CN100402190C - 一种连铸坯表面目标温度监控分析方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及连铸坯表面目标温度监控分析方法及其装置。解决现有监控装置无法将连铸工艺以及在线设备状态与工艺参数反馈联系起来的技术问题。本发明计算机主机与转换器、转换器和红外测温仪依次相连，包括：a、数据接收和显示步骤，接收从红外测温仪传来BCD码，转换为计算机可处理ASCII码，显示实时温度值，绘制温度曲线；b、选择设定参数功能步骤，选择取样时间、选择是否用数据库保存数据；c、数据处理步骤，将接收到数据进行定时处理，分别计算出时间区间内最大、最小、平均温度值；d、数据库存储步骤，把当前实测温度等实测数据存入实时温度数据库，根据实际需要对数据进行统计、查询、删除操作，显示在显示窗体中。本发明用于连铸坯在线检测。

Description

一种连铸坯表面目标温度监控分析方法及其装置

技术领域：

本发明涉及一种钢坯表面温度的监控和分析，特别涉及一种连铸坯表面目标温度监控分析方法及其装置。

背景技术：

连铸是当前国内外钢材生产的主要技术手段，由于连铸生产环境的特殊性，在线的质量分析与控制技术相对比较薄弱，基于连铸矫直区域温度控制与质量保证(尤其是铸坯裂纹缺陷)的密切相关性，科学选用在线检测技术，并结合对钢高温热力学特性的掌握，建立集成的监测、分析和预报系统。是连铸急需解决的问题。中国专利申请03153364.7《连铸矫直目标温度检测控制与分析系统》，该申请只是建立一种在线测温的手段，而分析系统只有较简单的功能，尚不具备结合连铸工艺进行分析反馈设备状况和产品信息的能力。发表于《西安理工大学学报》2000年第16卷的文章《连铸机铸坯表面温度在线实时测量系统的研究》提出的系统存在不足为，其目的首先是开发一种实时在线测温系统，重点是通过防水雾干扰和利用人工智能来提高精度与可靠性，实现表面温度的在线多点测量，并未与连铸工艺以及在线设备状态与工艺参数的反馈联系起来，因此，对连铸生产的促进与影响有限。

发明内容：

本发明的目的是提供一种连铸坯表面目标温度监控分析方法及其装置，解决现有监控装置无法将连铸工艺以及在线设备状态与工艺参数的反馈联系起来的技术问题。

钢连铸坯的裂纹缺陷与其在高温下的塑性变形能力和当时所承受的热/机械应力应变密切相关。大量热塑性实验结果已明确表明，钢在铸态的塑性变形能力与温度密切相关，在热塑性温度曲线中一般都存在三个低塑性区域(脆性区)。其中第二脆性区多在600-900℃，具体位置因钢种的化学成分而异。铸坯二冷比水量不合理、矫直点温度不当，就可能出现在其脆性温度区进行机械矫直，从而导致矫直裂纹；二冷配水分布不当还可能加剧铸坯角部过冷，从而出现常见的矫直角横裂。同样因配水强度分布不合理，可能导致铸坯在矫直点出现表面温度回升，从而加剧膨胀应力并导致常见的中心线裂纹。

为解决上述的技术问题，本发明的技术方案为：一种连铸坯表面目标温度监控分析方法，该方法利用一计算机主机，计算机主机与RS232/RS485转换器、RS485/RS232转换器和红外测温仪依次相连，包括以下步骤：a、数据接收和显示步骤，接收从红外测温仪传来的BCD码，然后转换为计算机可以处理的ASCII码，显示实时温度值，绘制温度曲线；b、选择设定参数功能步骤，根据现场时间情况，选择取样的时间、选择是否用数据库保存数据；c、数据处理步骤，将接收到的数据进行定时处理，分别计算出时间区间内的最大、最小、平均温度值；d、数据库存储步骤，把当前实测温度、钢种、炉号、目标温度、测温时间、测温日期存入实时温度数据库，以便根据实际需要对数据进行统计、查询、删除等操作，同时显示在显示窗体中。

一种连铸坯表面目标温度监控分析装置，包括一计算机主机，计算机主机与RS232/RS485转换器、RS485/RS232转换器和红外测温仪依次相连，其特征是还包括：a、数据接收和显示模块，接收从红外测温仪传来的BCD码，然后转换为计算机可以处理的ASCII码，显示实时温度值，绘制温度曲线；b、选择设定参数功能模块，根据现场时间情况，选择取样的时间、选择是否用数据库保存数据；c、数据处理模块，将接收到的数据进行定时处理，分别计算出时间区间内的最大、最小、平均温度值；d、数据库存模块，把当前实测温度、钢种、炉号、目标温度、测温时间、测温日期存入实时温度数据库，以便根据实际需要对数据进行统计、查询、删除等操作，同时显示在显示窗体中。

