專利名稱：立式連鑄機斜出坯接坯控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開的立式連鑄機斜出坯接坯控制方法屬鋼坯連鑄控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及的是一種立式連鑄機斜出坯接坯的自動控制方法。
二.
背景技術(shù)：
在鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)中，斜出坯是立式連鑄機區(qū)別于其它連鑄機的主要工序，其中斜出坯的接坯控制又是其技術(shù)難點。通常立式連鑄機的接坯控制方法主要以接坯小車跟蹤連鑄坯頭的位置及速度同步運行，在接到火焰切割機的預(yù)切斷及切斷鑄坯信號后快速下行，繼而完成鑄坯的輸出。這種方法由于依賴接坯小車速度及位置控制的準(zhǔn)確性及對切斷鑄坯信號實時可靠性，接坯失誤率高，且其接坯小車速度與拉坯速度為剛性配合,直接影響了拉坯的穩(wěn)定性，繼而對鑄坯質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響。本方法將接坯小車的行走通過柔性速度控制，并由接坯小車的加速度計算得出切斷鑄坯信號，從而實現(xiàn)準(zhǔn)確可靠的接坯控制，同時也對穩(wěn)定拉坯控制及鑄坯質(zhì)量起到良好的作用。
三.

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是向社會提供這種立式連鑄機斜出坯接坯控制方法，該方法能準(zhǔn)確實現(xiàn)可靠的接坯控制，同時也對穩(wěn)定拉坯控制及鑄坯質(zhì)量起到良好的作用，是自動化控制鋼坯連鑄的好方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的這種立式連鑄機斜出坯接坯控制方法，是立式連鑄機出坯、接坯的自動控制方法,該立式連鑄機斜出坯接坯控制方法系采用力矩控制模式轉(zhuǎn)換速度控制模式自動控制接坯小車，實現(xiàn)自動控制立式連鑄機斜出坯接坯，其中，鋼坯從結(jié)晶器通過坯托輥出坯到小車接坯至火焰切割機定尺切割鋼坯前由計算機實時采用力矩控制模式，自鋼坯定尺切割后由計算機實時轉(zhuǎn)換采用速度控制模式。所述的由力矩控制模式到速度控制模式的轉(zhuǎn)換是準(zhǔn)確又連續(xù)的。技術(shù)特點在于a.所述的由計算機實時采用力矩控制模式是:鋼坯從結(jié)晶器通過坯托輥出坯到處在直軌上限的接坯小車接坯采用力矩控制模式,控制力為F(P。)，其中P。為接坯小車巻揚滑輪距巻揚機的垂直距離，所述的F(P。)為力矩控制模式的初始控制力。當(dāng)鋼坯坯頭落至小車底部后，鋼坯帶
動接坯小車沿直軌繼續(xù)下行至火焰切割機定尺切割鋼坯前，下行速度為拉坯或
3出坯速度V。，仍為力矩控制模式直至鋼坯定尺切斷后時刻，控制力為F(P》，P,為接坯小車自P。后下行的垂直距離。所述的F(PO為力矩控制模式的終點控
制力。b.所述的由計算機實時轉(zhuǎn)換釆用速度控制模式是當(dāng)火焰切割機定尺切
