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摘要：随着钢铁市场竞争日益激烈，原有设备工艺、控制系统无法满足当前市场需求。为了满足既定生产目标，我们积极对连铸机热送控制系统进行优化改造。
关键词：电气；热送控制系统；优化改造
宣钢二钢轧厂150t炼钢连铸项目12机12流方坯连铸机，从2010年6月开始筹建，11月正式投产。150t连铸机的诞生，使我公司炼钢质量有了前所未有的突破，增加了公司整体的炼钢量，帮助宣钢公司在钢铁市场获得了巨大的市场地位。其中铸坯热送系统主要承担着将连铸机生产出来的高温度钢坯通过辊道直接输送给轧钢工序的加热炉的任务，为减少因工序过多导致的钢坯温降，提高产品质量和降低成本提供保障。由于在设计阶段没有考虑连铸机与轧机之间的生产节奏的匹配问题，在实际生产当中出现了热送速率无法满足轧机生产要求的问题。本项目的关键在于增加了拉钢机的自动控制系统，将连铸机二跨的铸坯也实现热送，同时对于二跨的热送模式进行了大幅度的优化，无论从定尺长度及冷床的自动横移方面均满足了生产的要求，使热送铸坯数满足下道工序轧机的要求。
1.确定热送系统控制优化对策
针对实际情况，确定改造对策如下：首先，仅有的连铸机第一跨热送无法单独满足轧钢需求，因此考虑将二跨的铸坯移动至一跨热送辊道上，增加拉钢机单体设备以实现此功能，主要通过变频器控制电机来进行；其次为了精确的控制二跨移钢车的位移，保证移钢车每次将3支或4支铸坯移至拉钢机，在二跨移钢车中间部位增加停止限位来实现移钢车的自动停车控制；再次为了对热送铸坯数进行统计，在热送辊道炼钢段与轧钢段之间安装红外计数器；最后由于二跨7～12流可能同时生产为轧钢生产线提供的铸坯及其他型号的铸坯，因此对二跨摄像定尺系统进行修改，改为可分别设定各铸流定尺长度的运行模式。
2.具體实施过程
①对拉钢机电气自动化控制系统进行优化。
变频器作为拉钢机控制源，其控制模式分为自动、手动以及就地三种类型，分别安装了拉钢到位和返回到位两个限位对其进行自动停车的控制，同时铺设线缆将拉钢机PLC与热送辊道PLC进行通讯，将拉钢机的运行信号作为热送辊道允许转动的联锁条件之一，避免一跨热送时与二跨拉钢产生冲突。拉钢机自动运行模式下拉钢机的到位与返回均为自动，即岗位操作人员观察到铸坯位置合适后按下拉钢按钮，拉钢机将铸坯拉到热送辊道位置，停留5s时间后（为了保护电机与变频器）自动返回，返回至返回到位限位后自动停止。为了避免限位信号失效，还给拉钢机增加了延时停止的功能，经实际测试拉钢机在正转（带负载）的情况下运行时间为63s，反转（空载）的情况下运行时间为61s，相应的设定了不同的延时时间，避免限位故障或者线路故障导致设备损坏的情况。
②为二跨移钢车增加热送模式限位
二跨移钢车原设计为将7～12流铸坯移送至2#冷床，增加拉钢机后需要将3支或4支铸坯反向移送至拉钢机小冷床上。为了使移钢车恰好可以移送3支或4支铸坯，在移钢车轨道中间位置安装二个限位，分别位于9、10流之间和10、11流之间，信号进入相应PLC当中，参与到移钢车横移联锁当中。同时在移钢车操作台上增加一个模式选择旋转开关，用以区分热送“6+3”模式、“8+4”模式和冷床模式，当铸坯移送冷床位置时，选择开关打至冷床模式位置，则所加限位失效。相应的在上位机操作画面上也可以对各种运行模式进行选择。各种功能均在PLC当中编制程序加以实现。
③增加热送铸坯计数器。
