全嵩
武钢有限炼钢厂 湖北武汉 430081
摘要：连铸机结晶器钢水液面进行自动控制，是连铸生产中的关键技术之一，它对于提高铸还的质量与产量，减少溢钢和漏钢事故，提高炼钢连铸的管理水平都非常重要的。在结晶器钢水液面进行自动控制中，通过一系列创新与实践过程，为了实现钢水液面波动在±5mm以内，消除皮下夹渣。针对液位检测失败，建立自动校准功能；针对开浇失败故障，建立并完善自动开浇功能。合理修改程序,保证运行可靠性提升控制自动化水平。文章就结晶器液位控制系统优化创新，提升设备性能来满足工艺生产需求，带来更好的质量、更低的成本、更高的效率。
关键词：自动控制；自动校准；自动开浇
企业面临前所未有的压力,只有不断加快技术进步，优化产品结构，生产出技术含量高、高附加值的产品，才能处于不败之地。若要增产创效，必须提高连铸浇钢的自动化控制程度。钢水浇入结晶器内，为了防止钢水溢出，钢水液面必须保持稳定，否则在浇铸过程中，钢水液面波动太大，会卷入渣子，在铸坯表面形成皮下夹渣，影响铸坯质量。经验表明：钢水液面波动在±5mm以内，可消除皮下夹渣。同时，结晶器液面波动﹥±5mm，铸坯表面纵裂发生率30﹪，这就是说，钢水液面的波动，直接影响到铸坯的表面质量。所以结晶器钢水液位的稳定性是连续铸钢生产中至关重要的问题。我厂液位控制系统运行稳定性时有波动，多次因为液位自动控制无法投入造成生产非计划中断，或因液面波动大造成产品质量异议，必须优化创新提高稳定性。
1 结晶器液位自动控制系统故障分析
为减少连铸机中断次数，保证生产的顺利进行，必须采用科学、合理的措施，提高结晶器液位自动控制系统运行稳定性。针对所发生的故障我们对液面自动控制系统每次造成非计划中断的具体故障原因以及故障处理时间进行细化统计后得出以下几类：
1、开浇失败。开浇后液位检测失败，液位检测无显示导致无法投入；
2、铸中事故关闭。浇铸过程中液位设定位置与实际位置偏差大；
3、远程站定位不合理。经常被吊装物撞坏或烧损电缆；
4、液面波动大。塞棒机械部稳定波动大于﹥±5mm直接停浇。
5、故障内容、故障现象、故障可能原因、暂时采取的具体对策。并对液位波动所涉及到的因素以及塞棒自动关闭的条件作出列表：
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2 结晶器液位自动控制系统优化创新方案
2.1建立液位自动控制原理、工作过程、工作方式、调整幅度，确保控制精度
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2.2针对液位传感器信号读取失真故障，建立自动校准功能
液位自动控制系统经常出现开浇后液位检测失败或信号失真自动控制无法投入的故障，通过分析与论证主要在于开浇前传感器信号偏差导致，必须建立开浇前自动校准的功能确保消除偏差。课题组确立方案：在中包车开到浇铸位时，由PLC 发出一个信号，来执行液位传感器自动校准功能，约10s后，计算单元给PLC 发送一个自动校准结束的信号，如自动校准成功盘面指示灯常亮，若校准失败则发出声光报警提示操作人员。
自动校准功能意味着传感器自学习检测后自动输出一个表示结晶器空或引锭杆在结晶器中准备好的信号，此功能开发的目的是开浇前可以消除周围环境中的金属部件对传感器信号和偏差的影响。此功能的建立保证了结晶器液位检测传感器的在线特性，确保了检测的精准度与成功率。
2.3针对开浇失败故障，建立并完善自动开浇功能
