1引言
隨著中國(guó)入世步伐的不斷加快，冶金行業(yè)只有不斷進(jìn)行技術(shù)改造，提高產(chǎn)品檔次，降低生產(chǎn)成本，才能在市場(chǎng)中爭(zhēng)得一席之地。由于高效連鑄機(jī)具有金屬收得率高，能耗低，單流產(chǎn)量高，鑄坯質(zhì)量好，機(jī)械化、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，使發(fā)展高效連鑄機(jī)成為鋼鐵企業(yè)技術(shù)進(jìn)步一個(gè)重要標(biāo)志。江蘇沙鋼集團(tuán)在研究了國(guó)際國(guó)內(nèi)市場(chǎng)后，果斷引進(jìn)一套生產(chǎn)優(yōu)鋼的高效連鑄機(jī)，年生產(chǎn)能力達(dá)100萬噸。本文中介紹了基礎(chǔ)自動(dòng)化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和主要功能、過程質(zhì)量管理系統(tǒng)的主要功能，并給出了自動(dòng)化系統(tǒng)的控制效果。
連鑄機(jī)是鋼鐵廠承上啟下的設(shè)備，其主要作用是將高溫鋼水轉(zhuǎn)化為鑄坯，然后送到軋機(jī)軋成市場(chǎng)上所需的鋼材。連鑄機(jī)主要由大包、中間包、結(jié)晶器、二次冷卻、拉坯矯直、切割等部分構(gòu)成。鋼水由大包進(jìn)入中間包，在結(jié)晶器和二次冷卻區(qū)凝固，然后定長(zhǎng)切割(如圖1所示)。

2自動(dòng)化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和主要功能
2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
自動(dòng)化系統(tǒng)由基礎(chǔ)自動(dòng)化和過程自動(dòng)化系統(tǒng)組成。過程自動(dòng)化系統(tǒng)由實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)和質(zhì)量管理功能的L2服務(wù)器和L2工作站構(gòu)成，通過以太網(wǎng)與基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)連接;基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)由實(shí)現(xiàn)控制功能的PLC和實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能的PC工作站構(gòu)成，通過工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和信息共享。控制用PLC共有8套，一套用于公用部份，五套用于每流部分，二套用于塞棒控制。公用PLC選用S7-400，每流PLC選用S7-300。每套PLC配有遠(yuǎn)傳輸入/輸出模塊，通過Profibus總線通訊，這樣便于安裝、調(diào)試和維修。人機(jī)接口系統(tǒng)共有三個(gè)PC工作站:二個(gè)放在主控制室，一個(gè)放在出坯控制室。每個(gè)屏幕可分成兩部分:一是操作和顯示區(qū)域，二是報(bào)警區(qū)域。自動(dòng)化系統(tǒng)圖如圖2所示。
2.2主要功能
(1)公用PLC控制
—排蒸風(fēng)機(jī)、大包回轉(zhuǎn)臺(tái)、鋼包蓋機(jī)械手、中間包車、稱重系統(tǒng)、移鋼小車、翻轉(zhuǎn)冷床、集中潤(rùn)滑站、液壓系統(tǒng)、鋼水測(cè)溫、結(jié)晶器自動(dòng)液面控制、打號(hào)機(jī)。
(2)每流PLC控制
—結(jié)晶器振動(dòng)、拉矯機(jī)、輔助拉矯裝置、引錠桿存放架、剪切裝置、定尺裝置、輸出輥道、終端檔板、結(jié)晶器冷卻系統(tǒng)、噴淋冷卻系統(tǒng)、設(shè)備冷卻系統(tǒng)、電磁攪拌。
