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第三章煉鋼及連鑄過程自動化

第一節(jié)轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝過程第二節(jié)轉(zhuǎn)爐煉鋼計算機控制的目的和今后的工作第三節(jié)轉(zhuǎn)爐煉鋼計算機控制第四節(jié)連續(xù)鑄鋼自動化2

一般來講，煉鋼屬于氧化精練過程。無論平爐、轉(zhuǎn)爐或電弧爐煉鋼，都是以生鐵或廢鋼為原料，在熔煉過程中吹氧和加入鐵礦石，向溶池供氧，用氧將其中的雜質(zhì)元素（硫元素會引起‘熱脆’、磷元素會引起‘冷脆’）氧化掉，以得到符合各種用途的成品鋼。煉鋼過程主要的化學(xué)反應(yīng)是氧化反應(yīng)。3

第一節(jié)轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝過程

轉(zhuǎn)爐煉鋼是近30多年發(fā)展起來的新的煉鋼方法。根據(jù)氧氣吹入轉(zhuǎn)爐的方式，可分為頂吹、底吹、“頂、底”復(fù)合吹、斜吹和側(cè)吹等幾種方法。轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要優(yōu)點是：反應(yīng)快、冶煉時間短，生產(chǎn)效率高；設(shè)備簡單，投資少，建造快；操作簡單，固定資產(chǎn)折舊少，因而成本較低。其缺點是：原料限制嚴，用空氣吹煉的轉(zhuǎn)爐只能用鐵水；由于反應(yīng)快，不易控制冶煉終點；冶煉中金屬的吹損和濺損較大；雜質(zhì)帶入較多?？偲饋砜?，轉(zhuǎn)爐煉鋼的優(yōu)點是主要的，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和轉(zhuǎn)爐的不斷改進，例如爐外精練，SKF爐技術(shù)是可以逐步克服的。隨著吹氧煉鋼法的出現(xiàn)，轉(zhuǎn)爐煉鋼成為現(xiàn)代煉鋼中最具有生命力的一種。下面只介紹氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法。45

（1）氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐的主要設(shè)備

氧氣頂吹的主要設(shè)備有，爐體、頂吹氧槍、爐子的傾動設(shè)備、造渣加料系統(tǒng)、凈化回收系統(tǒng)以及冷卻系統(tǒng)圖3-1。

圖3-16①爐體轉(zhuǎn)爐的爐內(nèi)砌耐火磚，爐殼用鋼板焊接。

②頂吹氧槍氧槍由槍身和噴嘴兩部分構(gòu)成。噴嘴用銅質(zhì)材料制成，整個氧槍用三個直徑不同的無縫鋼管套配而成，最里層是氧氣通道，次里層通入高壓冷卻水，最外層是排出熱水的通管，氧槍另配有提升裝置，可以自動升降、行走和旋轉(zhuǎn)，見圖3-2所示

。圖3-278

③爐體傾動裝置爐體兩側(cè)由耳軸支撐在軸承上，由齒輪帶動是爐體可以前后傾動。

④造渣材料加料系統(tǒng)造渣材料石灰、螢石、礦石、鐵皮等從地下料倉通過皮帶運送到爐頂料倉。冶煉時，根據(jù)要求，將爐頂料倉開啟，由電子秤稱量后送入中間密封倉，然后造渣材料通過密封倉的出口，經(jīng)煙罩中的加料口進入爐內(nèi)。

⑤凈化回收系統(tǒng)氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐在冶煉過程中，要產(chǎn)生大量CO氣體，同時由于氧槍中心區(qū)爐溫可達2000~2600℃，部分鐵、錳等元素被蒸發(fā)和氧化，造成大量棕色煙霧（主要是FeO、Fe2O3等微粒），必須經(jīng)過凈化回收系統(tǒng)加以處理，以防止大氣污染和盡可能回收有用物質(zhì)而提高經(jīng)濟效益。9

在吹煉過程中，當(dāng)需要回收煤氣時，就將爐頂?shù)幕顒訜熣窒陆?，罩住爐口，爐氣從煙道上升，經(jīng)文氏管洗滌，重力脫水器脫水處理后，凈化的煤氣收集煤氣柜內(nèi)備用。沉淀物經(jīng)處理燒結(jié)后，可供高爐冶煉用。（2）氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼的操作過程

操作過程大體可分為裝料、吹煉、脫氧出鋼三個階段。

①裝料上一爐出鋼后，首先清除爐渣，如果爐襯有損壞，還需用耐火粉補爐，然后把轉(zhuǎn)爐至裝料位置，按爐料配比計算，先裝入廢鋼和鐵礦石，后兌入溫度約1200~1300℃的鐵水。10

