个人资料整理 仅限学习使用

自动控制原理 课题研究

课题名称：描述一个自动控制原理实例并建立

其数学模型

个人资料整理 仅限学习使用 连铸机结晶器液位控制系统及其数学模型

摘要：在国内，结晶器液位控制系统已成功地应用在了板坯连铸机上，但小方坯连铸机还都是手动开浇，人工控制结晶器液面高度，自动控制技术远远落后于发达国家，钢坯质量很难得到改善。这是我国连铸机工业面临的一大问题。 本文通过文献检索，总结了一种适用于小方坯连铸机的结晶器液位自动控制系统，根据液位控制的机理建立了各个环节的数学模型，并且该系统具有结构简单、抗干扰能力强，调整时间短等优点，可同时兼顾控制系统的动静态性能。 关键词：连铸机，结晶器液位控制，数学模型

正文

一． 连铸工艺原理和连铸设备简况

连铸是连续铸钢的简称，是使钢水不断地通过水冷结晶器，凝成硬壳后从结晶器下方出口连续拉出，经喷水冷却，全部凝固后切成坯料的铸造工艺。连铸的 一般生产工艺流程，如图1.1所示。由炼钢炉炼出的合格钢水，经钢包运送到浇铸位置，通过中间包铸入强制水冷结晶器内。铸入结晶器的钢水在迅速冷却凝固形成铸坯的同时，其前部与伸入结晶器底部的引锭杆头部凝结在一起。当结晶器内钢水升到要求的高度后，开动拉坯机，以一定速度把引锭杆从结晶器中拉出。铸坯被拉出后，通过二次冷却区域，使其更快的散热冷却并继续逐渐凝固。然后经过矫直机矫直后，完全凝固的直铸坯由切割设备切成定尺，经运输辊道进入下道工序。 连铸生产所用的设备，实际上是包括在连铸作业线上的一整套机械电气及控

制设备。其主要设备包括钢包及其运送设备、中间包、结晶器及其振动装置、二

次冷却装置、拉坯矫直装置、铸坯切割装置、铸坯运输装置以及各部分电气和自

动化控制装置等。

炼钢炉炼出的连铸用合格钢水装入钢包，经过炉外精炼设备处理后，由钢包

运送设备运送到连铸机浇铸位置，供给中间包所必需的钢水。目前，生产上使用

的主要有四种型式的设备:专用起重机、固定式座架、浇铸车和旋转台。

个人资料整理 仅限学习使用

连铸机工艺流程

中间包是钢包与结晶器间的一个中间容器。钢包中的钢水先注入中间包，然

后再通过中间包内的水口装置铸入结晶器中。中间包在连铸过程中起到减压、稳

流、除渣、储钢、分流和中间包冶金等重要作用。

结晶器是连铸机非常重要的部件，是连铸设备的“心脏”。钢水在结晶器内

冷却，初步凝固成一定坯壳厚度的铸坯外形，并被连续地从结晶器下口拉出，进

入二冷区。结晶器按照其内壁形状分为弧形和直形两种。按铸坯规格和形状来分，

有圆坯、矩形坯、方坯、板坯和异型坯结晶器。按其结构形式，可分为整体式、

套管式及组合式等。结晶器振动装置的目的是，使结晶器内壁获得良好的润滑条

件，防止钢水与结晶器内壁粘结，避免铸坯拉断或者拉漏。

二次冷却装置直接接受来自结晶器的高温薄壳(10~一15Inm>铸坯，但内部仍

为液态钢水。设置它的目的是，可采用直接喷水冷却带有液芯的铸坯，使其迅速

冷却至完全凝固，避免铸坯产生鼓肚变形。二冷装置的夹辊则起到支撑和导向铸

坯和引锭杆的作用，防止其跑偏。

拉坯矫直机位于二次冷却区尾部，起到对铸坯拉出、矫直和脱引锭杆的作用。

在连铸中，由于浇铸钢种不同，要求的浇铸的速度不同，拉坯矫直机的拉速也不 同。

切割装置根据用户或下道工序的不同，将铸坯切成定尺或倍尺。由于铸坯