割鋼坯后，接坯小車在切斷鋼坯自重的帶動下沿直軌以加速度a==」V。/」t加速下行，當(dāng)t2 t,時間內(nèi)平均加速度am大于設(shè)定值A(chǔ)時，接坯小車轉(zhuǎn)換采用速度控制模式，直至接坯小車下行到直軌底端的擺軌再轉(zhuǎn)到斜軌上行至出坯棍道，完成一次立式連鑄機斜出坯接坯過程，t為火焰切割機定尺切割鋼坯的時刻，t2為接坯小車平均加速度at2i大于設(shè)定值A(chǔ)的時刻。所述的設(shè)定值A(chǔ)要選擇得當(dāng)，可從定尺切割鋼坯后的V,、或V。等作參考選擇。
根據(jù)以上所述的立式連鑄機斜出坯接坯控制方法，技術(shù)特點還有a.所述的控制力F(Pt)的計算方法是F(Pt)^ri X V (Pt+P。)2 +B2X (W+U+7.8X o XPt)/( Pt+ P。)，式中P。為接坯小車巻揚滑輪距巻揚機的垂直距離，n為巻揚機的力矩傳遞系數(shù)，B為接坯小車的巻揚滑輪距巻揚機的水平距離，W是接坯小車自重，U為設(shè)定托力值，o為鋼坯截面積。所述的F(Pt)為F(P。) F(P》間任意時間t的控制力。b.所述的接坯小車平均加速度&21計算值為at21==/tlt2adt/(t2-t》，式中a為接坯小車加速度。所述的平均加速度at21由速度控制模式下任意時間t2-1:間加速度a積分得出。
根據(jù)以上所述的立式連鑄機斜出坯接坯控制方法，技術(shù)特點還有所述的由計算機實時采用力矩控制模式和由計算機實時轉(zhuǎn)換采用速度控制模式的方
法是采用數(shù)字交流變頻器作巻揚機的驅(qū)動控制機構(gòu)，即接坯小車運行由巻揚
機帶動并通過電機變頻器及計算機控制，接坯小車的實時運行位置與速度通過安裝在巻揚機上的信號采樣器或采集器輸入計算機運算得出，計算機反饋給變頻器控制巻揚機實現(xiàn)力矩控制模式并轉(zhuǎn)換為速度控制模式運行。所述的信號采樣器或采集器采集接坯小車的實時運行位置與速度，這些數(shù)據(jù)輸入計算機運算得出結(jié)果，反饋給變頻器控制變頻電機、巻揚機實現(xiàn)力矩控制模式、速度控制模式運行以及運行模式的轉(zhuǎn)換。
根據(jù)以上所述的立式連鑄機斜出坯接坯控制方法，詳細技術(shù)特點還有a.所述的數(shù)字交流變頻器作巻揚機的驅(qū)動控制機構(gòu)還有所述的巻揚機電機變頻器中編程設(shè)置有力矩控制模式、速度控制模式等軟件，通過傳輸總線、通訊接口接收計算機控制指令、控制量值，實現(xiàn)控制模式的運行和轉(zhuǎn)換。b.所述的信號采樣器或采集器是安裝在巻揚機上并與其旋轉(zhuǎn)軸連接的增量式旋轉(zhuǎn)編碼器。所述的該力矩控制模式、速度控制模式等編程軟件可采用工業(yè)控制等相關(guān)的公知公用軟件語言進行設(shè)計、設(shè)置、編寫。
本發(fā)明的立式連鑄機斜出坯接坯控制方法優(yōu)點有1.該方法解決了立式連鑄機斜出坯、接坯這道難于控制的工序和難于控制的方法；2.該方法根據(jù)立式連鑄機斜出坯接坯、切割坯兩個不同的出坯階段采用不同的控制模式進行控制的方法能準(zhǔn)確實現(xiàn)可靠的接坯控制，是自動化控制連鑄鋼坯的重要方法；3.該方法根據(jù)立式連鑄機斜出坯、接坯采用力矩控制模式、切割坯后采用速度控制模式并通過計算機實時控制兩模式運行并實時模式轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)了連鑄鋼坯斜出坯準(zhǔn)確控制、柔性運行、可靠轉(zhuǎn)換，自動化程度高；4.該方法采用計算機實時控制，對穩(wěn)定拉坯控制及鑄坯質(zhì)量起到良好的作用，這種立式連鑄機斜出坯接坯方法值得采用和推廣。
四.