②吹煉裝料完畢，將爐子轉(zhuǎn)至吹煉位置，氧槍從爐口插入爐內(nèi)，到氧槍噴嘴距溶池表面20~150cm處，送入（8~12）×105Pa，速度為1.0m3/min的氧氣進行吹煉。吹氧的同時可加入造渣材料。造渣方法，根據(jù)鐵水中雜質(zhì)元素的含量常用單渣法和雙渣法兩種方式。當(dāng)吹煉含硅、磷高的生鐵水時，采用雙渣法冶煉。所謂雙渣法，就是在兌鐵水后先加第一批造渣材料，造低堿度爐渣，待硅、錳基本氧化和爐渣熔化好時，即提起氧槍，放掉初期渣，然后再加入第二批造渣材料，造高堿度爐渣，直至吹煉結(jié)束。當(dāng)吹煉含硅、磷低的生鐵水時用單渣法，即在吹煉過程中只造一次渣。11吹煉初期期，由于鐵水水溫度不不高，硅硅、錳的的氧化速速度比碳碳快，開開吹2~3min時，硅、、錳已基基本上被被氧化，，同時鐵鐵也被氧氧化形成成FeO進入爐渣渣和溶于于鐵水，，石灰也也逐漸熔熔化，磷磷也被氧氧化進入入爐渣。。吹煉初初期爐口口出現(xiàn)黃黃褐色的的煙塵，，繼后為為紅色，，這是由由于爐口口帶出許許多微小小鐵水珠珠，在空空氣中燃燃燒而形形成的。。大約吹煉煉6min以后，進進入燒碳期，這時爐爐溫升高高到1450℃以上，，碳的氧氧化速度度加快，，CO氣體大量量產(chǎn)生，，在爐口口出現(xiàn)CO燃燒而形形成的白白色火焰焰。這時時由于CaO的加入，，爐渣堿堿度逐漸漸增高，，脫堿反反應(yīng)開始始進行，，硫以CaS的形式進進入爐渣渣。12吹煉后期期，由于含含碳量降降低，碳碳的氧化化速度變變慢，爐爐口火焰焰轉(zhuǎn)暗并并萎縮，，這標(biāo)志志吹煉結(jié)結(jié)束，同同時鐵的的氧化加加劇，爐爐口會由由鐵、錳錳氧化物物組成的的赤熱氣氣體而形形成褐色色濃煙。。這時吹吹煉應(yīng)立立即停止止，提升升氧槍，，抽樣分分析和用用熱電偶偶測定鋼鋼液溫度度，若溫溫度過高高，則可可加入冷冷卻劑（（一般用用礦石作作冷卻劑劑），若若硫、磷磷含量還還高于鋼鋼種規(guī)定定值，則則應(yīng)補加加適量造造渣材料料進行補補吹。當(dāng)當(dāng)鋼水成成分和溫溫度都符符合規(guī)定定值時，，即可出出鋼。13③出鋼氧氣頂吹吹轉(zhuǎn)爐煉煉鋼中的的脫氧、、合金化化，一般般是在出出鋼時將將鋼水倒倒入鋼水水包（盛盛鋼桶））過程中中進行的的。出鋼鋼，是將將爐子轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)到出鋼鋼位置，，掏開出出鋼口，，將鋼水水倒入鋼鋼水包并并加入氧氧化劑和和合金化化的合金金元素。。頂吹轉(zhuǎn)爐爐整個冶冶煉周期期，從裝裝料到出出鋼，100t以上的大大型轉(zhuǎn)爐爐約需40min左右，小型轉(zhuǎn)爐爐還會更更短。14第二節(jié)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)爐爐煉鋼計計算機控控制的目目的和今今后的工工作（1）氧氣吹煉煉轉(zhuǎn)爐計計算機控控制的主主要目的的氧氣吹煉煉轉(zhuǎn)爐計計算機控控制的主主要目的的是：使每爐吹吹煉終點點的鋼水水溫度和和成分（（主要是是含碳量量）命中中率在允允許的范范圍內(nèi)，，以獲得得質(zhì)量合合格的鋼鋼；減少吹煉煉次數(shù)，，縮短吹吹煉時間間，提高高生產(chǎn)率率；降低原材材料的消消耗；促進生產(chǎn)產(chǎn)管理水水平的提提高，實實現(xiàn)冶煉煉操作的的合理化化、規(guī)范范化。15按上述目目的和要要求，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)爐計算算機控制制的最主主要目標(biāo)標(biāo)是在吹吹煉終點點達到較較高的終終點溫度度和成分分的命中中率。國國內(nèi)轉(zhuǎn)爐爐計算機機控制大大量的研研究和試試驗工作作也是主主要圍繞繞這一目目標(biāo)而開開展的。。轉(zhuǎn)爐計算算機控制制主要有有兩種方方法：靜態(tài)控制制和動態(tài)態(tài)控制。。16①靜態(tài)控控制(不考慮時時間，目目標(biāo)：終終點碳和和終點溫溫度）由于靜態(tài)態(tài)控制是是轉(zhuǎn)爐計計算機最最基本的的控制方方法，所所以各廠廠在安裝裝了計算算機之后后，就集集中精力力用計算算機收集集煉鋼數(shù)數(shù)據(jù)，在在此基礎(chǔ)礎(chǔ)上建立立了靜態(tài)態(tài)模型。。終點溫溫度靠加加入礦石石來調(diào)整整，終點點碳靠吹吹入的氧氧耗量來來控制。。因此，，模型主主要由礦礦石方程程和耗氧氧方程組組成。模模型是經(jīng)經(jīng)驗和多多重回歸歸兩種方方法建立立起來的的。模型型中變量量因子是是在能檢檢測參數(shù)數(shù)中由經(jīng)經(jīng)驗統(tǒng)計計挑選，，一些難難以表述述的因子子不選入入模型。。模型采采用全量量和增量量兩種，，由于增增量模型型具有較較好的適適應(yīng)性能能，控制制偏差比比全量模模型小，，故在實實際中得得到了廣廣泛應(yīng)用用。在全量模模型進行行靜態(tài)控控制時，，常常存存在較大大的系統(tǒng)統(tǒng)偏差，，因此，，又建立立了采用用隨機逼逼近法或或遞推最最小二乘乘法的自自適應(yīng)模模型，對對全量模模型的控控制偏差差進行自自適應(yīng)補補正。17②動態(tài)控控制要實現(xiàn)動動態(tài)控制制，首先先必須解解決動態(tài)態(tài)檢測手手段，即即能夠在在吹煉過過程中測測量鋼水水溫度和和含碳量量。為此此，各廠廠在進行行靜態(tài)控控制試驗驗的同時時，大力力進行動動態(tài)檢測測手段的的研究。。70年年代以后后，國內(nèi)內(nèi)許多企企業(yè)先后后安裝了了爐氣定定碳裝置置，開始始了爐氣氣定碳的的研究。。與此同同時，各各廠積極極著手安安裝副槍槍，又經(jīng)經(jīng)過幾年年的試制制和改進進，給動動態(tài)控制制的實現(xiàn)現(xiàn)提供了了有利條條件。18用副槍進進行動態(tài)態(tài)控制是是在吹煉煉后期（（此時鋼鋼水含碳碳0.5%-1%）。。副槍下下降到溶溶池測出出鋼水溫溫度和含含碳量，，根據(jù)終終點溫度度和碳的的目標(biāo)值值，用動動態(tài)模型型算出吹吹煉到終終點所需需的氧耗耗量和調(diào)調(diào)溫所需需的冷卻卻劑量，，并按此此計算值值進行控控制，直直到吹煉煉終點。。由于副副槍下降降到吹煉煉點的時時間比較較短（一一般只有有幾分鐘鐘時間）），這種種動態(tài)控控制方法法要求計計算機能能對轉(zhuǎn)爐爐的氧、、副槍、、氧耗和和副原料料加料各各系統(tǒng)實實行全部部自動操操作，要要在機械械、自動動控制、、探頭、、檢測儀儀表等方方面解決決大量技技術(shù)關(guān)鍵鍵問題，，并與計計算機聯(lián)聯(lián)調(diào)，才才能使副副槍基本本上具備備了動態(tài)態(tài)控制的的條件。