(完整word版)連鑄(word文檔良心出品)

1、立項(xiàng)背景：連續(xù)鑄鋼對鋼廠結(jié)構(gòu)影響最大， 連鑄是鋼廠煉鋼生產(chǎn)主要方式。 連鑄已成為現(xiàn)代化鋼鐵 企業(yè)煉鋼生產(chǎn)的主要方式。 目前連續(xù)鑄鋼技術(shù)已為全世界各產(chǎn)鋼國普遍采用， 不少發(fā)達(dá)國家 連續(xù)鑄鋼的比例已達(dá) 90以上，不少煉鋼廠已實(shí)現(xiàn)全連鑄。實(shí)現(xiàn)全連鑄鋼廠，使鋼鐵企業(yè) 結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大變化。 由于連鑄取代了模鑄和初軋工序， 替代了開坯工序， 使聯(lián)合企業(yè)的鋼 材產(chǎn)品向?qū)I(yè)化方向發(fā)展；鋼鐵廠的車間布置、合理規(guī)模，甚至倉庫設(shè)置、資金周轉(zhuǎn)等，也 隨之發(fā)生了巨大變化。對鋼廠結(jié)構(gòu)而言，連續(xù)鑄鋼的影響非常之大。在發(fā)展連續(xù)鑄鋼過程中， 不斷提高連鑄坯的質(zhì)量是一個重要課題。 我國在發(fā)展連鑄過程 中，也對鑄坯質(zhì)量進(jìn)行了大量的

2、研究工作，全面提升連鑄生產(chǎn)率和鑄坯質(zhì)量。近年來，我國連鑄工藝技術(shù)水平取得很大的進(jìn)步 ，很多煉鋼廠的連鑄生產(chǎn)都積累了豐富 的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)?？蒲袉挝缓驮盒Ｒ膊粩嘤行碌难芯砍晒?。 在金融風(fēng)暴對鋼鐵企業(yè)造成很大影響 的形勢下，煉鋼 -連鑄企業(yè)更要以降低成本、提高質(zhì)量、搞活品種、適應(yīng)市場為宗旨。另外， 連鑄企業(yè)對工藝技術(shù)水平的提高和對技術(shù)改造將會有更高的要求。連鑄工藝是否合理最終體現(xiàn)在連鑄質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益上。 連鑄坯基本質(zhì)量要求是鑄坯的潔凈度，鑄坯的表面和內(nèi)部質(zhì)量（致密程度和偏析程度） 。主要內(nèi)容為： 1、連鑄新工藝技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用； 2、提高鋼水潔凈度的關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)踐 經(jīng)驗(yàn)； 3、連鑄生產(chǎn)高效化及相關(guān)技術(shù)；

3、 4、拓寬連鑄品種生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)連鑄坯的經(jīng)驗(yàn)；5、新型連鑄機(jī)設(shè)計特點(diǎn)、 裝備水平及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)； 6、鑄坯缺陷控制的有關(guān)措施及自動化檢測技術(shù)；7、煉鋼 -連鑄的節(jié)能環(huán)保技術(shù)及發(fā)展； 8、有關(guān)保護(hù)材料和高溫材料技術(shù)； 9、生產(chǎn)過程管理及 成本控制。鑄坯質(zhì)量的提高 主要依賴于連鑄裝備和工藝的優(yōu)化，就我國目前現(xiàn)有裝備而言，提高特 殊鋼鑄坯質(zhì)量的主要措施是采取低過熱度澆鑄與電磁攪拌相結(jié)合的辦法來擴(kuò)大等軸晶區(qū)， 減 輕偏析和疏松的集中度。同時根據(jù)不同鋼種的特點(diǎn)選擇合適的保護(hù)渣、結(jié)晶器設(shè)計與冷卻、 二冷和拉坯制度，以防止裂紋等缺陷的產(chǎn)生。為進(jìn)一步提高鑄坯質(zhì)量，近年出現(xiàn)了一些新的技術(shù)：1）澆鑄過程液面自動控制； 2）

