钢坯定重剪切技术在西钢连铸机的应用

邹春龙

(西林钢铁集团有限责任公司，黑龙江 伊春153025))

连铸机所产钢坯一直是以“定尺的长度”作为标准进行切割，再将钢坯运至轧钢进行轧制，但是受钢坯的成份、密度、断面尺寸、拉坯速度、拉坯温度、结晶器磨损程度、配水量大小等多种因素的影响，按“定尺”方式切割的钢坯，虽然各支钢坯长度相同，但是其重量并不相同。而轧钢是以钢坯重量为主要标准，只要钢坯重量相同，轧制出来的钢筋是同等量的。钢坯重量的不同会增加钢坯在轧制过程中的浪费，这给轧钢工序的成材率造成了很大的影响。而且炼钢钢坯检斤系统采用的是天车吊钩秤进行检斤，每一吊都吊5～6根钢坯，当检斤重量超限时，连铸操纵人员为了保证天车每吊的重量，根据当前每根钢坯长度，被迫人为调整各流定尺补偿长度，因为没有依据，虽然整体重量达标，但是单根钢坯重量往往相差极多，加剧了钢坯的浪费。

西林钢铁集团检修公司炼钢自动化所立项对连铸机剪切系统进行改造，开发出一套西钢专有的钢坯定重剪切自动控制系统。

1 控制工艺系统设计说明

当钢坯在切割完成后，由辊道将钢坯输送到定重秤上方。热金属检测仪调好位置，使钢坯准确的停在秤的上方。钢坯停好后，自动升起支臂，使钢坯脱离辊道并稳定称重，称重采值结束后，自动降下支臂，运转辊道，将钢坯送走。采值后，将系统数据传输，通过施耐德PLC中的模型进行计算，自动得出下根钢坯的实际切割长度。

2 硬件、软件控制系统设计方案

2.1 硬件功能及应用

硬件系统包括:在辊道下方自制能够快速升降的钢坯称重检测装置;钢坯自动定位的热金属检测仪;称重显示表;定重专用西门子PLCS7－300系统一套;连铸机自用施耐德PLC一套。

(1)自制钢坯称重检测装置:在火切机后2组辊道下方安装自制钢坯称重检测装置。此装置由钢筋混凝土基础、秤台、称重传感器、升降液压缸、液压站、称重显示表组成。此钢坯称重检测装置宽0.8m，长8m，虽然能够升降钢坯，但是采用平台秤结构，稳定性好、数值精准。称重传感器及称重显示表采用托利多原厂生产仪表，响应快、精度高。

(2)热金属检测仪:检测钢坯位置，当切割后的钢坯头部达到热金属检测仪处时，自动停止辊道运转，并自动升起钢坯称重检测支臂。

(3)西门子S7－300PLC:包括PS307、CPU315－2DP、CP343－1、CP340－1。西门子PLC负责通过232信号传输模式实时采集称重显示仪上的秤值。

(4)施耐德PLC:负责通过DIDO模块接收现场热检信号，输出液压缸的升降、滚到的自动运转。通过以太网模式接收西门子PLC传来的秤值，并在模型中运算，自动调节下根钢坯的切割长度。

2.2 软件功能及应用

软件系统包括西门子下位机编程软件step7、施耐德下位机编程软件unity。

(1)西门子PLC系统:因为钢坯定重剪切系统对钢坯称重检测的精度要求极高，所以钢坯重量的传输系统我们采用的是网络传输。即将称重显示表中的钢坯重量通过串口通讯的方式由西门子CP340模块进行读取。此种传输方式可以将称重系统检测到的重量无误差的传输到西门子S7－300PLC中。

(2)施耐德PLC系统:由于整个连铸机PLC系统采用的是施耐德PLC系统，连铸机所有设备的控制也在施耐德PLC系统中，所以需要将西门西S7－300中的称重数据传输到连铸机施耐德PLC中，我们采用的是以太网传输模式，不增加新的成本。

3 关键技术

(1)在连铸每个流辊道下分别制作、安装可自动升降的称重装置。因为定重系统是在现有连铸机的基础上进行改造，为不影响生产，只能在不动原设备的情况下新增称重设备。自制的称重检测装置利用辊道下方的闲余空间，用料少，维护方便，精度高，可达千分之一精度。

(2)通过程序控制称重装置在需要的时候自动称重。整个称重、采值系统完全由PLC自动进行判断、控制，采值准确。并完全避免了因钢坯没有切断、钢坯弯曲等情况引发的支臂误动作、采值不准等情况的发生。

(3)用专用模块通过网络把称重仪表的数据读取入PLC，再通过程序编写定重数学模型。将秤值通过网络传输进施耐德PLC中，是此项技术改造的一大难点。

(4)通过整个定重系统模型的自动运算、自动纠错，计算出钢坯的实时重量，达到设定重量后自动进行切割，最终使每支钢坯都能保持在需求的范围之内。

(5)良好的人机界面，操作画面上将整个定重系统的关键点都显示出来。操作工基本上实现0操作，整个操作过程操作工只需在系统启动前输入想要的目标重量即可。

4 项目效益

项目投产后，经过一段时间的运行，现场使用情况很好，基本实现免维护、免操作。改造后与轧钢工序匹配更合理，提高了轧钢工序的成材率，减少了钢坯的浪费。通过钢坯在轧制过程的跟踪，原每支钢坯在轧钢中所产生的剩余量大约为10kg，通过使用定重系统减少每支钢坯剩余量，可控制在2kg以内。

5 结语

(1)此项改造在不影响原有设备的基础上，新增了钢坯定重剪切系统，并且达到极高的称量精度。(2)全自动控制系统的应用，操作人员只需在使用前设定钢坯目标重量即可。从钢坯称量、采值、计算、调节，全部自动完成。(3)此项改造大大减少了资源的浪费，重量精度可达到千分之一，降低钢材成本，对整个企业的发展、减轻劳动人员劳动强度，提高自动化水平都有极大地促进作用。

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