19（2）實實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐爐煉鋼計計算機控控制今后后要做的的工作實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐爐煉鋼計計算機控控制今后后要做的的工作有有：①要實現(xiàn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)爐計算算機控制制，不僅僅要有計計算機控控制系統(tǒng)統(tǒng)，還應(yīng)應(yīng)有配套套的計量量設(shè)備和和檢測儀儀表。并并且要求求他們在在長期工工作中具具有足夠夠的穩(wěn)定定性和可可靠性。。這些，，仍然是是目前急急待解決決的問題題。②生產(chǎn)條件件的穩(wěn)定定和操作作的統(tǒng)一一以及改改進生產(chǎn)產(chǎn)管理，，是實現(xiàn)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐計計算機控控制必備備的條件件之一。。在試驗驗中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)：鐵水水成分不不穩(wěn)定與與副原料料質(zhì)量不不穩(wěn)定、、廢鋼不不分類、、操作不不統(tǒng)一、、鋼種變變化大，，不僅給給研制數(shù)數(shù)學(xué)模型型造成困困難，同同時嚴重重影響了了控制精精度和命命中率，，這是計計算機控控制煉鋼鋼的主要要難點。。20③經(jīng)過多年年來對各各種數(shù)學(xué)學(xué)模型的的研究和和試驗看看出：只只要檢測測到的冶冶煉數(shù)據(jù)據(jù)準(zhǔn)確，，生產(chǎn)條條件穩(wěn)定定，操作作統(tǒng)一，，研制出出較高質(zhì)質(zhì)量的靜靜、動態(tài)態(tài)數(shù)學(xué)模模型是完完全可以以實現(xiàn)的的。為此此，要積積極地解解決上述述問題，，為模型型研究創(chuàng)創(chuàng)造條件件。④根據(jù)國內(nèi)內(nèi)外的情情況，要要提高轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)爐計算算機控制制效果，，必須實實現(xiàn)靜態(tài)態(tài)和動態(tài)態(tài)相結(jié)合合的控制制方式。。因此，，在靜態(tài)態(tài)控制的的基礎(chǔ)上上要加強強動態(tài)控控制的研研究，特特別是要要加強動動態(tài)檢測測手段的的研究。。使用副副槍作為為動態(tài)檢檢測手段段，以實實現(xiàn)動態(tài)態(tài)控制。。21第三節(jié)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)爐煉煉鋼計算算機控制制轉(zhuǎn)爐煉鋼鋼過程復(fù)復(fù)雜（如如圖3-3所示示），終終點成分分和溫度度的控制制范圍窄窄，使用用的原料料和生產(chǎn)產(chǎn)的品種種多、數(shù)數(shù)量大，，冶煉過過程溫度度高，時時間短，，可變因因素多，，變化范范圍大。。因此，，憑經(jīng)驗驗和直接接觀察很很難適應(yīng)應(yīng)現(xiàn)代轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)爐煉鋼鋼生產(chǎn)的的需要。。22圖3-32360年代代以來，，隨著電電子計算算機和檢檢測技術(shù)術(shù)的迅速速發(fā)展，，開始采采用計算算機控制制煉鋼過過程。美美國于1959年首次次利用計計算機計計算轉(zhuǎn)爐爐供氧量量和冷卻卻劑用量量，對轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)爐終點點實行靜靜態(tài)控制制。隨后后，很多多國家投投入研究究并相繼繼采用。。在此基基礎(chǔ)上，，又出現(xiàn)現(xiàn)了轉(zhuǎn)爐爐終點的的動態(tài)控控制法。。在發(fā)展展轉(zhuǎn)爐過過程控制制技術(shù)的的同時，，轉(zhuǎn)爐生生產(chǎn)管理理系統(tǒng)的的自動控控制也得得到了很很大發(fā)展展，出現(xiàn)現(xiàn)了聯(lián)機機實時管管理系統(tǒng)統(tǒng)、計算算機網(wǎng)絡(luò)絡(luò)系統(tǒng)和和數(shù)據(jù)庫庫系統(tǒng)，，形成了了包括生生產(chǎn)計劃劃、作業(yè)業(yè)管理、、工藝控控制、庫庫存管理理、質(zhì)量量及其它它業(yè)務(wù)管管理的自自動化系系統(tǒng)。24計算機用用于鋼鐵鐵企業(yè)管管理和轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)爐冶煉煉過程控控制，顯顯著提高高了轉(zhuǎn)爐爐生產(chǎn)率率，降低低了原材材料、能能源和人人工消耗耗及生產(chǎn)產(chǎn)成本，，提高了了產(chǎn)品質(zhì)質(zhì)量，減減輕了勞勞動強度度。目前前，轉(zhuǎn)爐爐終點靜靜態(tài)控制制的命中中率可達達60%-70%，比比人工控控制命中中率提高高10%-20%，動動態(tài)控制制的終點點成分和和溫度的的命中率率可達90%。。目前轉(zhuǎn)爐爐的自動動控制還還處于發(fā)發(fā)展和逐逐步完善善階段。。由于某某些系統(tǒng)統(tǒng)的控制制模型主主要是依依靠經(jīng)驗驗建立的的，目標(biāo)標(biāo)命中率率尚不高高。轉(zhuǎn)爐爐全部工工藝過程程的自動動控制，，例如脫脫磷和脫脫硫的控控制，還還有待研研究開發(fā)發(fā)。目前前，自動動控制系系統(tǒng)的功功能也還還有限，，例如還還不能滿滿意地消消除噴濺濺等異常常事故，，因此，，轉(zhuǎn)爐的的自動控控制仍然然是需要要深入開開展工作作和迫切切需要研研究的重重要課題題。25一、轉(zhuǎn)爐自動動控制系系統(tǒng)轉(zhuǎn)爐煉鋼鋼廠的自自動控制制系統(tǒng)由由原料、、冶煉、、鋼水處處理、澆澆注及生生產(chǎn)管理理等，全全部工藝藝環(huán)節(jié)在在內(nèi)的若若干子系系統(tǒng)構(gòu)成成。其中中，轉(zhuǎn)爐爐冶煉的的自動控控制系統(tǒng)統(tǒng)是主要要子系統(tǒng)統(tǒng)。轉(zhuǎn)爐自動動控制系系統(tǒng)包括括計算機機系統(tǒng)、、電子稱稱量系統(tǒng)統(tǒng)、檢測測調(diào)節(jié)系系統(tǒng)、邏邏輯控制制系統(tǒng)、、顯示裝裝置及副副槍設(shè)備備等。通常，人人們把描描述轉(zhuǎn)爐爐實際過過程的數(shù)數(shù)學(xué)模型型用“程程序設(shè)計計語言””寫成源源程序，，靠計算算機內(nèi)的的“編譯譯程序””翻譯成成機器指指令（目目的程序序），然然后計算算機執(zhí)行行機器指指令工作作，輔助助操作者者實現(xiàn)煉煉鋼過程程控制。。