4、結(jié)晶器和凝固末段電磁攪拌工藝優(yōu)化； 3）大方坯輕壓下技術(shù)； 4）利用外場或形核劑細(xì)化鑄態(tài)組織 技術(shù)；5）復(fù)式結(jié)晶器控制凝固組織技術(shù)； 6）結(jié)晶器鋼液流動控制技術(shù)等用計算機(jī)控制算法優(yōu)化工業(yè)過程需要實(shí)時的過程參數(shù)。一個工藝過程被優(yōu)化的程度取決 于工藝過程信息的數(shù)量和質(zhì)量，所以 開發(fā)高級傳感器 可以改善工藝過程的控制水平。鋼鐵冶煉過程中最重要的參數(shù)就是金屬熔體的化學(xué)組成。鋼水接觸 大氣會使其中的氧、 氮、氫等元素含量升高； 有時某些元素與耐火材料或大氣等作用會降低其在鋼中的含量， 這 些都將影響鋼的質(zhì)量。近年來，隨著煉鋼、連鑄生產(chǎn)工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，以及企業(yè)內(nèi)部管理的不斷提高，煉鋼、 連鑄稱重系統(tǒng)的

5、作用 越來越重要了。傳感器漂移 是由于澆鑄時，輻射溫度較高，傳感器受熱引起，引起故障。渣檢測的重要性， 在鋼水連鑄生產(chǎn)過程中，浮于鋼水上部的鋼渣，在澆鑄后期逐漸流入 中間包，影響鋼才品質(zhì)， 甚至使鋼水連鑄無法進(jìn)行，為了改善鋼材品質(zhì)，提高鋼鐵企業(yè)的經(jīng) 濟(jì)效益，目前 國內(nèi)外研制了多種下渣檢測方法：如紅外線檢測技術(shù)、電磁感應(yīng)檢測法、 超聲 波檢測法等。 其中電磁檢測方法已在國內(nèi)外的一些大型冶金企業(yè)投入運(yùn)行， 并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，但是連鑄過程的特殊性和惡劣的澆鑄環(huán)境，使得這些檢測系統(tǒng)在安裝、用和維護(hù)過程中成本都較高，且壽命較短。針對以上問題，本院提出了一種基于振動檢測的下渣檢測方法，通過VQ 技術(shù)

6、進(jìn)行鋼水狀態(tài)識別，實(shí)現(xiàn)對連鑄下渣的準(zhǔn)確檢測。連鑄鑄坯的質(zhì)量手多方面因素的影響，其中主要是連鑄工藝的優(yōu)劣、鋼水的純凈度、以及連鑄設(shè)備的好壞，比如溫度控制精度等。擬定科學(xué)的工藝方案，以期最大限度地消除各 種鑄坯缺陷，同時節(jié)約能源，提高生產(chǎn)效率。評價連鑄坯質(zhì)量是從以下幾方面：連鑄坯的純凈度、表面質(zhì)量、內(nèi)部質(zhì)量、外觀性質(zhì)。為進(jìn)一步提高鑄坯質(zhì)量，近年出現(xiàn)了一些新的技術(shù)：1）澆鑄過程液面自動控制；2）結(jié)晶 器和凝固末段電磁攪拌工藝優(yōu)化；3）大方坯輕壓下技術(shù)；4）利用外場或形核劑細(xì)化鑄態(tài)組織技術(shù)；5）復(fù)式結(jié)晶器控制凝固組織技術(shù)；6）結(jié)晶器鋼液流動控制技術(shù)等。針對當(dāng)前鋼水連鑄下渣檢測系統(tǒng)（ SWCC-SDS

7、）成本高、難于安裝等問題 ，提出了一 種基于矢量量化技術(shù)的鋼水下渣檢測方法。對鋼水連鑄下渣過程進(jìn)行了研究，我院根據(jù)連鑄過程中鋼水、鋼渣產(chǎn)生的振動差異，確定了把振動信號作為主要檢測信號的實(shí)施方案，利用振動傳感器，搭建了遠(yuǎn)離鋼水的控制系統(tǒng)，解決了鋼渣檢測的傳感器易耗問題。通過技術(shù)對經(jīng)過預(yù)處理的實(shí)時信號進(jìn)行特征提取、碼本訓(xùn)練，來判斷鋼水狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)連鑄下渣的自動控制。連鑄過程十分復(fù)雜，導(dǎo)致鑄坯的各種缺陷往往是關(guān)聯(lián)和矛盾的，連鑄結(jié)晶器的夾緊力大小直接關(guān)系到鋼坯質(zhì)量和結(jié)晶器的使用壽命。隨著拉速的提高， 在線自動調(diào)寬結(jié)晶器的推廣應(yīng)用，結(jié)晶器夾緊力的測量和控制得到更進(jìn)一步的重視。結(jié)晶器的傳統(tǒng)加緊技術(shù)是由四根拉

