一種仿形連鑄結(jié)晶器保護(hù)渣自動(dòng)添加裝置

宋 瑤

（黑龍江省冶金研究所，黑龍江 哈爾濱 150040）

隨著我國(guó)鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，企業(yè)規(guī)模越來(lái)越大，裝備水平越來(lái)越高，各項(xiàng)新技術(shù)日新月異不斷涌現(xiàn)?，F(xiàn)在幾乎所有的大、中型鋼鐵企業(yè)都已進(jìn)入全連鑄時(shí)代。大型板坯、型鋼連鑄對(duì)鋼坯表面質(zhì)量要求也越來(lái)越高，對(duì)大型板坯、型鋼連鑄保護(hù)渣添加技術(shù)提出了更高要求。

本仿形連鑄結(jié)晶器自動(dòng)加渣裝置是應(yīng)用于大型板坯及型鋼自動(dòng)控制添加保護(hù)渣的設(shè)備?，F(xiàn)階段連鑄結(jié)晶器加渣技術(shù)雖然已十分普及，但絕大多數(shù)企業(yè)都是采用人工加渣的辦法，操作手段落后，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，加渣量不穩(wěn)，環(huán)境污染大，更主要是拉坯質(zhì)量受影響，是整個(gè)連鑄工藝中的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。即使個(gè)別先進(jìn)企業(yè)（如：太鋼、寶鋼等）引進(jìn)了往復(fù)擺動(dòng)式板坯加渣機(jī)，但動(dòng)作單一只能為板坯加渣，或單一固定為圓坯和方坯加渣，不能適應(yīng)型鋼加渣的需要。

基于上述原因迫切需要研制一種控制先進(jìn)、加渣穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)便、性能可靠并能仿照結(jié)晶器截面形狀移動(dòng)的自動(dòng)加渣設(shè)備。本項(xiàng)目的研究就是根據(jù)這種工藝需求，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，采用PLC為控制核心，利用人機(jī)接口技術(shù)，視頻控制技術(shù)通過(guò)變頻機(jī)械組合調(diào)速手段，對(duì)諸如H型、工字型或L型等大型結(jié)晶器可以適時(shí)仿形順利實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)、均勻、準(zhǔn)確、可靠的加渣過(guò)程。這種仿形加渣系統(tǒng)具有新穎性、先進(jìn)性、實(shí)用性和可靠性。

1 主要技術(shù)內(nèi)容

1.1 加渣裝置的主要功能

加渣量可實(shí)現(xiàn)累計(jì)、顯示；加渣速度適時(shí)調(diào)整、顯示；調(diào)速系統(tǒng)為變頻無(wú)級(jí)調(diào)速；控制核心為西門子PLC；反饋裝置為視頻監(jiān)控；測(cè)顯方式為西門子人機(jī)交互界面；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為機(jī)電組合伺服系統(tǒng)。

1.2 加渣機(jī)指標(biāo)參數(shù)

保護(hù)渣加入速率：可在0～4kg/min，隨意調(diào)整?？山邮绽魉俣刃盘?hào)，聯(lián)動(dòng)調(diào)整給料速度。保護(hù)渣單位耗量：拉坯速度在0.5～1.5m/min變化時(shí)，渣耗量為0.3～0.5 kg/t，加渣厚可控制在7～15mm。帶有料位報(bào)警系統(tǒng)及時(shí)補(bǔ)料。保護(hù)渣加入方式：可單流、雙流分別加渣，仿形加渣；也可靜態(tài)，動(dòng)態(tài)組合加渣，用于板坯、H型鋼、工字鋼、L型鋼等。裝電容量：＜6 kW，電流：380V/220V/Dc24V。溫度范圍：-20～7 0℃。料斗容量：0.5～1.0 m3。整機(jī)重量：400 kg

課題組人員采用優(yōu)化設(shè)計(jì)，研制的加渣機(jī)采用電動(dòng)螺旋推力加渣裝置，變頻無(wú)級(jí)調(diào)速，PLC編程控制并通過(guò)觸摸屏設(shè)置，視頻監(jiān)控反饋，可完成不同軌跡的型鋼連鑄坯加渣，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)靜結(jié)合，點(diǎn)面結(jié)合，連續(xù)或間歇式布料。