比較典型型的轉(zhuǎn)爐爐計算機機控制系系統(tǒng)及其其數(shù)據(jù)輸輸入--輸出時時間如圖圖3-4所示，，該系統(tǒng)統(tǒng)還包括括下一工工序在內(nèi)內(nèi)的信息息管理。。26圖3-427圖3-5是典典型的轉(zhuǎn)爐冶冶煉作業(yè)工作作順序和計算算機靜態(tài)、動動態(tài)控制的工工作順序。該該轉(zhuǎn)爐具有氧氧槍（OG）裝置，控制系系統(tǒng)包括對OG的控制。根據(jù)據(jù)前爐情況，，計算機就會會對預(yù)定爐次次進行爐料計計算。在預(yù)定定爐次冶煉開開始前，通過過手動或自動動向計算機輸輸入設(shè)定的吹吹煉數(shù)據(jù)，以以及測定和分分析鐵水溫度度和成分數(shù)據(jù)據(jù)，輔助原料料數(shù)據(jù)等。然然后根據(jù)操作作者的要求，，按靜態(tài)或動動態(tài)控制吹煉煉。吹煉停止止后對數(shù)學(xué)模模型進行修正正并向下步工工序輸出信息息。ⅰ28圖3-529轉(zhuǎn)爐的計算機機控制系統(tǒng)通通常應(yīng)具備的的功能有：1）工藝過程參數(shù)數(shù)的自動收集集、處理和記記錄；2）根據(jù)模型計算算出各種原材材料，包括鐵鐵水、廢鋼、、輔助材料、、鐵合金和有有氧氣的用量量；3）吹煉過程的自自動控制，包包括靜態(tài)控制制、動態(tài)控制制和全自動控控制；4）人機聯(lián)系，包包括用各種顯顯示器報告冶冶煉進程和向向計算機輸入入；5）信息控制系統(tǒng)統(tǒng)本身的故障障處理；6）生產(chǎn)管理，包包括向后步工工序輸出信息息以及打印每每爐冶煉記錄錄和報表等。。30二、靜態(tài)控制靜態(tài)控制是根根據(jù)吹煉前的的韌始條件(如鐵水、廢鋼鋼、造渣材料料成分和鐵水水溫度)以及吹煉終點點所要求的鋼鋼水量、鋼水水成分和溫度度而進行的對對操作條件如如吹煉所需的的裝入量、氧氧氣量和造渣渣材料的用量量等的計算，，在吹煉過程程中不取樣測測溫，不對操操作條件做必必要的修正。。模型是用物理理化學(xué)或數(shù)學(xué)學(xué)方法對實際際過程進行描描述的一種工工具，是實現(xiàn)現(xiàn)計算機控制制轉(zhuǎn)爐煉鋼的的核心。因此此，建立好的的控制模型至至關(guān)重要。模模型分為理論論模型和經(jīng)驗驗?zāi)Ｐ蛢深悺?1建立模型的基基本思路：1、靜態(tài)理論模型型主要是建立立在熱平衡和和物料平衡的的基礎(chǔ)之上的的。2、經(jīng)驗?zāi)Ｐ褪鞘故褂脭?shù)理統(tǒng)計計的方法，對對大量數(shù)據(jù)進進行統(tǒng)計分析析建立的323、經(jīng)驗?zāi)Ｐ托偷男拚椒ǚǎ前艳D(zhuǎn)爐爐整個爐役期期中工藝因素素變化的影響響看作是連續(xù)續(xù)的函數(shù)，相相鄰兩爐爐型型對操作結(jié)果果的影響由于于相差極微而而看成是一樣樣的。這樣，，以上一爐的的操作情況為為基礎(chǔ)，對下下一爐操作因因素的變化加加以修正，作作為下一爐的的數(shù)學(xué)模型。。其數(shù)學(xué)通式式為：33實踐表明，純純理論模型的的命中率很低低，而經(jīng)驗?zāi)ＤＰ偷拿新事矢哂诶碚撃ＤＰ?，比人工工控制好一些些。盡管如此此，靜態(tài)控制制模型命中率率仍不高，其其原因是操作作和其它各種種隨機因素的的干擾很難完完全包括在數(shù)數(shù)學(xué)模型中。。此外，在整整個吹煉過程程中，靜態(tài)控控制得不到爐爐內(nèi)反應(yīng)實際際進展的反饋饋信息，不能能及時修正吹吹煉軌跡。34如前所述，靜靜態(tài)控制只考考慮始態(tài)與終終態(tài)之間量的的差別，而不不考慮量隨時時間的變化，，因而靜態(tài)控控制的命中率率是有限的。。為了提高命命中率，應(yīng)根根據(jù)吹煉過程程中檢測的金金屬成分、溫溫度及爐渣狀狀況等有關(guān)隨隨時間變化的的動態(tài)信息對對吹煉參數(shù)進進行修正，以以達到預(yù)定的的吹煉目標(biāo)，，這種方法稱稱為動態(tài)控制制法。動態(tài)控制的關(guān)關(guān)鍵在于迅速速、準(zhǔn)確的連連續(xù)獲得反饋饋信息。否則則，即使建立立的模型再好好也是枉然。。三、動態(tài)控制35目前，動態(tài)控控制仍主要是是保證出鋼含含碳量和出鋼鋼溫度，使用用的動態(tài)自動動控制方法主主要有軌跡跟跟蹤法、動態(tài)態(tài)停吹法、吹吹煉條件控制制法、稱量控控制法等。1、軌跡跟蹤蹤法轉(zhuǎn)爐吹煉后期期脫碳和升溫溫速度是有規(guī)規(guī)律的，軌跡跡跟蹤法認為為吹煉后期脫脫碳規(guī)律呈指指數(shù)衰減方式式，其指數(shù)方方程為：36根據(jù)冶煉過程程中獲得的氣氣體分析和流流量數(shù)據(jù)，可可以計算脫碳碳速度，從而而由式（3-3）可以求求出指數(shù)方程程中的系數(shù)K，式中的RP以吹煉中期測測得R平均值代替。。然后由（3-4）用逐逐次迭代法算算出溶池含碳碳量。37將方程式（3-3）整理理并積分，從從而可求出達達到目標(biāo)含碳碳量Ci所需得氧量：：38用一獨立的系系統(tǒng)來測定溶溶池溫度，并并把測溫數(shù)據(jù)據(jù)代入下面的的經(jīng)驗線性方方程，以確定定終點溫度。39過程控制計算算機對算出的的達到目標(biāo)含含碳量和目標(biāo)標(biāo)溫度所需的的氧氣OC和OT進行比較，若若OC=OT，即達到目標(biāo)含含碳量與達到到目標(biāo)溫度所所需的氧氣量量相等，則無無需調(diào)整操作作，若OC>OT，應(yīng)加冷卻劑；；OC<OT，則應(yīng)提高槍位位，使終點含含碳量和溫度度同時命中目目標(biāo)值。目前的動態(tài)控控制，軌跡跟跟蹤法用計算算機每5s從檢測系統(tǒng)采采得一套新的的瞬時溶池數(shù)數(shù)據(jù)，對計算算結(jié)果做一次次校正。這樣樣反復(fù)進行，，直到吹煉終終點，越接近近吹煉終點，，預(yù)計的吹煉煉曲線越接近近實際曲線。402、動態(tài)停吹吹法在開吹前用靜靜態(tài)模型進行行裝料計算，，吹煉前期用用靜態(tài)模型進進行控制，只只是在接近終終點時，由檢檢測器測得信信息，根據(jù)對對接近爐次或或類似爐次回回歸分析，獲獲得的脫碳速速度和含碳量量的關(guān)系，以以及升溫速度度與溫度的關(guān)關(guān)系，判斷最最佳停吹點。。停吹時按需要要作相應(yīng)的修修正動作。最最佳停吹點需需要滿足下面面兩個條件之之一，即含碳碳量和溫度同同時命中或兩兩者中有一項項命中，另一一項不需后吹吹，只經(jīng)某些些修正動作即即可達到目標(biāo)標(biāo)要求。41圖3-8是動動態(tài)停吹法示示意圖，軌跡跡1是停吹時時含碳量和溫溫度同時命中中。軌跡2和和3是停吹時時含碳量和溫溫度兩者不能能同時命中，，但不必后吹吹，只需作6或7軌跡修修正即可達到到目標(biāo)值（降降溫或增炭)，而不必在冶冶煉過程中作作4或5軌跡跡的修正。