鞍钢第一炼钢厂2号方坯连铸机穿引锭杆过程的动态分析

　 关键词: 连铸机 引锭杆 动态参数 调试

1 前言

　 穿引锭杆控制装置是连铸机主要的控制系统。鞍钢新轧钢公司第一炼钢厂2号方坯连铸机在技术改造工程中引进了20世纪90年代末期国外较先进的液压和传动为一体的综合性引锭杆控制工艺，并在1号方坯铸机调试成功的基础上又做了一些技术改进。其中，PLC硬件采用美国AB公司PLC一5/40C系统，与其它控制站一起组成以态网。该引锭杆装置具有控制工艺先进、设计布局合理、运行方式稳定以及适用性强等特点。

2 穿引锭杆控制装置的组成和工作原理

　 鞍钢新轧钢公司第一炼钢厂2号方坯连铸穿引锭杆控制装置是连铸机的主要控制系统之一，它由摆入、摆出控制单元，辊道控制系统，测距检测定位系统，拉矫机控制系统和液压控制系统组成。其工作过程如下：连铸机在穿引锭杆控制状态下，摆入、摆出控制单元把引锭杆摆入控制辊道，延时5s后，控制辊道以24m/min的速度向铸机方向运行。当引锭杆头部第一测距孔和光电测距仪相交时，发出测距信号，计算机接收、处理后变为输出信号，控制1、2、3组变频辊道减速，以4m/min的速度向铸机内运行。当引锭杆测距7050mm的第3孔通过光电测距仪时，发出测距信号送入计算机内，处理后变为输出信号，控制1、2、3组变频辊道停止转动，使引锭杆在向铸机运行过程中，由辊道向前推动转变为拉矫机压下和反方向传动控制，继续向铸机内运行。经过2s延时，4号拉矫机液压控制系统工作，以20MPa的冷坯压力压下，拉矫机传动系统开始运行，以4m/min的速度反转。当引锭杆测距8450mm的第4孔对准光电测距仪，引锭杆头部超出4号拉矫机中心2530mm时，4号拉矫机编码器开始测长，将2530mm定位测距准确地送入计算机。当4号拉矫机编码器测出的长度值为2530 570 100=3200mm时，编码器发出指令，3号拉矫机以20MPa的冷坯压力压下，同时，启动3号拉矫机传动系统，以4m/min速度反转，继续将引锭杆送往铸机。在3、4号拉矫机共同反转穿引锭杆进程中，当4号拉矫机编码器测出的长度值为2530 570 100 3200=6400mm，3号拉矫机编码器测出值为3200mm时，3、4号拉矫机编码器同时发出控制指令，2号拉矫机以20MPa的冷坯压力压下，同时2号拉矫机的传动系统以4m/min的速度与3、4号拉矫机同时反转，共同把引锭杆送入铸机，继续穿引锭杆。当4号拉矫机编码器测出的长度值为2530 570 100 3200 3200=9600mm，同时3号拉矫机编码器测出值为6400mm，2号拉矫机编码器测出值为3200mm，计算机接收到这三个值时，才输出控制信号，控制1号拉矫机以20MPa的冷坯压力压下，矫直辊被动反转。当4号拉矫机编码器测出值为21500.85mm，3号拉矫机编码器测出值为18460.85mm，2号拉矫机编码器测出值为15200.85mm时，拉矫机停止运转。延时2s后，拉矫机以0.5m/min的速度启动、反转，继续将引锭杆送往铸机内。当引锭杆头部到达2号辊，3号拉矫机编码器测出值为17705.85mm时，编码器发出指令，2、3号拉矫机停止运转，同时转换为点动操作。当引锭杆进入结晶器200mm，3号拉矫机编码器测出值为21310.85mm，2号拉矫机编码器测出值为18110.85mm时，编码器发出控制指令，2、3号拉矫机停止运转，制动器制动，并处于冷坯压力工作状态。此时，整个穿引锭杆控制过程结束。

3 穿引锭杆过程中的动态参数分析

3.1 主要技术参数

　 铸机长度为25010.85mm；

　 引锭杆长度为22300mm；

　 拉矫机之间的距离为3200mm；

　 4号拉矫机到1号辊道之间的距离为1920mm；

　 1号辊道各辊之间的距离为1500mm；

　 移动辊道前后距离为1700×2mm；

　 引锭杆快速运行速度为24m/min；

　 引锭杆慢速运行速度为4m/min；

　 引锭杆点动速度为0.5m/min。

3.2 动态参数分析

　 在穿引锭杆控制状态下，控制引锭杆向铸机内运行的工艺比较复杂，各种联锁关系也很多。在动态参数分析中，首先应根据铸机长度、各辊道之间的距离计算出引锭杆运行距离和不同速度情况下的运行时间，进行动态分析。