本發(fā)明的說明書附圖共有一幅-圖1為立式連鑄機斜出坯接坯設(shè)備或系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
在圖l中l(wèi).結(jié)晶器；2.拉坯托輥；3.鑄坯；4.火焰切割機；5.夾持輥；6.接坯小車；7.直軌；8.擺軌；9.斜軌；10.巻揚機；11.變頻電機；12.編碼器；13.出坯輥道；14.變頻器；15.計算機；B為接坯小車6的巻揚滑輪距巻揚機10的水平距離。
五. 具體實施方案
本發(fā)明的立式連鑄機斜出坯接坯控制方法非限定實施例如下-
實施例一.立式連鑄機斜出坯接坯控制方法該例的立式連鑄機斜出坯接坯控制方法，是立式連鑄機出坯、接坯的自動控制方法,該立式連鑄機斜出坯接坯控制方法是采用力矩控制模式轉(zhuǎn)換速度控制模式自動控制接坯小車,實現(xiàn)自動控制立式連鑄機斜出坯接坯，圖1示出這
種立式連鑄機斜出坯接坯設(shè)備或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的示意圖，圖中鋼坯3從結(jié)晶器1通過坯托輥2出坯到小車6接坯至火焰切割機4定尺切割鋼坯前由計算機15實時采用力矩控制模式，自鋼坯3定尺切割后由計算機15實時轉(zhuǎn)換采用速度控制模式。由力矩控制模式到速度控制模式的轉(zhuǎn)換是準(zhǔn)確又連續(xù)的。所述的由計算機15實時采用力矩控制模式是:鋼坯3從結(jié)晶器1通過坯托輥2出坯到處在直軌7上限的接坯小車6接坯采用力矩控制模式，控制力為F(P。)，其中P。為接坯小車6的巻揚滑輪距巻揚機10的垂直距離，所述的F(P。)為力矩控制模式的初始控制力。當(dāng)鋼坯3的坯頭落至小車6的底部后，鋼坯3帶動接坯小車6沿直軌7繼續(xù)下行至火焰切割機4定尺切割鋼坯前,下行速度為拉坯或出坯速度V。，仍為力矩控制模式直至鋼坯3定尺切斷后時刻，控制力為F(Pj, Pi為接坯小車6自P。后下行的垂直距離。所述的F(P》為力矩控制模式的終點控制力。所述的控制力F(Pt)的計算方法是按公式<formula>formula see original document page 6</formula>)進行計算，式中所述的F(Pt)為F(P。) F(P,)間任意時間t的控制力,P。為接坯小車巻揚滑輪距巻揚機的垂直距離，ri為巻揚機10的力矩傳遞系數(shù)，B為接坯小車6的巻揚滑輪距巻揚機10的水平距離，W是接坯小車6自重量，U為設(shè)定托力值，o為鋼坯截面積。本例中上述各參數(shù)根據(jù)一個實際生產(chǎn)例分別選擇如下數(shù)值:Po-12.4米；B-6.6米；W=18.5噸；ij =0.025; o^0.25平方米，U-1.5噸。把這些數(shù)值代入上述公式進行計算并將結(jié)果輸入給計算機15對接坯過程進行力矩控制模式控制和運行。本例的技術(shù)方法中使用的PLC計算機配備有工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場傳輸總線、通訊接口及高速脈沖計數(shù)接口 ，其CPU具有浮點數(shù)及邏輯運算功能，本例中我們采用了西門子公司生產(chǎn)的SIMATIC S7-300可編程控制器，其CPU上配有Prifbus DP通訊接口，系統(tǒng)采用FM350計數(shù)模板接收增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出信號，可實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場與PLC計算機系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊。本例技術(shù)方法中的數(shù)據(jù)處理運算程序采用STEP7語言編制。