由于热送辊道为全封闭系统，输送铸坯方式不同于原有物流系统输送铸坯，在输送铸坯支数统计方面不能采用原有的人员手工计算的方式，因此通过自动化方式实现计数功能。具体方式为在热送辊道相邻段之间的辊道两侧进行打孔，安装红外可探测热金属检测器，两侧分别为信号发送端和接收端，当铸坯从辊道上经过时由发送端和接收端之间经过，遮挡住它们之间的红外信号，则接收端向PLC发出一个信号，在PLC当中将此信号进行累加，并将数值显示到监控画面当中，便实现了铸坯计数的功能。
④调整定尺系统
在热送模式下，二跨6个流当中有3个流（7～9流）的铸坯需要被热送至轧钢生产线，其他3个流（10～12流）视情况可能生产其他的规格的铸坯，这就需要将摄像定尺系统进行设置，将系统调整为不同的流可以设置为不同长度定尺。
3.取得的成果、达到的效果
热送系统控制优化改造项目自实施以来，拉钢机及其他各系统运行稳定无故障，每小时的热送能力从60支增加到了90支，完全可以满足轧钢生产线的需要，降低了铸坯至加热炉的温度损失，同时大大减少了天车系统及平车系统的运行时间。热送铸坯计数器计数准确，已成为两个工序之间账目结算的主要依据。
热送系统控制优化改造完成投入使用，投用后满足工艺要求的各类生产模式且在各种模式中可随时切换，保证了铸坯进入加热炉的温度。
热送系统投用后生产模式由原有的单跨热送改为全热送，且铸坯计数系统的投用大大降低了原有人工技术的繁琐与困难，为工序间的结算提供依据。整个系统运行良好，是目前铸坯输送的主要模式。
4.实际经济效果测算
目前1#连铸机的产品主要以热送为主，热送率将近85%左右，考虑平时非热送的中包以及热送中包中非热送铸坯的数量，综合起来每个中包热送的铸坯质量约为3000t，本项目将热送的效率由60支/小时提高到90支/小时，但考虑到轧钢生产线接受能力为80支/小时，因此认为热送效率由60支/小时提高到80支/小时，热送效率提高为：
η=（80-60）/80*100%=25%
每个中包热送铸坯提高量为：N=3000*η=750t
现用中包寿命一般在24小时，倒包时间或更换结晶器时间由0.5小时至2小时不等，现以2小时为准，平时检修按照每周8小时，那么每年生产时间为：
365*24*（1-8/24*7）*（1-2/24+2）=7719（小时）
年铸坯热送提高量为：
7719/24*750=241218.75t
①温度收益：
加热炉煤气消耗大幅降低：按照8月份的数据，能耗为29.26Kgce/t，同比降低16.23个百分点，考虑到生产、设备等多方面的因素，折合自动化环节的吨钢收益为2.56元，年收益：
241218.75*2.56=617520元
温度收益部分主要是非热送铸坯与热送铸坯在加热炉当中升温不同导致的吨钢成本（加热炉耗费煤气）有所不同造成的，热送铸坯温度较高，而非热送铸坯经过冷床冷却至环境温度，两者产生的加热成本之差即为本部分收益。
②运转、物流效益：
目前铸坯转运环节（不计算天车运转）部分的运输费用为5～7元每吨钢，按照最低的5元计算，年收益：
241218.75*5=1206093.75元
铸坯热送系统大大节省了运转、物流等方面的成本，热送系统的成本在于辊道电机转动产生的电费及备件磨损费用，而非热送系统的成本在于天车运转吊装、平车运行和汽车运行等各方面的费用，二者之差即为本部分收益。
总收益为：617520+1206093.75=1823613.75元
5结束语
这次优化改造为我们自主研发项目，从接受岗位委托到现场勘查、实际施工、电气调试均为我们职工利用检修时间独立完成，设计思路明确，符合岗位要求，对职工整体的科技水平的提高起到了很好的推动作用。
参考文献：
[1]张进冬 郝爱珍 钢厂铸机实现电气自动化热送模式[J].山东工业科技2012.11（1）：115-116.
