板坯连铸机二级混钢模型研究

连铸工艺中，中间包的作用是减少钢水的静压力、保持稳定的钢水液面；减少钢水对结晶器内部钢水的冲击和搅动；促使钢水中的夹杂物进一步上浮，分流和贮存钢水。在生产中为提高生产效率往往是多炉连续浇铸的，在这种情

连铸工艺中，中间包的作用是减少钢水的静压力、保持稳定的钢水液面；减少钢水对结晶器内部钢水的冲击和搅动；促使钢水中的夹杂物进一步上浮，分流和贮存钢水。在生产中为提高生产效率往往是多炉连续浇铸的，在这种情况下，不可避免会出现两个不同炉次大包的钢液在中包混合的情况，混合部分的钢坯即混钢段，它的成分不属于任何一个炉次，但是它可能满足某个炉次的成分要求。为保证钢坯质量和产品合格率及减少废钢的切除率就必须知道混钢段的长度、重量及在钢坯中的位置，以便优化切割分析出最合理的切割方案。模型原理在连续浇铸的过程，当大包的滑动水口打开时，不同规格的钢液在中包中混合，即混钢过程开始。在之后的一段时间内中包中含有两个大包的钢水。根据混钢后形成的新钢种的成分、拉速、中包大包的实时和历史信息，根据一定算法可以得到物理混钢点，同时钢种的化学成分可以从数据库中获取，依据一定法则和算法也可以获得化学成分的混钢点。中包混钢模型的基本工作原理基于物料平衡原理，根据结晶器中钢水的化学成分，结合板坯的拉速和截面积以确定混钢部分的分界点和混钢部分的长度或重量。从剖面对大包、中包进行分析，可以将中包分成两个同等大小的容器(box)，每个容器对应着一个结晶器。对于每个容器除了向结晶器输出钢液和从大包接受钢液外，两个容器之间还有动态平衡的钢液和成分的交换。由于容器之间的钢液交换是平衡的，故不影响中包的钢液体积，中包钢液体积与汇入中包的钢液速率和铸坯拉速截面积相关。对于现场数据，根据中包的重量MT和铸坯的拉速体积就能够计算出大包汇入中包的钢液QIN。同时在两个容器之间的钢液会根据物料扩散和平衡原则，可以预估Ci，N和Ci，O的百分比（其中Ci，N是正在浇铸钢水的成分，Ci，O是上一个大包残余在中包钢水的成分）。系统架构在浇铸开始的时候，SPV（监视进程）监视大包水口的状态，同时模型开始从公共PLC中读取中包重量信息，从铸流PLC中读取拉速和铸坯长度信息。混钢模型通过采集实际的中包重量和拉速，计算出大包汇入中包钢液的速率，和中包进入结晶器钢液的详细化学成分。模型通讯基于PCP/IPscoket协议，DCADispacher程序运行在服务器上，完成二级服务器与各个终整个模型基于事件和消息触发机制，分为如下四个部分：事件触发（eventhandlerEH）：实时监控PLC和SPV的事件，根据事件类型处理预定的任务，包括进行计算、通讯。跟踪（trackersTRK）：这部分主要负责板坯跟踪，收集SPV进程和PLC的过程数据。EH提供相关信息可以判定数据的正确性和决定模型是否进行计算。TRK还对HMI上混钢模型的使能进行检测。实时处理（realtimeengineRT）：RT是整个混钢模型的核心，完成模型的计算。根据钢种选择适用的计算公式和元素，完成物理混钢计算和化学混钢计算。并将结果保存进数据库。状态检测（statuscheckerSC）：监视系统状态并根据状态进行相关计算，包括：大包水口打开之后进行物理混钢状态；在物理混钢状态开始之后，当成分对任何一个钢种都不合适时，进行化学混钢状态；计算炉次之间的铸坯分割点；计算钢液在中包的分割点，用于HMI模拟混钢，并用于板坯的跟踪。模型计算设计第一步：模型计算程序开始执行。第二步：大包开浇信息触发混钢模型初始化读取开浇时刻中包重量，各铸流浇铸长度以及拉速等信息。第三步：物理混钢模型计算开始，从数据库中读取中包质量，本炉次和上炉次在中间包内的钢水质量计算与之相对应的百分数。如果本炉次钢水占中包重量的10%，读取此时的浇铸长度，记录为混钢开始点并写入数据库，否则返回物理混钢模型计算开始重新计算。如果本炉次钢水占中包重量的40%，读取此时的浇铸长度，记录为炉次分隔点并写入数据库，否则返回物理混钢模型计算开始重新计算。如果本炉次钢水占中包重量的90%，读取此时的浇铸长度，记录为混钢结束点并写入数据库，否则返回物理混钢模型计算开始重新计算。第四步：如果满足则本次混钢结束，否则返回第三步模型重新计算。模型的实现在操作员终端OWS（operationworkstation）的操作界面上有混钢模型的在线和仿真模型，其中在线模型用于实际的混钢过程，具体体现为相关元素含量在混钢过程中的变化过程，并体现出相关元素与中包重量的对应关系。仿真部分用于在线和离线模拟炉次交换时的混钢过程，包含成分分析和仿真。成分分析模拟显示两个炉次混合过程中各个元素值，并可以根据实际选择元素参与混钢计算。仿真用于显示模拟混钢的结果和修改参与仿真的参数及配置。包括初始中包重量和中包净重，大包汇入中包钢液的速率、拉速、铸坯截面等。通过投用混钢模型计算以来，提高了连续铸钢生产中单中包的连浇炉数，有效解决了同中包不同钢种混浇产生的混浇坯及由此产生的降级产品等问题，通过混钢模型计算，科学、合理地安排同中包不同钢种连浇，有效减少降级产品的数量，其经济效益十分明显。(来源：首钢）