423、吹煉條件件控制法吹煉條件控制制是根據(jù)吹煉煉過程中檢測測出來的溶池池反應(yīng)信息，，修正吹煉條條件，使吹煉全過程按預(yù)定的吹煉煉軌跡進行的的一種控制方方法。具有代代表性的吹煉煉條件控制方方法有CRM模型和克虜伯伯模型。4、稱量控制制法稱量控制法的的基本依據(jù)是是，轉(zhuǎn)爐中的的主要反應(yīng)都都拌有失重或或增重，由此此根據(jù)獲得的的爐內(nèi)重量、、重量變化率率及動能曲線線信息來控制制冶煉進程，，使其按預(yù)定定軌跡進行。。43上述幾種方法法中，使用較較普遍的是動動態(tài)停吹法和和吹煉條件控控制法。注意：以終點含碳量量和溫度為主主的控制方法法，不能滿足足終點含磷量量的控制要求求和吹煉的平平衡性。為此此，需要開展展了爐渣及廢廢氣狀態(tài)等檢檢測技術(shù)的研研究，并將其其引入終點控控制系統(tǒng)中，，從而增加了了動態(tài)控制的的功能。目前開發(fā)的爐爐渣及廢氣的的檢測，主要要有間接的通通過測音響、、爐體振動、、氧槍振動、、氧槍膨脹、、渣中滴液、、爐渣電導(dǎo)、、氧槍與爐殼殼之間的電位位差、廢氣成成分、廢氣溫溫度和火焰光光度，將其信信息用于冶煉煉控制。44四、動態(tài)控制的信信息檢測冶煉過程中溶溶池反應(yīng)信息息的檢測是實實現(xiàn)動態(tài)控制制的基礎(chǔ)，由由于轉(zhuǎn)爐吹煉煉時處于半封封閉狀態(tài)，爐爐內(nèi)溫度高而而且運動激烈烈，因此由爐爐內(nèi)直接測溫溫和取樣是困困難的，而倒倒?fàn)t進行測溫溫取樣，對高高速操作的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)爐也是不合合算的。因此此，必須具有有迅速可靠的的檢測手段，，一個好的檢檢測器應(yīng)該快快速準(zhǔn)確地得得到溶池內(nèi)的的各種信息，，而且結(jié)構(gòu)簡簡單和費用低低。451、溶池溫度度測定溶池溫度測定定有連續(xù)式和和間歇式兩類類，它們各有有接觸式和非非接觸式的區(qū)區(qū)別。目前，，已投入冶煉煉過程測溫的的方法分類如如下：46上述各類方法法中，使用比比較簡單和精精度較高的是是投擲式測溫溫和副槍測溫溫探頭，但由由于測溫元件件是消耗性的的，測溫成本本較高。2、溶池含碳碳量測定吹煉過程中溶溶池含碳量測測定也有連續(xù)續(xù)式和間歇式式兩種方式，，二者又各有有接觸式和非非接觸式兩類類方法?，F(xiàn)在在的溶池含碳碳量測定方法法可分類如下下：474849505152上述各種方法法中，開發(fā)較較早和使用較較多的是爐氣氣、煙氣的分分析和測定方方法，包括用用測定爐口廢廢氣溫度來確確定溶池脫碳碳速度；測定定廢氣中的CO和CO2量計算脫碳速速度；測定煤煤氣回收轉(zhuǎn)爐爐爐氣量測定定脫碳速度；；測定廢氣量量并分析CO和CO2量，然后計算算脫碳速度及及溶池含碳量量等。廢氣分分析確定溶池池含碳量，由由于受操作因因素、取樣和和分析精度的的影響，加上上測定時間滯滯后性，有較較大的累計誤誤差，檢測和和精度偏低。。其它一些類型型的方法，也也都各有特點點并存在一定定的問題，有有待進一步研研究。533、爐渣檢測測如前所述，溶溶渣檢測包括括音響測定、、氧槍膨脹測測定、渣中鐵鐵滴測定、爐爐渣電導(dǎo)測定定等。這些收收集信息的方方法，還各自自存在不同程程度的問題，，使用尚不普普遍，還有待待開發(fā)。4、測溫定碳碳副槍副槍是設(shè)置在在吹煉主槍旁旁的間歇式水水冷檢測裝置置。檢測副槍槍由于比其它它檢測手段具具有功能多、、壽命長、精精度高的優(yōu)點點，已經(jīng)成為為轉(zhuǎn)爐動態(tài)控控制的主要檢檢測手段。54副槍主要由傳傳動機構(gòu)，槍槍體和探頭三三部分構(gòu)成。。此外，還有有探頭自動裝裝卸和回收機機構(gòu)及其它附附屬裝置。從從類型上分，，副槍有固定定式，橫移式式、旋轉(zhuǎn)式和和傾斜式。圖圖3-9為水水島的副槍系系統(tǒng)示意圖。。圖3-955目前，副槍已已具有測溫、、定碳、定氧氧、取樣、測測液面高度、、測渣層厚度度等多種功能能。這些功能能分別由測溫溫、定氧、測測液面高度的的探頭和能夠夠同時測溫、、定碳、取樣樣的復(fù)合探頭頭來完成。圖圖3-10為為探頭結(jié)構(gòu)示示意圖。圖3-1056采用副槍動態(tài)態(tài)控制，溫度度和碳的命中中率可以達到到90%以上上，當(dāng)含碳量量為0.09%~0.12%時，誤誤差為±0.02%，，溫度誤差為為±12K。副槍測定時，，多數(shù)轉(zhuǎn)爐采采用適當(dāng)降低低供氧量和測測定前加鎮(zhèn)靜靜劑的措施，，以便使溶池池盡量趨于平平靜。五.全自動冶煉控控制盡管動態(tài)控制制模型校正了了靜態(tài)控制模模型的計算誤誤差，目前世世界上各大型型轉(zhuǎn)爐也主要要采用靜態(tài)控控制模型結(jié)合合動態(tài)控制模模型的控制形形式,同時還還采用了參考考爐次更新和和模型系數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)等方法以以增強控制模模型的適應(yīng)能能力，提高終終點碳溫的控控制精度和命命中率。57模型實際應(yīng)用用問題動態(tài)控制不能對造渣過過程進行有效效監(jiān)測和控制制，不能降低低轉(zhuǎn)爐的噴濺濺率；不能對對終點的硫和和磷含量進行行準(zhǔn)確控制，，不能實現(xiàn)計計算機對整個個冶煉過程的的閉環(huán)在線控控制。靜態(tài)實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐爐自動化控制制目標(biāo)需要用用計算機網(wǎng)絡(luò)絡(luò)環(huán)路控制轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝藝過程，其關(guān)關(guān)鍵是要消除除煉鋼生產(chǎn)過過程中產(chǎn)生的的各種誤差對對煉鋼終點和和過程控制的的影響。58轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)產(chǎn)過程中的誤誤差系統(tǒng)誤差，由由各種檢測儀儀表帶來的誤誤差和引起的的波動；隨機誤差，由由生產(chǎn)中各種種不跪定影響響因素(如爐齡、槍齡齡和空爐時間間等)的波動和變化化對操作結(jié)果果引起的誤差差；操作誤差．由由操作者引起起的誤差。為了消除以上上三種誤差，，確?？刂凭群拖到y(tǒng)的的穩(wěn)定性，需需要采用全自自動冶煉控制制技術(shù)可以很好地校校正上述誤差差。59全自動冶煉控控制技術(shù)1)靜態(tài)模型。確確定吹煉方案案，以保證能能基本命中終終點。2)吹煉控制模型型。在吹煉過過程中利用爐爐氣成分信息息，校正吹煉煉誤差，全程程預(yù)報熔池和和爐渣成分的的變化。3)造渣控制模型型。