连铸机二冷配水的实践

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摘要：介绍一种连铸机二冷室动态冷却系统、配水模型、控制原理和应用效果。

关键词：连铸机；冷却水；PID控制

宣钢原2号连铸机二冷室冷却，采用固定配水表和比水量（视钢种、钢坯截面和铸坯速度预先设定）配水方式。由于生产过程中钢水温度、操作状态等不断变化，采用这种控制的配水模型无法根据生产状态的改变实时调整水量，从而无法保证铸坯的冷却效果。常见的铸坯内裂、角裂等质量缺陷与二冷室冷却效果有关，采用动态配水有利于提升和稳定产品质量。

改进后的二冷配水是利用数学模型，根据所浇铸的断面、钢种、拉速、过热度等连铸工艺条件计算冷却水量，在开浇、浇铸不同钢种以及拉速变化时及时对二冷水量进行适当调整，将计算的二冷水数据表存入计算机中，在生产工艺条件变化时计算机按存入的数据找出合适的二冷水控制量，调整二冷强度。在稳定生产时基本能够满足要求。

一、系统构成

配水系统采用串行PID控制方式，由参数检测、配水模型、系统控制等组成下图1。

配水控制原理

在开机、改换钢种或（和）铸坯尺寸前，先由操作人员设定浇铸钢种、铸坯断面尺寸和钢水温度。二冷室各段冷却水量、铸坯速度、调节阀阀位、中间包钢水温度和拉矫机机前钢坯温度等参数，通过对应的变送装置引入PLC，以实现参数的实时采集与处理。通过组态软件实现二冷各段系数录入：

系统通过比较钢水、铸坯温度设定值和实际值计算出偏差，再送入动态配水模型并发出调节指令。输出信号经PID优化，用来控制调节阀的开度。为确保冷却水量准确，设置实际流量反馈环节，以与模型输出值比较并进行修正。PLC编程实现PID如下图3。

系统控制目标是使铸坯达到拉矫机机前需要的温度，满足工艺要求和保持稳定，从而提升和稳定产品质量。因此，还对如何使二冷室各段冷却水量分配比例保持恒定等，进行了考虑。

二、配水模型

（一）一般，二冷室各段冷却水流量控制值Q可由（1）式确定：

Q=α（Av² +Bv+C）（1）

式中 ―― 铸坯速度（拉速）

A、B、C―一一组与设定钢种、铸坯截面和钢水温度有关的常数

显然，Q只与拉速 v有关。

α―一通过试验确定的系数

不同的二冷段，有不同的系数。

（二）拉速动态配水在拉速低于某一直或高于某一直时不作修正。

三、改进及应用效果

该系统投入运行后，稳定可靠，有效提升和稳定了钢坯质量，产品质量异议明显减少，取得明显效益。动态配水是在静态配水基础上的改进，主要增加了自编的组态画面及PLC控制软件程序并有机集成，使连铸机的冷却配水得以优化，具有改造方便、投资少、收益大的特点。

四、结语

要实现真正的动态配水，需要在传热数学模型上,采用数值法对方程进行求解。模型根据数据库中存储的钢种的热物性参数、拉速、冷却水量、中间包温度计算铸坯温度与凝固状态。不断完善数据库，还需我们做大量的工作。

参考文献：

[1]张洪英, 杜光辉, 田盛林. 优化连铸机二冷室冷却配水. 设备管理与维修, 2007, (10)

[2]邯钢小方坯连铸机力能参数的研究. 北京科技大学学报, 1987, (S3)

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[5]刘新, 陈韧, 魏祖康, 马当先, 黄玉超, 陈明志. 喷淋冷却结晶器的研制和应用. 重型机械, 1993, (01)