8、桿螺栓和碟形彈簧來實(shí)現(xiàn)的。夾緊力大小通過測量碟形彈簧的形變來確定， 變形則通過直尺和卡尺來測量，既不太準(zhǔn)確，也不太方便。這在鑄坯寬度不變或不需要在線調(diào)寬的結(jié)晶器上，傳統(tǒng)方法相當(dāng)有效，但是在需要在線調(diào)寬時，傳統(tǒng)方法就顯得難以適應(yīng)了 。在連鑄生產(chǎn)工藝過程中， 結(jié)晶器鋼水液位自動控制 能減少和避免漏鋼、溢鋼，對于提 高鑄坯質(zhì)量和穩(wěn)定生產(chǎn)過程都起著重要作用。 而結(jié)晶器液位的精確性檢測是實(shí)現(xiàn)液位自動控 制的關(guān)鍵。盡管國外在高溫測溫方面實(shí)力雄厚的一些專門公司（如美國 Wall 公司）所生產(chǎn)的傳感器 及測溫儀測量精確、 性能穩(wěn)定、可靠性高，但仍屬于溫度單點(diǎn)測量儀器，目前尚無能在復(fù)雜 現(xiàn)場條件下長期運(yùn)行、在線

9、實(shí)時檢測鑄坯表面溫度場分布的常規(guī)產(chǎn)品。連鑄結(jié)晶器的軟夾緊技術(shù)對連鑄產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率有直接影響。用高溫荷重傳感器 直接測量夾緊力，用電液技術(shù)控制夾緊力，比傳統(tǒng)方法效果好。趨勢：隨著連鑄技術(shù)的發(fā)展，連鑄比的提高，高生產(chǎn)率和高質(zhì)量鑄坯已成為當(dāng)今板坯連鑄技術(shù)追 求的目標(biāo)。冶金自動化技術(shù)在工業(yè)自動化技術(shù)的推動和冶金行業(yè)技術(shù)需求的雙重機(jī)制拉動下，將呈現(xiàn)三大趨勢一過程控制系統(tǒng)冶金流程在線連續(xù)檢測和監(jiān)控系統(tǒng)。采用新型傳感器技術(shù)、光機(jī)電一體化技術(shù)、軟測量技術(shù)、數(shù)據(jù)融合和數(shù)據(jù)處理技術(shù)、冶金環(huán)境下可靠性技術(shù)，以關(guān)鍵工藝參數(shù)閉環(huán)控制、物流跟蹤、能源平衡控制、環(huán)境排放實(shí)時控制和產(chǎn)品質(zhì)量全面過程控制為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)冶金流程

10、在線檢測和監(jiān)控系統(tǒng)，包括鐵水、鋼水、熔渣成分和溫度的檢測和預(yù)報，鋼水純凈度檢測和預(yù)報，鋼坯和鋼材的溫度、尺寸、組織、缺陷等參數(shù)檢測和判斷，全線廢氣和煙塵的監(jiān)測等。冶金過程關(guān)鍵變量的高性能閉環(huán)控制。基于機(jī)理模型、統(tǒng)計分析、預(yù)測控制、專家系統(tǒng)、模糊邏輯、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、支撐矢量機(jī)（SVM 等技術(shù)，以過程穩(wěn)定、提高技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為目標(biāo)，在上述關(guān)鍵工藝參數(shù)在線連續(xù)檢測基礎(chǔ)上，建立綜合模型，采用自適應(yīng)智能控制機(jī)制， 實(shí)現(xiàn)冶金過程關(guān)鍵變量的高性能閉環(huán)控制，包括高爐順行閉環(huán)專家系統(tǒng)、鋼水成分和溫度閉環(huán)控制、鑄坯和鋼材尺寸及組織性能閉環(huán)控制等。二產(chǎn)管理控制系統(tǒng)冶金流程的全息集成。實(shí)現(xiàn)鐵 -鋼-軋橫向數(shù)據(jù)集成和相互傳