吹煉時利利用爐渣檢測測信息，動態(tài)態(tài)調(diào)整頂槍槍槍位和造渣工工藝，避免吹吹煉過程中中發(fā)生“噴濺濺”和“返干干”。4)終點控制模型型。通過終點點副槍校正或或爐氣分析校校正；精確控控制終點，保保證命中率。。5)采用人工智能能技術(shù)，提高高模型的自學(xué)學(xué)習(xí)和自適應(yīng)應(yīng)能力。60冶煉程序框圖圖6162第四節(jié)連續(xù)續(xù)鑄鋼自動化化連續(xù)鑄鋼技術(shù)術(shù)是一項新工工藝，它對鋼鋼水要求高，，連續(xù)作業(yè)設(shè)設(shè)備操作難度度大，因此為為了免除事故故，保持正常常生產(chǎn)、達到到較高的質(zhì)量量和產(chǎn)量要求求，自動檢測測和自動控制制是必不可少少的。根據(jù)統(tǒng)統(tǒng)計，在連鑄鑄裝置上采用用某些自動控控制系統(tǒng)后，，可使?jié)沧⑺偎俣忍岣?0%，并可提提高鑄坯成品品率和改善鑄鑄坯質(zhì)量。目目前連續(xù)鑄鋼鋼已向生產(chǎn)寬寬板坯、合金金鋼坯和薄板板坯方向發(fā)展展，在滿足嚴嚴格的指標(biāo)要要求的同時實實現(xiàn)工藝過程程的全面自動動化。63一、工藝及主要裝裝置簡介連續(xù)鑄鋼能提提高鋼坯的收收得率，節(jié)省省能耗，減輕輕勞動強度，，實現(xiàn)較高程程序的自動化化，因此，近近年來在國內(nèi)內(nèi)外得到了迅迅速發(fā)展，正正逐步取代模模鑄和初軋機機。國外已有有全連鑄車間間乃至連鑄連連軋車間投產(chǎn)產(chǎn)。連鑄機的型式式有多種，有有立式連鑄、、立彎式連鑄鑄、橢圓型連連鑄、旋轉(zhuǎn)式式連鑄和弧形形連鑄。目前前常用的是弧弧形連鑄機，，現(xiàn)就這種型型式的連續(xù)鑄鑄鋼（以下簡簡稱連鑄）介介紹如下：646566弧形連鑄的工藝流流程見圖3-16，鋼水水先經(jīng)吹氬站站吹氬或吹氮氮攪拌，并加加入廢鋼調(diào)溫溫，使鋼水溫溫度調(diào)整到該該鋼種液相線線30-50℃，然后送送到鋼水包回回轉(zhuǎn)臺，將鋼鋼包對準(zhǔn)中間間罐，使鋼水水注入中間罐罐。中間罐的的作用是保持持一定的鋼水水量，從而使使注入結(jié)晶器器的鋼水壓力力一定，使鋼鋼水中的夾雜雜物及渣子有有機會上浮，，還可以通過過中間罐進行行多流連鑄及及多爐連鑄。。在必要時改改變中間罐鋼鋼水液面高度度，也可以調(diào)調(diào)節(jié)鋼水溫度度（如鋼水溫溫度高，可以以保持中間罐罐低液面；鋼鋼水溫度低，，則可以將中中間罐的液面面保持稍高））。中間罐的的鋼水通過侵侵入式水口注注入結(jié)晶器（（侵入式水口口的作用是防防止鋼水氧化化）。67圖3-1668結(jié)晶器是銅制制的，用高壓壓軟水冷卻，，近年來結(jié)晶晶器內(nèi)表面鍍鍍鉻，并用再再結(jié)晶溫度較較高的銅合金金制成，以減減少結(jié)晶器的的磨損。結(jié)晶晶器是連鑄的的關(guān)鍵設(shè)備，，它使鋼水外外層在此凝成成外殼，從而而使鑄坯與結(jié)結(jié)晶器脫離，，并使?jié)櫥瑒﹦┠芗尤氲戒撲撆髋c結(jié)晶器器銅壁之間，，澆注前，引引錠裝置將引引錠送入結(jié)晶晶器，澆注開開始后，由引引錠裝置將初初步凝成外殼殼的鑄坯引出出結(jié)晶器，已已形成薄殼的的鑄坯（內(nèi)心心是液體）進進入二次冷卻卻區(qū)，經(jīng)噴水水繼續(xù)冷卻，，直至全部凝凝固。當(dāng)連鑄鑄坯頭部進入入拉矯輥后，，引錠裝置便便被脫開，安安放在固定位位置（例如：：由吊車到連連鑄機旁邊的的某一空地）），由拉矯輥輥直接拉鑄坯坯，使鑄坯繼繼續(xù)前進。鑄鑄坯經(jīng)拉矯輥輥矯直后，再再經(jīng)切割裝置置剪成一定長長度的鑄坯，，送加熱爐加加熱后軋制。。6970鑄坯的澆注速速度，是由鑄鑄坯的尺寸、、鋼種和產(chǎn)量量來決定的，，大板坯澆注注速度一般為為0.5~1.5m/min；；小方坯的澆注注速度一般為為4~5m/min。。二次冷卻水的的強度一般根根據(jù)經(jīng)驗來決決定，可根據(jù)據(jù)鑄坯熱傳導(dǎo)導(dǎo)編制數(shù)學(xué)模模型，然后用用經(jīng)驗修正。。鑄坯按生產(chǎn)要要求，用火焰焰切割法（或或其它機械方方法，例如剪剪切）切制成成一定長度，，然后打上編編號，冷卻、、堆放。某些些鑄坯表面可可能有缺陷，，一般采用火火焰清理的辦辦法來消除，，故連鑄車間間配有火焰清清理設(shè)備。711．結(jié)晶器結(jié)晶器是連鑄鑄設(shè)備中最關(guān)關(guān)鍵的部件，，它的性能對對連鑄機的生生產(chǎn)能力和鑄鑄坯質(zhì)量都起起著十分重要要作用，因此此，人們稱它它為連鑄機的的心臟。連鑄工藝要求求的結(jié)晶器必必須具有以下下性能：（1）有良好的導(dǎo)熱熱性能，能迅迅速形成足夠夠厚度的初生生坯殼。（2）有良好的結(jié)構(gòu)構(gòu)剛性和結(jié)構(gòu)構(gòu)工藝性，易易于制造，安安裝和調(diào)整。。（3）有較好的耐磨磨性和較高的的使用壽命。。（4）重量要輕，造造價要低。72結(jié)晶器在使用用中的重要問問題是結(jié)構(gòu)的的剛性。結(jié)晶晶器的剛性決決定了它在工工作時的變形形，而變形狀狀態(tài)和大小，，會影響坯殼殼在結(jié)晶器中中的凝固過程程和鑄坯質(zhì)量量，同時加速速銅壁的磨損損，縮短結(jié)晶晶器的使用壽壽命。按外部形狀結(jié)結(jié)晶器可分為為直結(jié)晶器和和弧形結(jié)晶器器，直結(jié)晶器器用于立式、、立彎式連鑄鑄機上，弧形形結(jié)晶器用于于弧形和橢圓圓形連鑄機；；按鑄坯斷面面形狀結(jié)晶器器可分為方坯坯、板坯、矩矩形坯、圓坯坯以及異形斷斷面結(jié)晶器；；按結(jié)構(gòu)形成成結(jié)晶器可分分為整體式、、管式、組合合式和可調(diào)寬寬結(jié)晶器。732．結(jié)晶器器振動裝置置結(jié)晶器振動動裝置包括括兩部分內(nèi)內(nèi)容：一是是結(jié)晶器振振動方式；；二是結(jié)晶晶器振動裝裝置結(jié)構(gòu)。。結(jié)晶器振振動的目的的是防止初初生坯殼與與結(jié)晶器之之間粘結(jié)而而被拉裂。。對結(jié)晶器器振動的要要求是：1）振動的方式式能有效地地防止因坯坯殼和粘結(jié)結(jié)而造成的的拉漏事故故；2）振動參數(shù)有有利于改善善鑄坯表面面的質(zhì)量，，形成表面面光滑的鑄鑄坯；3）振動機構(gòu)能能準(zhǔn)確實現(xiàn)現(xiàn)圓弧軌跡跡，不產(chǎn)生生過大的加加速度引起起的沖擊和和擺動；4）設(shè)備的制造造、安裝和和維護方便便，便于處處理事故，，傳動系統(tǒng)統(tǒng)有足夠的的安全余量量。74同步振動（（云崗振動動）。結(jié)晶器的下下降速度與與鑄坯的拉拉坯速度相相同，即稱稱同步，然然后結(jié)晶器器以3倍的速度上上升。沖擊擊力較大，，不平穩(wěn)。。負滑動振動動。