(3)塞棒PLC控制
—塞棒控制
(4)工作站人機(jī)界面
a)開始和菜單顯示;
b)“開澆具備”條件，這個(gè)顯示給出設(shè)備“開澆具備”條件的狀況;
c)設(shè)備控制;
d)公用和每流的顯示，這些顯示給出設(shè)備和控制的設(shè)定點(diǎn)和工作狀況;
e)結(jié)晶器冷卻水，顯示給出結(jié)晶器冷卻水實(shí)際值的基本狀況;
f)二冷水，顯示給出自動(dòng)噴淋冷卻水的實(shí)際值和設(shè)定點(diǎn);
g)報(bào)警，這個(gè)屏幕顯示相關(guān)的報(bào)警狀況包括聲音信號(hào);
h)趨勢(shì)顯示，趨勢(shì)顯示允許在屏幕上顯示不同的澆鑄變化曲線。

3二級(jí)質(zhì)量管理系統(tǒng)
二級(jí)系統(tǒng)作為工藝管理計(jì)算機(jī)主要用于生產(chǎn)管理和質(zhì)量管理，以便能使生產(chǎn)經(jīng)理有效地對(duì)連鑄的生產(chǎn)質(zhì)量進(jìn)行管理。
煉鋼是一個(gè)多工藝、復(fù)雜化的生產(chǎn)流程，連鑄坯的質(zhì)量受到鋼水純凈度以及澆鑄過程狀態(tài)的直接影響，即使采用了先進(jìn)的工藝、設(shè)備和技術(shù)，但由煉鋼和連鑄生產(chǎn)工藝特點(diǎn)所決定，爐次交接、設(shè)備故障及操作不穩(wěn)定等都會(huì)不可避免地使生產(chǎn)過程出現(xiàn)波動(dòng)、產(chǎn)生異常，從而使鑄坯質(zhì)量受到不同程度的損害。存在缺陷的鑄坯對(duì)后道軋鋼工序和最終產(chǎn)品質(zhì)量的影響是不容忽視的，可能影響鋼板的表面質(zhì)量和加工使用性能、形成次品或廢品，也可能引發(fā)軋制斷帶、停機(jī)等生產(chǎn)事故，給企業(yè)造成經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)品信譽(yù)的損失。
3.1質(zhì)量管理功能
控制和建議參數(shù):鋼水溫度、鋼水過熱度、優(yōu)化拉速、優(yōu)化冷卻曲線、設(shè)定二冷水控制、電磁攪拌控制參數(shù)、結(jié)晶器冷卻水量、結(jié)晶器振動(dòng)程度、每爐界面跟蹤所有數(shù)據(jù)的基本參數(shù)。
3.2質(zhì)量保證
由計(jì)算機(jī)對(duì)連鑄生產(chǎn)過程的異常事件進(jìn)行自動(dòng)判別，對(duì)品質(zhì)正常與異常的鑄坯進(jìn)行區(qū)別管理，結(jié)合不同鋼種的品質(zhì)要求，根據(jù)產(chǎn)生異常的不同程度對(duì)鑄坯進(jìn)行相應(yīng)處置，從而消除缺陷、提高輸出鑄坯的實(shí)物質(zhì)量。連鑄生產(chǎn)過程“異常”主要包括結(jié)晶器液位波動(dòng)大、拉速變動(dòng)大、鋼水二次氧化、耐材及保護(hù)渣卷入等情況，它們都會(huì)在一定程度上對(duì)連鑄坯的表面和內(nèi)部質(zhì)量造成危害。
在生產(chǎn)過程中出的事故可能直接影響最終產(chǎn)品質(zhì)量，而這個(gè)問題需同下列因素做成標(biāo)記:拉坯速度偏差;中間包重量低;結(jié)晶器攪拌值的偏差;一冷段和二冷段水量、水壓偏差;塞棒清掃周期;拉矯輥壓力;操作人員輸入—鋼包保護(hù)套故障、澆鑄套管故障、結(jié)晶器有渣故障。
3.3質(zhì)量事故處置
品質(zhì)異常判斷對(duì)生產(chǎn)過程超出正常范圍的現(xiàn)象進(jìn)行判別，確定各種異常對(duì)鑄坯質(zhì)量的影響程度和相應(yīng)的處置辦法。工藝技術(shù)人員根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和用戶要求，將品質(zhì)異常判定和管理標(biāo)準(zhǔn)分別輸入過程計(jì)算機(jī)進(jìn)行管理和維護(hù)。在