11、遞，實(shí)現(xiàn)管理-計劃-生產(chǎn)-控制縱向信息集成，同時，整合生產(chǎn)實(shí)時數(shù)據(jù)和關(guān)系數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)倉庫，采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，提供生產(chǎn)管理控制的決策支持。計算機(jī)全流程模擬，實(shí)現(xiàn)以科學(xué)為基礎(chǔ)的設(shè)計和制造。 采用計算機(jī)仿真技術(shù)、多媒體技 術(shù)和計算力學(xué)技術(shù)， 基于各種冶金模型， 進(jìn)行流程離線仿真和在線集成模擬， 從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn) 組織優(yōu)化、生產(chǎn)流程優(yōu)化、新生產(chǎn)流程設(shè)計和新產(chǎn)品開發(fā)。提升鋼鐵生產(chǎn)制造智能。在生產(chǎn)組織管理方面，基于事例推理、專家知識的生產(chǎn)計劃與 運(yùn)籌學(xué)中網(wǎng)絡(luò)規(guī)則技術(shù)， 提供快速調(diào)整作業(yè)計劃的手段和能力，以提高生產(chǎn)組織的柔性和敏捷化程度；根據(jù)各工序參數(shù)，自動計算各工序的生產(chǎn)順序計劃及各工序的生產(chǎn)時間和等待時 間

12、，實(shí)現(xiàn)計劃的全線跟蹤和控制，并能根據(jù)現(xiàn)場要求和專家知識，進(jìn)行靈活的調(diào)整；異常情況下的重組調(diào)度技術(shù)以及在多種工藝路線情況下，人機(jī)協(xié)同動態(tài)生產(chǎn)調(diào)度。在質(zhì)量管理方面，基于數(shù)據(jù)挖掘、統(tǒng)計計算與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)，對產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行預(yù)報、跟蹤和分析；根據(jù)生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)和實(shí)際數(shù)據(jù)， 判定在生產(chǎn)中發(fā)生的品質(zhì)異常。在設(shè)備管理方面，采用生產(chǎn)設(shè)備的故障診斷與預(yù)報技術(shù)，建立設(shè)備故障、壽命預(yù)報模型，實(shí)現(xiàn)預(yù)測維護(hù)。在成本控制方面， 采用數(shù)據(jù)挖掘與預(yù)報技術(shù)， 建立動態(tài)成本模型預(yù)測生產(chǎn)成本；利用動態(tài)跟蹤控制技術(shù)， 優(yōu)化原材料的配比、能源介質(zhì)的供應(yīng)、產(chǎn)線定修制度、生產(chǎn)的調(diào)度管理，動態(tài)核算成本，以降低 生產(chǎn)成本。三企業(yè)信息化系統(tǒng)企業(yè)

13、信息集成到行業(yè)信息集成。信息化的目的之一是實(shí)現(xiàn)信息共享，在有效競爭前提下趨利避害，在企業(yè)信息系統(tǒng)的編碼體系標(biāo)準(zhǔn)化、企業(yè)異構(gòu)數(shù)據(jù)/信息集成基礎(chǔ)上，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)協(xié)作制造企業(yè)信息集成， 全行業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及宏觀調(diào)控信息系統(tǒng)，直至全球行業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及宏觀調(diào)控信息系統(tǒng)?？尚行苑桨福何滗撨B鑄生產(chǎn)線上安裝有電液控制的連鑄 結(jié)晶器 軟夾緊力測量控制裝置。該裝置是調(diào) 寬 PLC 系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，主要由 測力傳感器 、液壓機(jī)構(gòu)和電子線路三部分組成。其系統(tǒng)組 成框圖如圖所示。測力傳感器是 結(jié)晶器軟夾緊測量控制中的關(guān)鍵元件，安裝在內(nèi)弧面一側(cè)的水箱外殼中， 上部兩個，下部兩個。結(jié)晶器內(nèi)鋼水溫度高達(dá) 1500 多度，結(jié)晶

14、器外部溫度也有 100 多度， 還有蒸汽、粉塵、氧化皮，工礦十分惡劣，對傳感器的防護(hù)要求相當(dāng)苛刻。與一般鋼包秤用 得高溫稱重傳感器不同， 此處的測力傳感器在整個連鑄過程中長時間受力， 對傳感器的穩(wěn)定 性要求很高。該傳感器的 安裝也 有其特點(diǎn)。為了盡可能減小周圍的惡劣環(huán)境對傳感器的影響，該傳 感器的壓頭做成端蓋形狀。 端蓋實(shí)際上由三部分組成： 端蓋的外圈跟普通端蓋一樣， 端蓋中 心部位是壓頭， 壓頭四周通過橡膠與端蓋外圈連成一個整體。 壓頭的一個平面與傳感器球面 接觸，另一個平面與軟夾緊裝置頭部接觸。 這種端蓋式的壓頭對傳感器起到了某種隔離保護(hù) 作用。結(jié)晶器液位控制 要求實(shí)時性高，響應(yīng)速度快，控