　 引锭杆运行距离S=引锭杆测试孔距 切下辊道前后距离 第一组辊道距离 4号拉矫机到第一组辊道之间距离 铸机长度-足辊段距离-送往结晶器内距离，则：

　　　 S=50 1500 1700×2 6×1500 1920 25010.85-800-205-39875.85(㎜)

　 已知引锭杆运行的总距离，计算运行时间如下：

　 (1)S₁为引锭杆测孔距 切下辊道前后距离 第一组辊道距离(前)，则：

　 S₁=50 1500 1700×2 1500×3 500=9950(mm)=9.95(m)

　υ₁=24m/min

　 t₁=S_l/υ₁=9.95/24=0.4146(min)=24.875(s)

　 (2)S₂为第一组辊道距离(后) 4号拉矫机到第一组辊道之间的距离，则：

　 S₂=1000 1500×2 1920 25010.85-3510=27420.85(mm)=27.42085(m)

　 υ₂=4m/min

　 t₂=S₂/υ₂=27.42085/4=6.8552125(min)=411.312759(s)

　 (3)S₃为足辊段距离 送往结晶器内距离，则：

　 S₃=3510-800-205=2505(mm)=2.505(m)

　 υ₃=0.5m/min

　 t₃=S₃/υ₃=2.505/0.5=5.0l(min)=300.6(s)

　 (4)穿引锭杆过程中共延时6s。

　 (5)总延时为：

　 t=24.875 411.312759 300.6 6=742.787759(s)=12.38(min)

4 穿引锭杆控制装置的调试

　 调试穿引锭杆控制装置时，首先对各控制单元进行单体调试并I/O读点。

　 (1)对拉矫机液压控制站各电磁阀进行I/0读点，在读点正常的基础上对拉矫机冷坯压力、热坯压力进行调试，液压缸行程动作时间、压力值应符合技术要求。

　 (2)对拉矫机变频系统进行调试，在计算机分别给定数据24m/min、4m/min、0.5m/min后，变频系统的输出参数应正常，并对3种速度重新设定并单体试车。

　 (3)应具备各个环节连锁条件且各信号通道处于正常状态。

　 (4)在上述设备正常的情况下进行联动试车。

5 调试过程中遇到的问题及解决办法

　 穿引锭杆控制装置是连铸机的主要控制系统，控制关系复杂，连锁点多，又是液压和传动一体化综合控制。调试中先后出现了光电测距不准确、拉矫机码盘窜码、24V控制电源窜扰以及控制电路漏电造成某一控制单元失灵等问题。为了在不延误工期的情况下解决问题，技术人员采用综合分析、分段测试、定位查找等办法，较好地解决了上述问题。

　 (1)光电测距仪漏信号，测距源窜扰造成各铸流之间测距不准。

　 光电测距仪安装在第一组辊道第3、4辊之间，该仪器在穿引锭杆过程中进行测距定位。工作过程中，由于发射信号过强，结果其它铸流也接收信号，导致测距定位不准确。经过反复分析测距控制电路，认为是发射信号过强和发射仪电源(220V 50Hz)窜扰所致。对各铸流进行屏蔽后，又对发射装置灵敏度强度进行了调节，经过反复测试，达到了测距定位准确且无窜扰的效果。

　 (2)拉矫机编码器窜码、漏码。

　 调试中发现，每一次穿引锭杆过程中，拉矫机的工作时间和设计的都不一致，严重影响到调试进度和工期。经查，是由于码盘安装工艺不符合设计要求，导致拉矫机编码器有时出现窜码和漏码所致。

　 (3)由于设计上的失误，24V直流电压对各流产生窜扰。

　 调试过程中发现，4个流中的一个控制柜关机后，计算机输入接口还存在24V的控制电压，这很容易造成各设备的误动作。针对这一问题，对各流的控制单元进行反复的排查和测试，发现是由于悬挂操作箱计数器各流共用一个24V控制电源所致。对控制电路重新布线后，该问题得到解决。

6 结语

　 鞍钢新轧钢公司第一炼钢厂在1号方坯铸机调试成功的基础上，又对2号方坯连铸机穿引锭杆控制装置某些控制工艺进行了技术改进，短时间内调试成功，并解决了调试中出现的若干技术问题，为2号方坯连铸机的生产提供了技术保证。