本发明的有益效果是：可以通过窗口界面进行实时监测分析，与一定波长大距离系数红外测温仪相连接后，可远距离快捷监测设定钢种连铸坯在矫直点的温度，并实时显示在动态监测温度曲线图中。在DCS中，实时曲线可显示该控制点的实际温度和当前趋势，以监测该点在现场工况变化的情况下的控制稳定性。在此系统中，根据对连铸钢种热塑性的实验与统计分析，将连铸钢种分为8大类型，对每种类型都设定相应的矫直点最佳温度(温度下限)、最高允许温度(温度上限)，其间为允许波动范围。将现场实际测得的温度曲线与目标温度相比较，可以直观地提醒操作员优化或调整连铸机二冷水的配比；也可进一步与二冷水的控制系统相连接，自动调整二冷水的配比，以期达到最佳的矫直点温度。达到指示与控制矫直温度、防止角部过冷和温度回升过大的目的，可直接减少矫直角横裂与中心线裂纹。本发明的优点可归结为：

1)填补了当前连铸矫直温度在线监测与面向质量有效监控的国内外空白；

2)首次将目标温度监测与铸坯热塑性和温度回升有机结合起来，实现了对常见矫直裂纹和中心线裂纹的工艺合理性监控；

3)远距离实时可靠监测，避免了测试环境可能带来的不便和检测误差；

4)监测分析系统采用窗口界面，实际温度和目标温度同时显示，便于操作人员快捷、直观地判定工艺的合理性以作为适时调整的依据；

5)适合我国国情，既可用于人工二冷配水控制，也可以与二冷反馈控制系统相连，实现自动控制。

附图说明：

图1为本发明硬件系统结构图

图2为本发明主程序流程框图

图3为本发明数据接收和显示及选择设定参数功能流程框图

图4为本发明数据处理、数据库存储和选择设定参数功能流程框图

图中：1-计算机主机，2-RS232/RS485转换器，3-RS485/RS232转换器，4-红外测温仪。

具体实施方式：

参照图1，系统的硬件主要由一台计算机主机1(工控机)、一个RS232/RS485转换器2和一个RS485/RS232转换器3、红外测温仪4组成(以接一台测温仪为例)。红外测温仪的波长范围为1-1.1微米，距离系数为1/200-1/250，红外测温仪探头可距离铸坯矫直温度5-20米安装，探头尽量垂直对准监测点表面，偏离角不超过30°，要求取铸坯表面中点为代表。如安装三个测温探头，要求分别对准所监测的矫直区铸坯表面中点、宽向1/4部位和角部上表面。在对连铸坯表面温度进行监测分析时，首先选择通讯端口，然后选择所测钢种、炉号、目标温度、上警戒温度，在确定无误后开始通讯，确定测温的初始时间，接收从红外测温仪传来的BCD码，然后转换为计算机可以处理的ASCII码，显示实时温度值，绘制温度曲线，为监控人员了解矫直点温度变化提供直观的依据；另外，根据事先设定的目标温度值和绘出的目标温度曲线，可以把实时曲线与目标温度进行对比，为二冷配水提供依据；再次，可以计算出目标温度和实时温度的差值(或者是实时温度值依具体控制条件而定)，此数据可以传递到上位机，为上位机的二冷控制模型提供一个重要的实时控制参数，经过上位机的计算后的控制命令传递到二冷控制的执行机构(如电磁阀或变频器等)，控制二冷喷水量，组成一个完整的闭环控制系统。目前国内有的钢厂仍在实行手工配水，直观的曲线图也可以为他们的配水提供依据。然后进行选择设定参数功能步骤，根据现场时间情况，选择取样的时间、选择是否用数据库保存数据；进行数据处理步骤，将接收到的数据进行定时处理，分别计算出时间区间内的最大、最小、平均温度值；进行数据库存储步骤，把当前实测温度、钢种、炉号、目标温度、测温时间、测温日期存入实时温度数据库，以便根据实际需要对数据进行统计、查询、删除等操作，同时显示在显示窗体中。

当数据接收和显示步骤与选择设定参数功能步骤配合进行时，具体是，开始通讯时，确定测温初始时间，根据串口通讯协议，从计算机九针串口读取从测温探头传来的BCD码，转换为计算机可以处理ASCII码，选择取样时间，然后选择是否使用数据库，将实时温度、测温方式、测温时间、测温日期显示在主窗口上，如果要显示温度曲线，则开始绘制曲线的时间坐标，再绘制实时温度曲线、目标温度曲线、报警温度曲线，然后进行数据处理和数据库处理。