15、制液面穩(wěn)定，并能適應(yīng)各種工況變化， 否則會大大影響生活費(fèi)用和產(chǎn)品質(zhì)量， 導(dǎo)致鑄坯表面質(zhì)量， 皮下冶金組織， 澆鑄可靠性和合 理程度。我們擬開發(fā)的這套液位控制系統(tǒng) 所采用的控制軟件結(jié)構(gòu)是以 PID 算法為依據(jù)，結(jié)合設(shè) 定值，同時還采用模糊控制，用 PID 調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)滯后 -超前校正，既可提高液位控制穩(wěn)定程 度及快速性，又可保證穩(wěn)態(tài)精度。 PID 調(diào)節(jié)器是在正常工作狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)控制的，一旦發(fā) 生異常情況，如更換浮子、去除水口堵塞物等，拉速變化，結(jié)晶器尺寸變化等，用常規(guī)的 PID 調(diào)節(jié)控制就不能滿足實(shí)時控制要求，為此采用模糊控制， SERT 模糊控制是把人的控制 策略采用計算機(jī)的算法語言描述出來，

16、 實(shí)現(xiàn)部分時變處理及控制的自適應(yīng)， 自調(diào)整， 從而實(shí) 現(xiàn)某一過程 （如拉速變化）的確定和控制輸出，這樣就滿足了系統(tǒng)的控制要求，對于異常情 況的控制可在更短的時間進(jìn)入穩(wěn)定的調(diào)節(jié)狀態(tài)。我們擬開發(fā)的連鑄機(jī) 結(jié)晶器振動系統(tǒng) ，根據(jù)液壓系統(tǒng)原理對故障現(xiàn)象進(jìn)行邏輯分析， 利用排除法查找故障，找出發(fā)生故障的部位。整機(jī)均由 PLC 系統(tǒng)進(jìn)行控制，由計算機(jī)實(shí)現(xiàn) 遠(yuǎn)程操作控制，自動化程度高。連鑄機(jī)結(jié)晶器振動液壓控制系統(tǒng) ，采用液伺服閥作為輸入信號的轉(zhuǎn)換與放大元件。該 系統(tǒng)能以小功率的電信號輸入， 控制大功率的液壓流量輸出， 以獲得很高的控制精度和很快 的響應(yīng)速度、位置控制，其液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動能夠高精度地跟蹤隨機(jī)

17、的控制信號的變化。 是機(jī)械、液壓、電氣一體化的電液服閥、伺服放大器、傳感器系統(tǒng)。連鑄鑄坯表面溫度在線實(shí)時測量系統(tǒng) 。該系統(tǒng)應(yīng)用紅外測量技術(shù)，以風(fēng)簾方式消除紅 外傳感器到鑄坯之間輻射通道的煙霧、 水汽影響， 采用人工智能算法剔除鑄坯表面氧化皮對 測量結(jié)果的干擾， 實(shí)現(xiàn)了連鑄鑄坯表面溫度場多點(diǎn)測量， 在線實(shí)時顯示溫度場的瞬態(tài)分布和 隨時間演化過程。我院 開發(fā)的最終目標(biāo)是既要提高鋼液清潔度，又要改善板坯表面的清潔性，故考慮了 在凝固界面直接捕捉鋼液中非金屬夾雜物的措施； 并且，不是利用原來穩(wěn)定的水口排出鋼流， 而是考慮用控制系統(tǒng)來控制結(jié)晶器內(nèi)的鋼液流動。 至于鑄坯表面縱裂， 也是初期凝殼厚度不 均造成坯殼變形、凝固延遲的緣故。因此， 日本新日鐵經(jīng)過長期反復(fù)的研發(fā)， 用結(jié)晶器內(nèi)的 電磁攪拌裝置 （ In-Mold Electro-MagneticStirrer 簡稱 M-EMS ）控制鋼液流動，大幅度提高 了板坯表面質(zhì)量