[发明专利]一种插入式连铸机自动开浇控制方法

说明书

技术领域

本发明属于连铸技术，特别涉及一种插入式连铸机自动开浇控制方法，用于塞棒和滑板双控流系统中实现连铸机自动开浇和中间包更换连浇过程中的开浇过程控制，防止在开浇和自动控制过程中结晶器液面波动过大，氩气控制不良等造成的铸坯质量问题和生产事故的发生。

背景技术

连铸生产过程中，开浇和中间包更换等作业是比较复杂且对连铸生产事故和铸坯质量影响最大的过程之一。炼钢连铸单元发生在开浇和中间包更换过程中的漏钢、溢钢事故占总的漏钢和溢钢事故中的70％和50％以上，主要原因是开浇和中间包更换过程的不稳定性，具体表现在开浇作业液面手动控制，在手动控制切换到自动控制的过程中，因为液面设定变更、氩气控制环节多、保护渣熔融层厚度偏薄等等，操作工手忙脚乱，容易出错，而这些不稳定因素对铸坯头部的质量控制的影响更是无法统计。

炼钢连铸单元的两台连铸机的结晶器控流方式都为塞棒和滑板双控流，钢水从中间包到结晶器的浇注可由塞棒和滑板进行控制，其中塞棒主要用于开浇、中间包更换、异钢种插铁板、终浇以及异常作业过程中的断流、控流；而滑板系统用于正常浇注过程中的自动控制。

正常浇注时，塞棒被固定在一个特定的开度，根据结晶器液面检测器检测实际液面高度，用液压伺服阀控制滑板的开度实施液面自动控制。

随着连铸装备和工艺的发展，自动开浇系统在连铸生产中的引用逐渐成为一种趋势。

所谓连铸自动开浇在不同的铸机上因设备配置的不同而存在较大的差异，塞棒和滑板双控流配置下原有的自动开浇工艺基本的原理如下(参见图1)：

原有的自动开浇控制系统程序作为连铸铸造主干程序的一个部分，只能在一个浇次(cast)开浇时使用。其流程为：在铸机铸造方式下，铸流选择自动开浇模式，拉速手动设定到某个值，中间包滑板选择半自动，滑板开度自动到达一个设定开度S10(电气设定值，一般在75～85％)；

当中间包内的钢水到达一定的高度(根据中间包大小和防止卷渣发生的临界高度计算)后，人工打开塞棒，钢流进入结晶器；

人工确认出苗后自动开浇计时开始，滑板开度调整到根据结晶器断面设定的一个开度S20(电气设定值，一般在15～25％)；

当结晶器内的钢液面高度到达液面计能够检测到的高度(或稍后)时，系统根据液面计检测到的钢液面上升速度和自动开浇设定的最短时间限制(从出苗到开始拉矫的时间必须大于该时间限制，一般为40～60秒)控制滑板开度S30；

当钢液面到达开始拉矫的高度后，铸流以一定的初始速度开始拉矫，同时，结晶器液面继续往上涨到系统设定的控制高度。此时，滑板根据结晶器液面平稳的要求进行自动控制，塞棒可以固定；

当铸机的拉矫长度达到铸坯的头部完全出结晶器下口后，升速开始，当按照一定的速率升速到设定拉速后自动开浇结束。

在整个自动开浇过程中，如果因为某个条件不满足，系统自动切换到手动开浇模式；如果在过程中因某些额外的原因，操作人员需要中断程序，并切换到手动开浇控制；在整个过程中氩气的控制与调整都需要人工手动操作。

这种自动开浇设备配置和工艺控制方法虽然在一定程度上缓解了开浇过程中操作工的忙乱以及人为干预对整个开浇过程和铸坯头部质量控制的影响，基本消除了开浇过程中结晶器液面控制由手动切换到自动时的不稳定因素，但仍然存在如下缺陷：

1、这种方式的控制程序被安装在系统的主干程序中，只能用于一个连铸浇次第一炉的开浇过程中，不能应用于这个浇次中中间包更换等作业，而对于不断通过中间包更换进行连续浇注的铸机来说，意义不是最大，在中间包更换过程中容易发生的事故和大量的质量异常问题无法通过自动开浇系统的应用予以避免。

2、原有的自动开浇系统依赖的条件比较多，成功与否的关键是必须同时满足两个条件：①从出苗到拉矫开始的的时间大于系统设定的最短时间，②钢液面在结晶器内上升到系统设定的高度。在控制并满足这两个条件的诸多环节中实际存在很多不稳定和不确定因素，例如滑板开度值的准确性、氩气流量问题等等，人为干预的频率较高，发生自动开浇控制失败的次数也比较多；

3、在整个开浇过程中仅仅通过滑板的开度来控制通钢量，而对整个过程中另外一个重要因素——氩气的控制还是依靠人工调整或不进行控制。开浇的过程中因为通钢量小，滑板控制开度也相应较小，不同的氩气量既影响了结晶器液面的上涨速度和平稳度，又造成了开浇初期因为保护渣的熔融层比较薄而造成的铸坯夹渣缺陷甚至断渣粘结事故；同时，在滑板开度较小的情况下，氩气的不匹配容易导致中滑板内结冷钢，而影响后续浇注的安全和液面精度控制。