1.3 技術(shù)新穎性與創(chuàng)新性

（1）設(shè)備創(chuàng)新性：采用PLC為控制核心，并可接受用戶信號(hào)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制；采用人機(jī)接口技術(shù)交互更方便、友好；采用機(jī)電組合驅(qū)動(dòng)輸渣方式，可克服重力輸送易堵塞、氣力輸送易吹偏渣層、揚(yáng)塵的缺點(diǎn)，具有創(chuàng)新性。

（2）技術(shù)上的先進(jìn)性：這種設(shè)備不但控制手段先進(jìn)，測(cè)控技術(shù)完善，自動(dòng)化程度高，而且采用這種加渣技術(shù)比其它加渣和人力加渣方法更具有加渣穩(wěn)定、渣層均勻、污染少、效率高的優(yōu)點(diǎn)。可有效降低粘殼、漏鋼率，減少表面缺陷、防止二次氧化的發(fā)生。

1.4 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理

（1）控制原理（見(jiàn)圖1）系統(tǒng)原理：主要由人機(jī)接口、視覺(jué)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、反饋系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)報(bào)警等完成整個(gè)控制過(guò)程。

圖1 控制原理

（2）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖2）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：為順利高效完成全斷面加渣，加料系統(tǒng)分成兩組動(dòng)作機(jī)構(gòu)，可分別完成平面內(nèi)XY軸的任意移動(dòng)，總體由一套工控機(jī)及PLC完成控制。

圖2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2 開發(fā)前景及意義

（1）開發(fā)前景。由于我國(guó)主體冶金企業(yè)普遍采用連鑄技術(shù)，對(duì)鑄坯質(zhì)量與連鑄高效化要求越來(lái)越高，而通過(guò)本項(xiàng)目成果應(yīng)用可以滿足上述要求，對(duì)本項(xiàng)目研制的設(shè)備需求會(huì)不斷增加。為滿足各行業(yè)對(duì)優(yōu)質(zhì)鋼材，特殊鋼材的需求，通過(guò)應(yīng)用這種自動(dòng)加渣的方法，可減少鑄坯表面裂紋、振痕、凹陷、夾雜等缺陷，大大提高成材率及鋼材質(zhì)量，而由此產(chǎn)生的社會(huì)效益是十分巨大的。

（2）開發(fā)必要性。隨著冶金工業(yè)的發(fā)展，我國(guó)冶金行業(yè)已由產(chǎn)品低端型、產(chǎn)量型向品種質(zhì)量型、效率型發(fā)展。尤其整個(gè)連鑄過(guò)程要求盡量降低故障率，這就要求整個(gè)工藝過(guò)程要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，盡量減少人為因素出現(xiàn)。結(jié)晶器加渣就是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。本項(xiàng)目研制的自動(dòng)仿形加渣機(jī)可以準(zhǔn)確、均勻、穩(wěn)定加渣，避免了人工加渣的不確定性，從而大大降低鋼坯粘殼現(xiàn)象，提高坯材表面質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。這項(xiàng)成果若推廣應(yīng)用，將取代人工加渣及其它落后的加渣方法，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)率，促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步有十分重要意義。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）隨著社會(huì)工業(yè)化的發(fā)展，我國(guó)各行業(yè)對(duì)鋼材綜合質(zhì)量要求越來(lái)越高，而自動(dòng)仿形加渣技術(shù)是提高鋼材表面綜合質(zhì)量及成材率的重要手段之一。本項(xiàng)研究可以滿足這種需求，也是冶金企業(yè)的需要，是及時(shí)的、必要的。

（2）連鑄自動(dòng)仿形加渣技術(shù)是有效防止連鑄漏鋼、粘殼，減少鑄坯表面裂紋、振痕、夾雜及防止鋼液二次氧化的有效手段。我所具有冶金工藝研究、機(jī)電設(shè)備開發(fā)的專業(yè)人才，并有多年的冶金設(shè)備的研究經(jīng)驗(yàn)，所以開展本項(xiàng)研究是可行的，可靠的。

（3）該項(xiàng)目的研制成功即可提高我所產(chǎn)品研發(fā)的知名度，又可為單位增加一定的經(jīng)濟(jì)效益；即可為企業(yè)創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益，也將為社會(huì)帶來(lái)巨大的社會(huì)效益。