程风扣（苏钢集团,江苏 苏州 215153）

凝固末端电磁搅拌技术在苏钢连铸中的应用

程风扣
（苏钢集团,江苏 苏州 215153）

电磁搅拌的实质是借助电磁力控制铸坯液相穴中钢水的运动，强化钢水的传热，从而控制凝固过程。合理采用电磁搅拌能有效地细化铸坯晶粒，减少中心偏析和疏松，大大提高等轴晶率，并最终提高铸坯质量。本文概述了2#连铸机末端电磁搅拌系统及其应用过程中需要注意的一些问题。

连铸；电磁搅拌器；自动控制；测量仪表；监控上位机

1 前言

炼钢车间连铸机投产后，发现单一使用结晶器搅拌不能获得足够的等轴晶结构，或中心疏松和中心偏析达不到要求。因此增加了末端电磁搅拌系统，它能有效减少铸坯中心偏析和疏松，提高铸坯质量。因此2#连铸机增加末端电磁搅拌系统，使之成为连铸过程中改善铸坯质量的最重要和最有效的手段之一。

2 系统构成

该凝固末端电磁搅拌成套装置由凝固末端电磁搅拌器4台、PLC自动控制柜1台、末端变频柜4台、冷却水装置和仪表阀台1套及监控操作工控机1套等构成。 系统采用1000kVA、400V三相四线制电源供电，经电源分配柜分为4路送到4台变频柜，经变频柜变频后分别送至4台末端电磁搅拌器，从变频柜至末端电磁搅拌器之间各配有1个中继端子箱，另送一路控制电源至PLC自动控制柜。系统由1台工控机进行上位机监控。

2.1 电磁搅拌器

（1）构造与工作原理。电磁搅拌器主要由外壳和感应器两部分组成，外壳由高性能不锈钢焊接而成，感应器由铁芯和线圈组成。铁芯为环形结构，线圈由空心铜管绕制而成。线圈接成对称的三相“Y”形连接。该电磁搅拌器安装在铸坯二次冷却水末端，正常开浇后，给线圈输入三相电源，从而沿电磁搅拌器内腔圆周方向产生一个旋转磁场作用于铸坯，这样垂直穿过铸坯的磁场对铸坯内的钢液产生作用力，最终达到搅拌铸坯内部钢液的目的。

（2）运行注意事项。运转中，各冷却水绝对不能切断并注意流量计、漏电等系统保护是否工作正常。流量低下或漏电动作切断电源，这时应查明原因并采取措施后方可再接通电源运行。运行过程中冷却水的保障至关重要。因为一个微小的失误都有可能造成电磁搅拌器的损坏。由于搅拌器内部没有温度保护电路，因此必须绝对保证水的质量，因为一个微小的颗粒都有可能堵塞内部管道从而导至线圈温度升高而烧毁。

制室上位机输入搅拌模式、电流、频率、正转时间、反转时间和等待时间等参数，这些参数通过工业以太网，下载到主站CPU固定数据块里，然后经DP网，用主站与分站通讯的专用功能块SFC15，写入变频系统，同时通过SFC14读取变频系统的各参数实际值。该通讯方式，相对传统硬件接线的控制方式，具有抗干扰、速率高、故障少等特点。

2.3 冷却水系统

该水站及仪表阀台主要由纯水箱、两台水泵、过滤装置、板式换热器、气动阀、DMD-99电导率仪、ABB电磁流量计、E+Η压力变送器、WZPK-336B测温热电阻、投入式液位计等设备构成。压力变送器用于检测泵出口压力，当泵启动一定时间，如检测压力达不到0.8MPa，系统会自动启动另一台水泵。电磁流量计用于测量每流冷却水回水流量，当回水流量低于6.0m3/h时，具有流量偏低报警，联锁跳电的功能，防止线圈过热。热电阻用于测量每流冷却水回水温度，当温度高于65℃，具有高温跳电保护功能。电导率计用于观察纯水箱内的电导率度，当电导率高于100μs/cm时，具有报警跳电的功能。投入式液位计用于测量水箱的液位，当液位低于80cm，具有低水位报警联锁功能。

2.4 末端 Wincc远程监控

监控主界面包含遥控和远测信息内容，能实时监测变频电源和水系统的工作状态，并直观显示相关数据，提供了功能强大、人机界面友好的实时监控界面。如图1所示。远测信息：把现场模拟量通过PLC在Wincc监控画面上实时显示。Wincc实时测量显示各流变频电源的电流、频率、漏电流、电压和现场的其他参数，通过这些参数可实时监测变频电源运行状态，并判断运行是否正常。参数设定：在主页面的上方对各流变频电源的搅拌模式、电流、频率、正转时间、反转时间和等待时间进行设定。设定值可参照本地触摸屏参数设置。

2.2 自动控制系统

自动控制系统的PROFIBUS-DP网络主要由西门子S7-300主站、ET200M子站和变频系统等构成。

（1）主站概述。主站主要由CPU315-2DP、CP343-1、SM321/SM322等模块构成。主站CPU主要存储各模拟量处理、报警联锁动作、变频数据通讯、应急事故水控制、水泵自动切换等程序，是控制系统的核心。CP343-1用于将该系统接入车间的工业以太网，以便跟上位机进行通讯。开关量输入模块主要用于接收就地控制柜的按钮、开关、接触器触点等信号，开关量输出模块用来控制变频系统的启停、复位等就地控制操作。

（2）子站概述。子站处于水系统控制柜内，主要由ET200M、SM331、RTD等模块构成。该站主要负责采集水系统的实际数据：如流量、压力、温度、水位、水质及出口过滤器状态等，而且可通过工业以太网通讯，传送实际值和报警信息在控制室Wincc画面上显示，同时当地可输出硬接点信号报警和联锁变频系统。

（3）变频系统通讯。每次连铸开浇前，操作人员在控

[1]石瑞.电磁搅拌技术在冶金方面的应用[J].机械研究与应用,2012(02).

[2]李雪静.凝固末端电磁搅拌器的应用[J].机械工程师,2010(06).

图1 Wincc监控主画面

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.21.013