[2]李小路 张都匀 连铸机热送电气自动化优化改造[J].工程技术学报2010.14（1）：45-46..
关键词：电气；热送控制系统；优化改造
宣钢二钢轧厂150t炼钢连铸项目12机12流方坯连铸机，从2010年6月开始筹建，11月正式投产。150t连铸机的诞生，使我公司炼钢质量有了前所未有的突破，增加了公司整体的炼钢量，帮助宣钢公司在钢铁市场获得了巨大的市场地位。其中铸坯热送系统主要承担着将连铸机生产出来的高温度钢坯通过辊道直接输送给轧钢工序的加热炉的任务，为减少因工序过多导致的钢坯温降，提高产品质量和降低成本提供保障。由于在设计阶段没有考虑连铸机与轧机之间的生产节奏的匹配问题，在实际生产当中出现了热送速率无法满足轧机生产要求的问题。本项目的关键在于增加了拉钢机的自动控制系统，将连铸机二跨的铸坯也实现热送，同时对于二跨的热送模式进行了大幅度的优化，无论从定尺长度及冷床的自动横移方面均满足了生产的要求，使热送铸坯数满足下道工序轧机的要求。
1.确定热送系统控制优化对策
针对实际情况，确定改造对策如下：首先，仅有的连铸机第一跨热送无法单独满足轧钢需求，因此考虑将二跨的铸坯移动至一跨热送辊道上，增加拉钢机单体设备以实现此功能，主要通过变频器控制电机来进行；其次为了精确的控制二跨移钢车的位移，保证移钢车每次将3支或4支铸坯移至拉钢机，在二跨移钢车中间部位增加停止限位来实现移钢车的自动停车控制；再次为了对热送铸坯数进行统计，在热送辊道炼钢段与轧钢段之间安装红外计数器；最后由于二跨7～12流可能同时生产为轧钢生产线提供的铸坯及其他型号的铸坯，因此对二跨摄像定尺系统进行修改，改为可分别设定各铸流定尺长度的运行模式。
2.具體实施过程
①对拉钢机电气自动化控制系统进行优化。
变频器作为拉钢机控制源，其控制模式分为自动、手动以及就地三种类型，分别安装了拉钢到位和返回到位两个限位对其进行自动停车的控制，同时铺设线缆将拉钢机PLC与热送辊道PLC进行通讯，将拉钢机的运行信号作为热送辊道允许转动的联锁条件之一，避免一跨热送时与二跨拉钢产生冲突。拉钢机自动运行模式下拉钢机的到位与返回均为自动，即岗位操作人员观察到铸坯位置合适后按下拉钢按钮，拉钢机将铸坯拉到热送辊道位置，停留5s时间后（为了保护电机与变频器）自动返回，返回至返回到位限位后自动停止。为了避免限位信号失效，还给拉钢机增加了延时停止的功能，经实际测试拉钢机在正转（带负载）的情况下运行时间为63s，反转（空载）的情况下运行时间为61s，相应的设定了不同的延时时间，避免限位故障或者线路故障导致设备损坏的情况。
②为二跨移钢车增加热送模式限位
二跨移钢车原设计为将7～12流铸坯移送至2#冷床，增加拉钢机后需要将3支或4支铸坯反向移送至拉钢机小冷床上。为了使移钢车恰好可以移送3支或4支铸坯，在移钢车轨道中间位置安装二个限位，分别位于9、10流之间和10、11流之间，信号进入相应PLC当中，参与到移钢车横移联锁当中。同时在移钢车操作台上增加一个模式选择旋转开关，用以区分热送“6+3”模式、“8+4”模式和冷床模式，当铸坯移送冷床位置时，选择开关打至冷床模式位置，则所加限位失效。相应的在上位机操作画面上也可以对各种运行模式进行选择。各种功能均在PLC当中编制程序加以实现。
③增加热送铸坯计数器。
由于热送辊道为全封闭系统，输送铸坯方式不同于原有物流系统输送铸坯，在输送铸坯支数统计方面不能采用原有的人员手工计算的方式，因此通过自动化方式实现计数功能。具体方式为在热送辊道相邻段之间的辊道两侧进行打孔，安装红外可探测热金属检测器，两侧分别为信号发送端和接收端，当铸坯从辊道上经过时由发送端和接收端之间经过，遮挡住它们之间的红外信号，则接收端向PLC发出一个信号，在PLC当中将此信号进行累加，并将数值显示到监控画面当中，便实现了铸坯计数的功能。
