关于炼钢连铸机中包滑板及中包塞棒机构比较
关于炼钢连铸机中包滑板及中包塞棒机构比较
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关于炼钢连铸机中包滑板及中包塞棒机构的性能比较
一、连铸机结晶器液面自动控制简介
在现代冶金企业中，连铸工艺已占主导地位，在连续浇铸工程中，为保证连铸机有稳定的浇铸，必须时刻控制结晶器内的钢水液面，使之保持在一定的高度范围内。而凭操作工肉眼观察结晶器内钢水液面高度，手动调节拉坯速度，很容易造成漏钢等事故，且会产生夹渣等铸坯质量问题
【1】
。因此采用自动控制是连铸生产
的必然方向。
中包设备主要功能是将大包钢水连续、平稳、保护性的流至结晶器内形成坯壳。中包设备系统组成如图一，主要有大包水口、中包、中包水口及中包液面控制系统。
大包中的钢水经过大包水口流
入中包，再经中包水口和液面控制机构流到结晶器内。在整个流程中，液面控制系统是其中的关键。
连铸工艺对液面控制提出了很
高的要求，液面波动容易引起卷
渣，从而导致铸坯缺陷影响铸坯质量。另外，结晶器内液面的变化对冷轧钢板
表面的缺陷如起鳞，甚至对有些用户要求越来越严的某些钢种产生的结疤也有重要影响。正是由于连铸工艺对液面控制的严苛性，诞生了结晶器液面自动控制系统。
结晶器液位控制系统(MLC)用于自动开浇，并在浇铸期间保持钢水液位在预设恒定液位上，任何对预设恒定液位偏移都可以通过控制系统中执行机构的位置调整来补偿。
结晶器液位控制系统执行以下功能： 1)自动开浇(结晶器钢水填充)。
图一 中包设备组成
1-大包；2-大包滑板；3-下水口；4-长水口；7-中包；9-浸入式水口；10-中包液面控制系统；
2)浇铸期间结晶器液位测量与控制。
3)事故时快速关闭。
二、连铸机结晶器液面自动控制原理及组成
结晶器液面控制系统主要由三个部分组成：检测系统、控制与处理系统、执行系统。
1、检测系统
检测系统主要根据液面检测的方式进行分类，主要检测方式有：放射源型、涡流型、红外型、电磁型等，其各自原理及特点如下：
放射源型：根据辐射的穿透、衰减、吸收理论，制造出测量射线数量的仪表；根据射线的数量来精确地读取液面高度，从而达到液面控制的目的。其特点是信号稳定，受干扰少，灵敏度高，使用维修方便。
涡流型：涡流传感器中的电磁信号在钢水表面产生涡电流，强度随钢水与传感器间距的变化，传感器测得此信号并送给主机，主机根据信号强度来读取液面的高度，其特点是灵敏度高，测程长，信号线性度好，适应于板坯。
红外型：红外摄像机感知钢水液而热信号的强度并处理后的电信号送给主机，主机根据热信号的强度来读取液面高度，其特点足抗干扰能力强，安装方便，图形直观，适合于敞开浇铸。
电磁型：传感器安装于结晶器导流水套上感应而于导流水套内表面齐平，传感器发射电信号并接受返回的涡电流，其强度于钢水液面成正比，主机根据涡电流信号强度凄取液面高度，其特点为灵敏度高，信号衰减少，系统简单可靠。
由于武钢几个炼钢厂主要是生产板坯，由此特性，主要采用的是涡流型液面检测系统。
2、控制与处理系统
控制与处理系统主要是指多种数据处理系统、PLC、人机界面系统以及液位控制的电子设备等。多种数据处理系统(MULTIBUS II，简称MBII)的运行和监控处理平台分别是iRMX(或VxWorks)和Logicad，它们具有良好的硬件兼容性能。MULTI．BUSII、ISA、PC／104总线接口模块，兼有直接耦合和变压器耦合两种1553B总线耦合方式，多达1800个功能强大的应用程序接口(API)，还具有双口冗余RAM，可灵活配置存贮器地址、寄存器地址和中断级别等。
PLC系统1号连铸是采用西门子s5—155(2号连铸是S7—415)编程的，这种编
程具有编程灵活、适用方面广可靠性高、适用性强等优点。
人机界面系统是WINHMI、COROS和WINCC，这样界面非常友好，可移植性
强、易于操作。
液位控制的电子设备主要是指一些模拟量和数字量的输入和输出模板或模
块，以及比例放大模板及其控制回路。
3、执行系统
结晶器液面自动控制系统执行系统主要有塞棒和滑板系统。塞棒位于中包
内，在中包水口通过改变水口与塞棒之间的间隙来控制钢流。滑板机构位于中
包水口的下方，通过改变上下水口的开口来控制钢流。
三、塞棒机构组成及原理
塞棒系统是采用操纵机构调节中包塞棒与水口的配合来控制钢流。
塞棒机构示意图如图二所示。塞棒机构由低速变频调速电机、位移传感
器、传动机构等组成。工作时主PLC通过Profibus—DP网络发控制指令给运动控
制MC变频器。再由运动控制MC变频器驱动变频调速电机带动执行机构、塞棒作
升降运动。下部的位移传感器将当前塞棒的位置反馈给控制系统，控制系统再
根据结晶器液面情况判定塞棒位置需提升或下降：完成一次动作后，位移传感
器再将位置反馈给控制系统，再根据液面情况判定塞棒的升降，如此周而复
始，维持结晶器内钢水液面保持在
设定值。
图三中间包塞棒滑板控流系统图
1–钢包；2-钢包滑板3-下水口；4-长水口；5-中间包盖；
6-溢流槽；7-中间包；8-绝热板或涂料；9-浸入式水口；
10-塞棒；11- 中间包
四、滑板机构原理及组成
滑板机构较为简单，其通过滑动水口开启、关闭来调节钢液铸流。
滑动水口由上水口、上滑板、下滑板、下水口组成，如图5-2。靠下滑板带动下水口移动调节上下注孔间的重合程度控制铸流大小；驱动方式有液压和手动两种。
a –全开；
b –半开;
c –全闭
1 –上水口；
2 –上滑板；
3 –下滑板；
4 –下水口
图四滑动水口控制原理图
滑板开闭时容易引起的堵塞，是由于容易在铸口内形成钢水滞流静止区(死区)。在这里要进行钢水凝固一非金属夹杂物形成一非金属夹杂物长大等过程，会发生水口的堵塞，从上固定板吹入氩气可以有效地防止堵塞。
五、塞棒与滑板的优缺点比较
塞棒和滑板控制各有优缺点，滑板控制精度较高，但在中断冷凝后有时不能打开，使用寿命较长。塞棒
滑板和塞棒系统优缺点比较
序号项目
滑板系统塞棒系统评
定
内容
评
定
内容
1 安全可靠性好故障较少。操作条件：
水口的开孔和滑板表面
局部是暴露在刚水里
一
般
可能发生像塞棒掉落，头部粘接
在水口顶部，不能完全关掉等故
障。操作条件：塞棒完全浸在钢
水中
图二塞棒系统组成