自动开浇”模式选中后中包塞棒在关闭位基础上打开15mm，钢流进入到结晶器内，4秒钟后塞棒关闭7mm，保持8mm的开度向结晶器内注入钢水。当钢水液面达到750mm时塞棒开始根据液位值自动控流，此时可观察到塞棒压把开始振动。
结晶器内钢液面达到780mm时液面控制系统给拉矫机发出启动命令，如出苗时间满足条件2秒钟左右拉矫机会自动启动，拉速按自动程序升速到设定值，实际液面达到设定值稳定10秒后“自动开浇”模式结束，投入正常的液面自动控制程序。
要特别注意拉矫机启动有两个前提条件：
①出苗时间≥35秒；
②结晶器钢液面实际值≥780mm。
当出苗时间不满足而钢液面已达到780mm，此时塞棒会自动收棒维持钢液面的缓慢上升，直至出苗时间到拉矫机启动；当出苗时间到35秒而钢液面未达780mm，钢液面会继续上涨，达到目标后拉矫机启动。
“自动开浇”模式下，在结晶器钢水液面达到750mm之前可直接操作 “开”“关”按钮来干预塞棒开口度以控制出苗时间，当钢水液面达到750mm以上时“开”“关”按钮无效，塞棒开始根据液位值自动控流。如果转换到“手动”或“杠杆”模式，“自动开浇”模式失效，拉矫机将不会自动启动。
2.4针对远程站定位不合理，将远程站移位确保稳定性
原外方设计中包塞棒液位控制系统远程站安装在中包车体中部距离热区辐射范围很近，而且箱体在机械手旋转半径以内，时常被撞或电缆被烧坏，多次造成事故。攻关组决定将远程站移至两侧，同时将电缆改道敷设远离热区
2.5合理修改程序,保证运行可靠性
原程序对液位自动控制部分偏差量设定过窄，导致极小变化，液位自动控制系统就会被锁定，导致液位自动控制失败。针对这种情况，攻关组经过慎重研讨，决定在程序上对部分范围进行微调。如：塞棒振动频率、振动幅度、伺服阀位偏移量、设定值与实际值偏差量、过载故障切断时间等。使设备能在微小变化下不至于影响生产的顺行。
2.6建立液位自动控制的运行数据趋势曲线，记录内容包括以下方面：
（1）液位自动控制的校准变化情况及控制方式：通过该数据，我们可以了解操作人员选择的校准偏差值、操作模式选择是否合理等，便于检查操作者是否按规范进行操作。
（2）液位自动控制过程中塞棒开口度变化情况：数据库是用曲线来显示整个过程，通过曲线的变化情况可以帮助我们分析液位自动控制油缸的运动方向以及运动速度是否合理；变化是否超标等；数据库还可以调用历史曲线数据，多条曲线合并在一起，能准确比较差异，进而分析差异原因，指导我们下一步工作。
（3）液位自动控制过程中液位高度变化情况：数据库也是用曲线来显示整个过程，可以通过曲线变化了解液位传感器使用状况，便于掌握每台传感器工作情况是否正常。
（4）伺服阀开度变化情况：数据库能大致记录下伺服阀在整个液位自动控制过程中的开度变化情况，通过开度可以大致了解对应油缸的供油情况，通过变化可以大致判断液压系统的工作状态。
（5）各种报警记录：如果液位自动控制 时出现故障后，在该数据库中可以查到当时的传感器温度、水流量、跟踪长度、拉速、拉矫力变化情况等，通过这些报警记录，我们能大致分析出故障方向、故障原因，为我们下一步工作打下基础。
结论：
通过上述措施的实施，连铸机结晶器液位自动控制的成功率稳定上升，相比之前无论是液位自动控制精度还是开浇成功率，都得到明显提高，目前自动开浇成功率已达到98.25%，结晶器液面自动控制系统故障指数降至1次/季度，取向硅钢液位波动控制精度≤±1mm合格率达到≥98%，其他钢种液位波动≤±3mm控制率≥99%，达到了攻关目标，取得了振奋人心的好成绩，为生产的顺行、稳产、高产提供了保证。