由計算機15實時采用力矩控制模式的詳細方法是本例中采用數(shù)字交流變頻器14作巻揚機10的驅(qū)動控制機構(gòu)，如采用德國西門子公司生產(chǎn)的6SE70變頻器，該變頻器14具備速度控制及力矩控制功能，即接坯小車6運行由巻揚機10帶動并通過電機(變頻電機)11的變頻器14及計算機15控制，接坯小車6的實時運行位置與速度通過安裝在巻揚機10上的信號采樣器或采集器輸入計算機15運算得出，計算機15反饋給變頻器14控制巻揚機10實現(xiàn)力矩控制模式，并轉(zhuǎn)換為速度控制模式運行。所述的信號采樣器或采集器如是安裝在巻揚機10上并與其旋轉(zhuǎn)軸連接的增量式旋轉(zhuǎn)編碼器12，本例中采用了日本光洋公司生產(chǎn)的TRD-J增量式旋轉(zhuǎn)編碼器，其輸出信號可直接由PLC計算機接收，其信號輸入PLC后經(jīng)運算可得到接坯小車的實時行走位置及速度，該信號采樣器或采集器采集接坯小車6的實時運行位置與速度，這些數(shù)據(jù)輸入計算機15運算得出結(jié)果，反饋給變頻器14控制變頻電機11、巻揚機10實現(xiàn)力矩控制模式運行以及運行模式的轉(zhuǎn)換。所述的數(shù)字交流變頻器14作巻揚機10的驅(qū)動控制機構(gòu)還有所述的巻揚機10的電機11的變頻器14中編程設(shè)置有力矩控制模式、速度控制模式等軟件，通過傳輸總線、通訊接口接收計算機15的控制指令、控制量值，實現(xiàn)控制模式的運行和轉(zhuǎn)換。所述的由計算機15實時轉(zhuǎn)換采用速度控制模式方法是當(dāng)火焰切割機4定尺切割鋼坯3后，接坯小車6在切斷鋼坯3自重的帶動下沿直軌7以加速度a==」V。/Zlt加速下行，當(dāng)t2 仁時間內(nèi)平均加速度a^大于設(shè)定值A(chǔ)時，該信號輸入計算機15并轉(zhuǎn)換采用速度控制模式控制接坯小車6運行，直至接坯小車6下行到直軌7底端的擺軌8再轉(zhuǎn)到斜軌9上行至出坯棍道13，完成一次立式連鑄機斜出坯接坯過程。所述的接坯小車平均加速度a^計算公式為值at21= / tlt2 adt/(t2-1》，式中a為接坯小車加速度，仁為火焰切割機4定尺切割鋼坯3的時刻，"為接坯小車6平均加速度am大于設(shè)定值A(chǔ)的時刻。所述的平均加速度at21由速度控制模式下任意時間t2-tj司加速度a積分得出。所述的設(shè)定值A(chǔ)要選擇得當(dāng)，可從定尺切割鋼坯后的Vh或V。等作參考選擇。本例中上述各參數(shù)根據(jù)一個實際生產(chǎn)例分別選擇如下數(shù)值A(chǔ)=6m/s2; Vt產(chǎn)0.4秒。把這些數(shù)值代入上述公式進行計算并將結(jié)果輸入給計算機15，對接坯后半程過程進行模式運行轉(zhuǎn)換、速度控制模式控制和運行。由計算機15實時轉(zhuǎn)換采用速度控制模式的詳細方法是采用如上所述數(shù)字交流變頻器14作巻揚機10的驅(qū)動控制機構(gòu)，即切斷坯后接坯小車6運行由巻揚機10帶動并通過電機11、變頻器14及計算機15控制，接坯小車6的實時運行位置與速度通過安裝在巻揚機10上的信號采樣器或采集器輸入計算機15運算得出，計算機15通過通訊接口傳遞PLC指令及控制量值給變頻器14控制巻揚機10實現(xiàn)其控制模式轉(zhuǎn)換，從力矩控制模式轉(zhuǎn)換為速度控制模式并運行。還要說明的是當(dāng)火焰切割機4定尺切割鋼坯3后，接坯小車6在切斷鋼坯3自重的帶動下沿直軌7以加速度a二-ZlV。/z1t加速下行的同時，又有第二輛接坯小車把從結(jié)晶器通過坯托輥出坯被火焰切割機切斷后繼續(xù)出坯的該鋼坯接坯到第二輛接坯小車上,重復(fù)第一輛接坯小車接坯出坯過程。如此連鑄坯斜出坯的重復(fù)接坯過程，使立式連鑄機斜出坯接坯控制完成立式連鑄坯斜出坯接坯全部生產(chǎn)工程。
