1 概述
目前钢铁生产厂的铸坯生产大多都采用立弯式连铸机,该类型的连铸机从浇注到成材需要经过两次水冷却,即一次冷却和二次冷却。一次冷却是由结晶器来完成,这个阶段的目的是使钢水冻结成型,然后钢坯进入二冷区,二次冷却水在整个连铸生产阶段是最重要的,它的冷却效果直接影响着钢坯的质量。根据钢坯的规格,对二次冷却水的要求也是不一样的,本文主要介绍大方坯连铸机的二次冷却水模型。
2 二冷水的工艺简介及控制思路
钢水从钢包注入中间罐后,经由水口进入结晶器进而冻结成型,然后在引锭杆的牵引下钢坯进入二冷区。二冷水的控制方式根据现场实际工艺要求(包括钢种、规格、质量等要求),理论上确定沿浇铸方向预测凝固厚度梯度和温度分布变化,与实测表面温度和拉速来控制冷却水的流量和压力。再经过PID调节对钢坯进行不同程度的冷却。
3 二冷水数学模型的控制方式
首先要对矩形坯连铸机的生产工艺特点及设计控制系统的优缺点进行具体的分析,掌握各设备的控制方法和控制参数,然后确定相应的计算方法。
3.1 二冷水控制方法
配水系统分为结晶器冷却水和二次冷却水两大部分,结晶器冷却为全水冷却,分为宽窄两个回路,水量不同;二次冷却水分四段进行配水控制,即足辊段、Ⅰ段、Ⅱ段、Ⅲ段,共分为七个回路。其中足辊段为全水冷,单一回路。其他三段为水汽喷雾冷却,依据内外弧和窄边分为六个回路。结晶器水量为固定参数,不予调节。二冷各段采用水表控制。
各回路二冷水量分配比:
4.2 主要实验
理论上较理想的配水曲线应该是一条二次曲线:Q=aV2+bV+c,但实际上计算a、b、c系数是十分困难的,所以一般用折线仿真曲线的方法进行配水控制,即每一段的配水根据拉速的变化计算公式为:
Qi=Ai*V+Bi
V---拉速 M/分;
Qi---各段水量 L/分;
Ai,Bi----二冷配水参数,随冷却方式和铸坯断面不同而不同。计算所得Qi值作为每段水量的给定值,然后PLC按照该给定值进行PID控制。