結(jié)晶器的下下降速度稍稍高于鑄坯坯的拉坯速速度，即稱稱負滑動，，這樣有利利于強制脫脫模及斷裂裂坯殼的壓壓合，然后后結(jié)晶器以以較高的速速度上升。。結(jié)晶器在在振動時有有一段穩(wěn)定定的運動時時間，這樣樣有利于振振動的平穩(wěn)穩(wěn)和坯殼的的增厚。正弦振動。。結(jié)晶器的上上下振動時時間相等，，最大振動動速度也相相同。鑄坯坯與結(jié)晶器器之間都有有相對運動動，有利于于脫模和斷斷裂坯殼的的壓合。7576連鑄機上的的振動方式式，無論是是立式的或或弧形的均均采用云崗崗式振動、、負滑動振振動和正弦弦振動三種種振動方式式。3．二次冷冷卻裝置二次冷卻裝裝置的作用用是：1）從結(jié)晶器中中拉出的帶帶液心的鑄鑄坯，在二二次冷卻區(qū)區(qū)借助水或或汽水的直直接冷卻，，加速凝固固，并進入入拉矯區(qū)；；2）通過夾輥和和側(cè)導(dǎo)輥，，對帶液心心的坯殼起起支撐和導(dǎo)導(dǎo)向作用，，使其按二二冷區(qū)通道道進行限制制它發(fā)生鼓鼓肚變形；；3）對引錠桿起起導(dǎo)向和支支撐作用；；4）對直結(jié)晶器器的直弧形形連鑄機，二冷區(qū)還要要完成對鑄鑄坯的頂彎彎作用。77連鑄工藝對對二冷區(qū)的的要求主要要有：1）二冷裝置在在高溫鑄坯坯作用下有有足夠的強強度；2）結(jié)構(gòu)簡單、、調(diào)整方便便，能適應(yīng)應(yīng)改變鑄坯坯斷面的要要求，能快快速處理事事故；3）能按要求調(diào)調(diào)整二次冷冷卻區(qū)水量量，以適應(yīng)應(yīng)改變鑄坯坯斷面，鋼鋼種，澆注注溫度和拉拉坯速度的的變化。784．拉矯直直裝置1）在澆注過程程中能克服服結(jié)晶器和和二冷區(qū)阻阻力，順利利地把鑄坯坯拉出。2）能調(diào)節(jié)拉速速、適應(yīng)不不同工藝，，如改變鋼鋼種、斷面面的要求，，對自動控控制液面的的拉坯系統(tǒng)統(tǒng)能實現(xiàn)閉閉環(huán)控制；；3）能實現(xiàn)弧形形全凝固或或帶液相鑄鑄坯的矯直直，并保證證矯直過程程中不影響響鑄坯質(zhì)量量；（4）在滿足工藝藝要求條件件下，結(jié)構(gòu)構(gòu)應(yīng)簡單，，便于安裝裝調(diào)整。79拉坯矯直機機的分類，，按結(jié)構(gòu)形形式可分成成牌坊式、、鉗式和組組合式；按按輥子的數(shù)數(shù)目可分成成4輥拉矯矯機、5輥輥拉矯機，，但最少要要3輥才能能把鑄坯矯矯直。按鑄鑄坯形狀可可將拉矯機機分為方坯坯拉矯機和和板坯拉矯矯機。根據(jù)據(jù)矯直技術(shù)術(shù)的發(fā)展，，則可分為為單點矯直直、多點矯矯直，壓縮縮矯直和連連續(xù)矯直四四類。近年年來，連鑄鑄矯直技術(shù)術(shù)得到較快快的發(fā)展。。80二、連鑄生產(chǎn)過過程中的自自動控制在連鑄自動動化技術(shù)中中，不僅自自動控制與與計算機管管理是十分分重要，檢檢測技術(shù)顯顯得特別關(guān)關(guān)鍵。由于于工作性質(zhì)質(zhì)和環(huán)境的的復(fù)雜性，，致使很多多關(guān)鍵過程程參數(shù)仍然然得到不到到，這樣為為閉環(huán)控制制帶來困難難，這里所所介紹的控控制技術(shù)部部分已投入入生產(chǎn)，部部分仍在繼繼續(xù)研究開開發(fā)之中。。811．鋼包鋼鋼水脫氧自自動控制為了控制鋼鋼水質(zhì)量，，要測量鋼鋼包中鋼水水的溫度及及氧含量等等，并根據(jù)據(jù)鋼水中含含碳量投入入鋁絲，近近來已用計計算機計算算投入量，，并把鋁絲絲卷在盤上上，通過鋁鋁絲線供給給器送入鋼鋼水包中，，日本川崎崎制鐵千葉葉廠3號連連鑄機已實實現(xiàn)這樣的的控制。2．保護渣渣自動加入入控制在結(jié)晶器渣渣液面上是是防止鋼液液表面氧化化，吸收上上浮金屬夾夾雜物以及及保持鑄坯坯和結(jié)晶器器間良好潤潤滑所必不不可少的。。保護渣一一般由工人人用小鏟加加入結(jié)晶器器，當(dāng)澆注注大斷面板板坯時，人人工加入往往往不均勻勻，故大型型連鑄機都都設(shè)有保護護渣自動加加入系統(tǒng)。。日本川崎崎制鐵公司司的系統(tǒng)是是將保護渣渣存貯槽中中，并利用用高、中、、低料位開開關(guān)進行控控制輸送。。以保持貯貯槽料位在在正常即中中間的位置置，然后保保護渣進入入壓力槽，，用氮氣壓壓送到結(jié)晶晶器上去。。位于結(jié)晶晶器上方的的保護渣投投入裝置，，可保證保保護渣在結(jié)結(jié)晶器的短短邊方向均均勻分布。。并設(shè)有振振動給料器器和橫向移移動電機，，以保證向向結(jié)晶器寬寬度方向均均勻加入。。由于大型型連鑄機都都使用結(jié)晶晶器調(diào)寬技技術(shù)，故系系統(tǒng)還設(shè)有有同步系統(tǒng)統(tǒng)并由計算算機控制，，使之隨結(jié)結(jié)晶器寬度度變化而自自動限制保保護渣加入入的寬度。。82德國曼內(nèi)斯斯特曼公司司研制了一一種如圖3-17所所示的結(jié)晶晶器保護渣渣自動加入入裝置，此此裝置是根根據(jù)流態(tài)床床原理設(shè)計計的，由加加料系統(tǒng)和和控制系統(tǒng)統(tǒng)組成。加加料系統(tǒng)是是由斜槽加加料器、料料倉和料倉倉下面的透透氣網(wǎng)篩組組成。控制制系統(tǒng)由輻輻射接受器器和氣動控控制回路組組成，輻射射接受器為為一個熱敏敏元件（銅銅片），接接受結(jié)晶器器液面的熱熱輻射。圖3-1783由于渣層厚厚度不同，，輻射熱量量也不同，，熱敏元件件的溫度也也隨之變化化，并由測測溫元件11所測出出。另一測測溫元件12測量環(huán)環(huán)境溫度。。當(dāng)11與與12比較較，其偏差差大于某規(guī)規(guī)定值時，，此時就改改變渣粉加加入量直到到偏差正常常為止。這這種控制系系統(tǒng)與鑄造造速度無關(guān)關(guān)，同時也也與結(jié)晶器器和中間罐罐間的澆注注狀態(tài)無關(guān)關(guān)，因而使使用方便靈靈活。3．結(jié)晶器器錐度及寬寬度自動控控制結(jié)晶器最主主要的參數(shù)數(shù)之一是錐錐度。板坯坯對錐度要要求較嚴，，一般窄面面錐度取0.8%，，寬面錐度度取0.5%，錐度度也與拉速速和鋼種有有關(guān)。84過去要變更更澆注鋼坯坯尺寸，都都是更換不不同尺寸的的結(jié)晶器。。近年來，，為了提高高生產(chǎn)率和和節(jié)能，特特別是把連連鑄和軋制制工序連在在一起時。。須要使連連鑄與軋鋼鋼能力平衡衡，且要按按軋制程序序要求，相相應(yīng)地變更更鑄坯尺寸寸，故發(fā)展展了結(jié)晶器器的調(diào)寬技技術(shù)。日本川崎制制鐵公司水水島鋼鐵廠廠5號連鑄鑄機的結(jié)晶晶器錐度及及寬度自動動控制系統(tǒng)統(tǒng)如圖3-18所示示，是采用用分級計算算機控制系系統(tǒng)。85圖3-1886過程計算機機確定：（1）鋼種、結(jié)晶晶器尺寸及及錐度的移移動量以及及寬度的變變化速度；；

