速度匹配的參考配水量，設定冷卻回路的配水量。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的板坯連鑄二次冷卻控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括以下步驟所述數(shù)據(jù)采集模塊從生產(chǎn)基礎自動化系統(tǒng)讀取實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)，發(fā)送到所述生產(chǎn)跟蹤模塊，所述生產(chǎn)跟蹤模塊，用于分析實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)，以事件消息的方式向所述模型控制模塊發(fā)送事件消息；所述模型控制模塊，根據(jù)所述事件消息計算和設定各個冷卻回路的配水量，所述發(fā)送模塊讀取所述模型控制模塊設定的各個冷卻回路的配水量信息，發(fā)送到生產(chǎn)基礎自動化系統(tǒng)；生產(chǎn)基礎自動化系統(tǒng)按所述配水量信息控制現(xiàn)場各個噴水設施噴水。
5.根據(jù)權利要求4所述板坯連鑄二次冷卻控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述模型控制模塊根據(jù)所述事件消息中包括的結(jié)晶器厚度、鋼種和設定澆鑄速度，在所述基本水表種選擇與事件消息包括的結(jié)晶器厚度、鋼種相同、參考澆鑄速度與所述設定澆鑄速度匹配的參考配水量，設定冷卻回路的配水量。
6.根據(jù)權利要求5所述板坯連鑄二次冷卻控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述事件消息中還包括實時澆鑄速度，所述模型控制模塊在所述基本水表中選擇與事件消息包括的結(jié)晶器厚度、鋼種相同、參考澆鑄速度與所述實時澆鑄速度匹配的參考配水量，設定冷卻回路的配水量。
7.根據(jù)權利要求6所述板坯連鑄二次冷卻控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述模型控制模塊根據(jù)所述設定澆鑄速度和實時澆鑄速度，計算綜合澆鑄速度，在所述基本水表中選擇與事件消息包括的結(jié)晶器厚度、鋼種相同、參考澆鑄速度與所述綜合澆鑄速度匹配的參考配水量，設定冷卻回路的配水量；所述綜合澆鑄速度=設定澆鑄速度秘+ (I-K)*實時澆鑄速度，其中K為權重系數(shù)，0<K<1。
8.根據(jù)權利要求7所述板坯連鑄二次冷卻控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述參考澆鑄速度與設定澆鑄速度、實時澆鑄速度和所述綜合澆鑄速度匹配的方式為線性插值法。
全文摘要
本發(fā)明涉及板坯連鑄二次冷卻控制系統(tǒng)與方法，通過實時讀取PLC數(shù)據(jù)對連鑄生產(chǎn)過程進行跟蹤，啟動模型計算不同澆鑄狀態(tài)下二冷區(qū)各回路的噴水量，然后將設定值發(fā)送給基礎自動化系統(tǒng)執(zhí)行，實現(xiàn)了通過計算機全程自動控制連鑄二次冷卻的目的。本發(fā)明方法具有跟蹤準確、控制精確的優(yōu)點，實現(xiàn)了板坯連鑄二次冷卻的全程自動控制，滿足了現(xiàn)場生產(chǎn)的控制需求，既降低了工人勞動強度，又提高了連鑄生產(chǎn)的質(zhì)量和效率，具有明顯的經(jīng)濟效益。
文檔編號B22D11/124GK102416456SQ20111041965
公開日2012年4月18日 申請日期2011年12月14日 優(yōu)先權日2011年12月14日
發(fā)明者汪衛(wèi), 陳中華, 陳李軍 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司