当数据处理步骤与数据库存储步骤以及选择设定参数功能步骤配合进行时，具体是，开始通讯时，确定测温初始时间，然后进行数据接收和显示处理，再进行选择设定参数功能处理，计算从测温初始时间到当前测温时间的温度平均值、最小值、最大值，根据当前实测温度观察是否小于警戒温度，当小于警戒温度时，把当前实测温度、钢种、炉号、目标温度、测温时间、测温日期存入实时温度数据库，当大于等于警戒温度时，把当前报警温度、钢种、炉号、目标温度、测温时间、测温日期存入报警温度数据库，然后判断是否停止，如停止则结束通讯，如不停止，则再次从接收数据循环。

具体操作时，设备连接好之后，把红外测温仪打开，然后启动本应用程序，将出现数据接收窗口。操作时，先选定通讯端口，然后输入炉号，选择钢种后，与钢种绑定的目标温度值将被自动选定，然后点击“确定”按钮，点击“开始”按钮后，接收到的数据将被显示在实时数据框中，点击“显示温度曲线”按钮，将显示出曲线窗口。在曲线窗口中，点击[工具]菜单中的[选项]，出现选项窗口，在选项窗口中，可以设定你的参数，这一步也可以省略，系统将会按系统默认设置进行工作。在选项窗口，可以选择曲线的绘图模式、时区长度等参数。

Claims (4)

1.一种连铸坯表面目标温度监控分析方法，该方法利用一计算机主机，计算机主机与RS232/RS485转换器、RS485/RS232转换器和红外测温仪依次相连，其特征是：包括以下步骤：a、数据接收和显示步骤，接收从红外测温仪传来的BCD码，然后转换为计算机可以处理的ASCII码，显示实时温度值，绘制温度曲线；b、选择设定参数功能步骤，根据现场时间情况，选择取样的时间、选择是否用数据库保存数据；c、数据处理步骤，将接收到的数据进行定时处理，分别计算出时间区间内的最大、最小、平均温度值；d、数据库存储步骤，把当前实测温度、钢种、炉号、目标温度、测温时间、测温日期存入实时温度数据库，以便根据实际需要对数据进行统计、查询、删除操作，同时显示在显示窗体中。

2.根据权利要求1所述的一种连铸坯表面目标温度监控分析方法，其特征是当数据接收和显示步骤与选择设定参数功能步骤配合进行时，根据串口通讯协议，从计算机九针串口读取从测温探头传来的BCD码，转换为计算机可以处理ASCII码，选择取样时间，然后选择是否使用数据库，将实时温度、测温方式、测温时间、测温日期显示在主窗口上，如果要显示温度曲线，则开始绘制曲线的时间坐标，再绘制实时温度曲线、目标温度曲线、报警温度曲线，然后进行数据处理和数据库处理。

3.根据权利要求1所述的一种连铸坯表面目标温度监控分析方法，其特征是当数据处理步骤与数据库存储步骤以及选择设定参数功能步骤配合进行时，首先进行数据接收和显示处理，再进行选择设定参数功能处理，计算从测温初始时间到当前测温时间的温度平均值、最小值、最大值，根据当前实测温度观察是否小于警戒温度，当小于警戒温度时，把当前实测温度、钢种、炉号、目标温度、测温时间、测温日期存入实时温度数据库，当大于等于警戒温度时，把当前报警温度、钢种、炉号、目标温度、测温时间、测温日期存入报警温度数据库，然后判断是否停止，如停止则结束监测，如不停止，则再次从接收数据循环。

4.一种用于权利要求1所述的一种连铸坯表面目标温度监控分析方法的装置，包括一计算机主机，计算机主机与RS232/RS485转换器、RS485/RS232转换器和红外测温仪依次相连，其特征是该装置还包括：a、数据接收和显示模块，接收从红外测温仪传来的BCD码，然后转换为计算机可以处理的ASCII码，显示实时温度值，绘制温度曲线；b、选择设定参数功能模块，根据现场时间情况，选择取样的时间、选择是否用数据库保存数据；c、数据处理模块，将接收到的数据进行定时处理，分别计算出时间区间内的最大、最小、平均温度值；d、数据库存模块，把当前实测温度、钢种、炉号、目标温度、测温时间、测温日期存入实时温度数据库，以便根据实际需要对数据进行统计、查询、删除操作，同时显示在显示窗体中。

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