④调整定尺系统
在热送模式下，二跨6个流当中有3个流（7～9流）的铸坯需要被热送至轧钢生产线，其他3个流（10～12流）视情况可能生产其他的规格的铸坯，这就需要将摄像定尺系统进行设置，将系统调整为不同的流可以设置为不同长度定尺。
3.取得的成果、达到的效果
热送系统控制优化改造项目自实施以来，拉钢机及其他各系统运行稳定无故障，每小时的热送能力从60支增加到了90支，完全可以满足轧钢生产线的需要，降低了铸坯至加热炉的温度损失，同时大大减少了天车系统及平车系统的运行时间。热送铸坯计数器计数准确，已成为两个工序之间账目结算的主要依据。
热送系统控制优化改造完成投入使用，投用后满足工艺要求的各类生产模式且在各种模式中可随时切换，保证了铸坯进入加热炉的温度。
热送系统投用后生产模式由原有的单跨热送改为全热送，且铸坯计数系统的投用大大降低了原有人工技术的繁琐与困难，为工序间的结算提供依据。整个系统运行良好，是目前铸坯输送的主要模式。
4.实际经济效果测算
目前1#连铸机的产品主要以热送为主，热送率将近85%左右，考虑平时非热送的中包以及热送中包中非热送铸坯的数量，综合起来每个中包热送的铸坯质量约为3000t，本项目将热送的效率由60支/小时提高到90支/小时，但考虑到轧钢生产线接受能力为80支/小时，因此认为热送效率由60支/小时提高到80支/小时，热送效率提高为：
η=（80-60）/80*100%=25%
每个中包热送铸坯提高量为：N=3000*η=750t
现用中包寿命一般在24小时，倒包时间或更换结晶器时间由0.5小时至2小时不等，现以2小时为准，平时检修按照每周8小时，那么每年生产时间为：
365*24*（1-8/24*7）*（1-2/24+2）=7719（小时）
年铸坯热送提高量为：
7719/24*750=241218.75t
①温度收益：
加热炉煤气消耗大幅降低：按照8月份的数据，能耗为29.26Kgce/t，同比降低16.23个百分点，考虑到生产、设备等多方面的因素，折合自动化环节的吨钢收益为2.56元，年收益：
241218.75*2.56=617520元
温度收益部分主要是非热送铸坯与热送铸坯在加热炉当中升温不同导致的吨钢成本（加热炉耗费煤气）有所不同造成的，热送铸坯温度较高，而非热送铸坯经过冷床冷却至环境温度，两者产生的加热成本之差即为本部分收益。
②运转、物流效益：
目前铸坯转运环节（不计算天车运转）部分的运输费用为5～7元每吨钢，按照最低的5元计算，年收益：
241218.75*5=1206093.75元
铸坯热送系统大大节省了运转、物流等方面的成本，热送系统的成本在于辊道电机转动产生的电费及备件磨损费用，而非热送系统的成本在于天车运转吊装、平车运行和汽车运行等各方面的费用，二者之差即为本部分收益。
总收益为：617520+1206093.75=1823613.75元
5结束语
这次优化改造为我们自主研发项目，从接受岗位委托到现场勘查、实际施工、电气调试均为我们职工利用检修时间独立完成，设计思路明确，符合岗位要求，对职工整体的科技水平的提高起到了很好的推动作用。
参考文献：
[1]张进冬 郝爱珍 钢厂铸机实现电气自动化热送模式[J].山东工业科技2012.11（1）：115-116.
[2]李小路 张都匀 连铸机热送电气自动化优化改造[J].工程技术学报2010.14（1）：45-46..