（2）寬度度變變更更的的時時刻刻；；（（3）寬度度改改變變時時鑄鑄鋼鋼速速度度的的控控制制。?；A(chǔ)礎(chǔ)自自動動化化控控制制器器：：1））決定定和和控控制制寬寬度度及及錐錐度度的的移移動動量量；；2））計算算及及控控制制錐錐度度量量；；3））校核核模模擬擬式式錐錐度度計計（（傾傾斜斜計計））顯顯示示值值與與計計算算錐錐度度之之間間的的差差別別，，并并監(jiān)監(jiān)視視調(diào)調(diào)寬寬時時的的錐錐度度值值；；（4））利用用傾傾斜斜計計監(jiān)監(jiān)視視調(diào)調(diào)寬寬之之外外的的結(jié)結(jié)晶晶器器錐錐度度變變化化。。874．．全全自自動動澆澆注注系系統(tǒng)統(tǒng)全自自動動澆澆注注事事實實上上包包括括中中間間罐罐液液位位控控制制、、結(jié)結(jié)晶晶器器液液位位控控制制和和拉拉速速控控制制三三個個系系統(tǒng)統(tǒng)的的全全自自動動化化。。在在正正常常操操作作時時，，這這三三個個控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)都都是是具具有有獨獨立立閉閉環(huán)環(huán)性性質(zhì)質(zhì)且且穩(wěn)穩(wěn)定定和和易易于于操操作作的的。。但但在在非非正正常常狀狀態(tài)態(tài)，，即即開開始始澆澆注注時時，，要要防防止止滑滑動動水水口口閉閉塞塞，，密密封封泄泄漏漏，，鑄鑄坯坯拉拉漏漏和和結(jié)結(jié)晶晶器器鋼鋼水水過過滿滿溢溢出出等等。。此此外外在在澆澆注注終終了了時時，，由由于于中中間間罐罐液液位位變變低低易易于于使使渣渣夾夾雜雜到到鑄鑄坯坯中中，，故故在在鑄鑄造造末末期期要要控控制制澆澆注注速速度度，，圖圖3-20顯顯示示典典型型的的連連鑄鑄機機起起停停過過程程曲曲線線，，可可見見全全自自動動澆澆注注實實質(zhì)質(zhì)上上是是要要解解決決自自動動起起停停以以及及非非正正常常時時的的各各個個問問題題。。88圖3-208990全自自動動澆澆注注核核心心的的一一點點是是控控制制結(jié)結(jié)晶晶器器內(nèi)內(nèi)鋼鋼液液上上升升的的速速度度，，即即控控制制中中間間罐罐注注入入結(jié)結(jié)晶晶器器鋼鋼水水量量與與鑄鑄坯坯拉拉出出量量之之差差，，結(jié)結(jié)晶晶器器鋼鋼水水液液位位上上升升速速度度由由下下式式計計算算：：91按式式（（3-9））進進行行中中間間罐罐滑滑動動水水口口自自動動控控制制以以保保證證開開澆澆鋼鋼水水不不至至溢溢出出和和拉拉漏漏，，為為解解決決全全自自動動澆澆注注除除依依靠靠過過去去的的系系統(tǒng)統(tǒng)外外又又開開發(fā)發(fā)許許多多新新項項目目（（見見表表3-2））。。925．．火火焰焰切切割割后后剩剩余余毛毛刺刺的的自自動動清清理理連鑄鑄坯坯大大都都用用火火焰焰切切割割方方式式切切成成一一定定長長度度的的鋼鋼坯坯，，這這時時會會在在鑄鑄坯坯表表面面殘殘留留一一些些溶溶渣渣即即毛毛刺刺，，如如果果不不加加清清理理直直送送熱熱軋軋，，就就會會使使鋼鋼板板發(fā)發(fā)生生表表面面缺缺陷陷。。這這些些毛毛刺刺過過去去一一般般用用人人工工清清除除，，不不僅僅勞勞動動強強度度大大，，而而且且還還無無法法適適應(yīng)應(yīng)為為提提高高生生產(chǎn)產(chǎn)率率和和節(jié)節(jié)約約能能源源而而采采用用的的熱熱裝裝技技術(shù)術(shù)，，故故現(xiàn)現(xiàn)代代連連鑄鑄都都使使用用自自動動清清理理的的方方法法。?；鹧嫜媲星懈罡蠲檀套宰詣觿忧迩謇砝硐迪到y(tǒng)統(tǒng)包包括括檢檢測測部部分分，，即即找找出出鋼鋼坯坯的的頂頂邊邊、、底底邊邊和和側(cè)側(cè)邊邊，，然然后后決決定定火火焰焰清清理理裝裝置置的的位位置置，，進進行行清清理理，，氧氧槍槍預(yù)預(yù)熱熱8~10s以后后，，即即可可以以8~15m/min的速速度度除除去去1~2mm的毛毛刺刺，，燒燒剝剝完完之之后后，，氧氧槍槍自自動動回回復(fù)復(fù)原原位位。。936．．鋼鋼坯坯在在熱熱狀狀態(tài)態(tài)下下自自動動打打印印標(biāo)標(biāo)記記火焰焰清清理理后后的的鋼鋼坯坯還還須須打打印印表表征征鋼鋼坯坯特特性性的的標(biāo)標(biāo)記記，，日日本本川川崎崎制制鐵鐵公公司司開開發(fā)發(fā)了了自自動動打打印印裝裝置置，，能能在在600℃~1000℃熱熱狀狀態(tài)態(tài)下下進進行行自自動動打打印印，，字字跡跡在在10m內(nèi)清清楚楚看看見見，，長長久久放放置置和和高高壓壓水水噴噴射射都都不不會會消消失失。。打打印印紙紙從從輪輪軸軸送送出出，，經(jīng)經(jīng)打打印印沖沖孔孔器器沖沖出出文文字字，，然然后后切切成成規(guī)規(guī)定定長長度度，，由由打打印印處處理理裝裝置置吸吸附附，，由由噴噴嘴嘴把把涂涂料料吹吹到到鋼鋼坯坯表表面面進進行行打打印印標(biāo)標(biāo)記記。。這這種種裝裝置置已已在在川川崎崎制制鐵鐵公公司司水水島島廠廠2號號、、5號號、、6號號連連鑄鑄機機上上及及千千葉葉廠廠1號號、、2號號、、3號號連連鑄鑄機機上上使使用用，，同同時時在在世世界界上上還還有有幾幾個個公公司司也也采采用用這這樣樣的的設(shè)設(shè)備備。。947．．鋼鋼坯坯搬搬運運吊吊車車的的自自動動化化為了了使使吊吊車車運運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)省省力力，，改改善善作作業(yè)業(yè)環(huán)環(huán)境境，，以以及及鋼鋼坯坯庫庫內(nèi)內(nèi)物物料料流流動動和和在在庫庫管管理理自自動動化化，，日日本本川川崎崎制制鐵鐵公公司司開開發(fā)發(fā)了了吊吊車車搬搬運運鋼鋼坯坯的的計計算算機機控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)。。該該系系統(tǒng)統(tǒng)供供2臺臺80噸噸吊吊車車使使用用，，停停車車精精度度走走行行為為±±33mm，，橫行行±±13mm，，使用用無無線線控控制制方方式式，，系系統(tǒng)統(tǒng)主主要要用用作作把把鋼鋼坯坯搬搬入入庫庫內(nèi)內(nèi)指指定定地地點點和和從從指指定定地地點點取取出出鋼鋼坯坯和和實實況況反反饋饋等等。。在在整整個個系系統(tǒng)統(tǒng)中中為為了了防防止止因因計計算算機機故故障障而而停停歇歇，，系系統(tǒng)統(tǒng)還還設(shè)設(shè)有有地地面面上上遙遙控控設(shè)設(shè)定定盤盤、、操操作作臺臺等等可可進進行行半半自自動動和和手手動動控控制制。。95三、二次冷卻卻水控制模型型在連鑄生產(chǎn)中中，二次冷卻卻閉環(huán)控制從從理論上和實實際應(yīng)用中均均比較成熟。。1．鑄坯凝固固傳熱方程描描述鑄坯從結(jié)晶器器內(nèi)鋼水的彎彎月面經(jīng)一定定拉速向切割割站移動，熱熱量從鑄坯中中心向坯殼表表面?zhèn)鬟f，所所傳遞熱量的的多少決定于于金屬的熱物物理性能和鑄鑄坯表面邊界界條件。如果果忽略拉坯方方向（垂直方方向）傳熱及及鑄坯寬度方方向的傳熱，，可簡化為一一維傳熱，而而推得傳熱微微分方程，加加上邊界條件件就構(gòu)成了連連鑄坯傳熱數(shù)數(shù)學(xué)模型。96由于問題得復(fù)復(fù)雜性，需做做許多假設(shè)，，很難得到偏偏微分方程得得精確解，因因而計算結(jié)果果與實際情況況有較大得出出入。同時由由于連鑄復(fù)雜雜的邊界條件件，解析方法法是無能為力力的，此時最最好用數(shù)值法法來處理，這這對連鑄凝固固傳熱特別有有用。2．二次冷卻卻的控制方法法，就目前國內(nèi)內(nèi)情況來說，，有下面幾種種：（1）人工配配水開澆前根據(jù)鋼鋼種設(shè)定二冷冷總水量和各各冷卻段的水水量。澆注過過程之中水量量不變，或由由眼觀察鑄坯坯表面溫度后后作適當(dāng)調(diào)整整。97（2）比例控控制采用比水量的的方法，人