權(quán)利要求
1.一種立式連鑄機斜出坯接坯控制方法，是立式連鑄機出坯、接坯的自動控制方法，該立式連鑄機斜出坯接坯控制方法系采用力矩控制模式轉(zhuǎn)換速度控制模式自動控制接坯小車，實現(xiàn)自動控制立式連鑄機斜出坯接坯，其中，鋼坯從結(jié)晶器通過坯托輥出坯到小車接坯至火焰切割機定尺切割鋼坯前由計算機實時采用力矩控制模式，自鋼坯定尺切割后由計算機實時轉(zhuǎn)換采用速度控制模式；特征在于a.所述的由計算機實時采用力矩控制模式是鋼坯從結(jié)晶器通過坯托輥出坯到處在直軌上限的接坯小車接坯采用力矩控制模式，控制力為F(P0)，其中P0為接坯小車卷揚滑輪距卷揚機的垂直距離；b.當(dāng)鋼坯坯頭落至小車底部后，鋼坯帶動接坯小車沿直軌繼續(xù)下行至火焰切割機定尺切割鋼坯前，下行速度為拉坯或出坯速度V0，仍為力矩控制模式直至鋼坯定尺切割后，控制力為F(P1)，P1為接坯小車自P0后下行的垂直距離。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的立式連鑄機斜出坯接坯控制方法，特征在于所 述的控制力F(Pt)的計算方法是F(Pt)== it X V(Pt+P。)2 +B2X (W+U+7. 8X o X Pt)/( Pt+ P。)，式中q為巻揚機的力矩傳遞系數(shù)，B為接坯小車的巻揚滑輪距 巻揚機的水平距離，W是接坯小車自重，U為設(shè)定托力值，o為鋼坯截面積。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的立式連鑄機斜出坯接坯控制方法，特征在于所 述的由計算機實時采用力矩控制模式和由計算機實時轉(zhuǎn)換采用速度控制模式 的方法是采用數(shù)字交流變頻器作巻揚機的驅(qū)動控制機構(gòu)，即接坯小車運行由巻揚機帶動并通過電機變頻器及計算機控制，接坯小車的實時運行位置與速度 通過安裝在巻揚機上的信號采樣器或采集器輸入計算機運算得出，計算機反饋 給變頻器控制巻揚機實現(xiàn)力矩控制模式并轉(zhuǎn)換為速度控制模式運行。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的立式連鑄機斜出坯接坯控制方法，特征在于a. 所述的數(shù)字交流變頻器作巻揚機的驅(qū)動控制機構(gòu)還有所述的巻揚機電機變頻器中編程設(shè)置力矩控制模式、速度控制模式，通過傳輸總線、接口接收計算機控制指令、控制量值實現(xiàn)控制模式的運行和轉(zhuǎn)換；b. 所述的信號采樣器或采集器是安裝在巻揚機上并與其旋轉(zhuǎn)軸連接的增量 式旋轉(zhuǎn)編碼器。
全文摘要
本發(fā)明公開的立式連鑄機斜出坯接坯控制方法屬鋼坯連鑄控制技術(shù)領(lǐng)域，為立式連鑄機斜出坯接坯控制提供一種有效的控制方法，該方法采用力矩控制模式轉(zhuǎn)換速度控制模式自動控制接坯小車，將接坯小車的行走進行柔性速度控制，并由其加速度計算獲得鑄坯切斷信號，根據(jù)立式連鑄機斜出坯接坯、切割坯兩個不同的出坯階段采用不同的控制模式進行控制方法，能準(zhǔn)確實現(xiàn)可靠的接坯、出坯控制，采用計算機系統(tǒng)實時管理，實現(xiàn)了連鑄鋼坯斜出坯接坯準(zhǔn)確控制、柔性運行、可靠轉(zhuǎn)換，自動化程度高，從而解決了立式連鑄機斜出坯接坯這道難于控制的工序和難題，對穩(wěn)定拉坯控制及鑄坯質(zhì)量起到良好的作用，這種立式連鑄機斜出坯接坯方法值得采用和推廣。
文檔編號B22D11/20GK101653823SQ200910074879
公開日2010年2月24日 申請日期2009年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月11日
發(fā)明者盧海寧, 呂曉云, 郝俊宇, 郭曉軍, 韓建科 申請人:山西太鋼不銹鋼股份有限公司