CN101801562A - 带钢连铸过程中的带钢边缘形状控制装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于在双辊式带钢连铸过程中控制带钢的边缘形状的装置和方法，其通过如下步骤提高带钢质量：即，使用照相机对正由带钢连铸所制造的带钢的边缘部分进行拍照；分析这些照片；然后根据所述带钢的边缘形状来控制边挡板。该装置包括：边挡板驱动装置，其附接至与铸轧辊的两侧附接的边挡板，从而根据所述边挡板的磨损率和向上位移率来控制所述边挡板压向所述铸轧辊的压力以及所述边挡板的向上位移；照相机，其设置于所述铸轧辊的带钢出口侧，以便对所述带钢的边缘部分进行拍照；以及控制装置，其根据所述照相机拍摄的图像分析带钢的边缘形状，并输出用于控制所述边挡板的磨损和向上位移的信号。
Description
技术领域
本发明涉及在带钢连铸过程中对带钢的边缘形状进行控制，更具体而言，涉及用于在双辊式带钢连铸过程中控制带钢的边缘形状的装置和方法，所述装置和方法通过如下方法来提高带钢的质量：即，使用照相机对通过带钢连铸所铸造的带钢的边缘部分进行拍照，分析这些照片，然后根据带钢的边缘形状来控制边挡板(edge dam)。
背景技术
图1是示出根据现有技术的带钢连铸装置的结构的视图。如图1所示，带钢连铸的一个重要过程通常发生在彼此以相反方向旋转的两个辊子1和2之间的熔池(sump)中。
当钢水通过浸没式入口5从漏斗4被供给至熔池9时，钢水在0.2秒内在引导带钢(leader strip)和两个辊子之间凝固并被轧制。此时，钢水、凝固的引导带钢以及紧随该引导带钢的凝固带钢产生轧制分离力(RSF)。轧制力被位于辊子后侧的测压元件10检测。
两个辊子的侧边被阻挡以陶瓷制的边挡板8，从而防止钢水通过辊子的侧边流出。
钢水的凝固能力与铸轧辊的冷却能力成比例。此外，凝固能力受两辊之间距离(即辊缝)、辊的铸造速度(旋转速度)以及熔池中钢水高度的影响。钢水高度是使用高度检测传感器7测量的。通常，当钢水凝固时，其在辊子之间产生轧制力。轧制压缩比(rolling reduction rate)受辊缝和铸造速度影响。辊缝是使用距离测量装置3测量的。例如，如果辊缝过大或铸造速度过高，凝固点会降低到辊距中心线的温度以下，使得轧制力逐渐降低，导致钢水不凝固并且带钢断裂。在相反情况下，凝固点会增高，导致高轧制力。因此，辊缝、铸造速度以及轧制力是指示带钢的凝固特性的典型轧制参数。
钢水高度的控制主要需要高精度和高稳定性。因此，人们试图将钢水高度保持在起始于铸造开始后不久的目标值。相应地，轧制力看起来可由辊缝和铸造速度的关系决定。
为了防止钢水在铸造过程中从双辊式带钢连铸装置的两个辊子的侧边流出，该两个辊子的侧边被阻挡以陶瓷材料制成的边挡板。此种情况下，即使辊子边侧与边挡板之间存在仅数十微米(μm)的间隙，钢水也能够流入缝隙。如果钢水流入缝隙，将会降低带钢侧边的质量，即带钢的边缘质量，由此降低带钢的价值并且使其非正常地覆盖有边挡板的陶瓷材料，从而不能进行正常铸造。
而且，很多情况下，由于在铸造过程中钢水和周围设备的温度降低而不可避免地出现的结壳(skull)被包含在辊子边侧和边挡板之间，从而破坏边挡板的密封板。因此，在正被制造的带钢的边缘部分处产生边缘毛边(fin)，导致带钢的质量降低。
为了防止形成这种结壳，曾使用如下一种方法，即在结壳刚刚形成的同时使所述边挡板振动，以便从所述边挡板去除十分细小状态的结壳。但是，所述边挡板的振动会额外地磨损该边挡板的密封板，从而在该边挡板和密封板之间形成不必要的磨损部分，并且如果钢水进入该区域并在该区域凝固，将会在正被生产的带钢上形成毛刺，由此使带钢的边缘形状变差。
在用于长期铸造的双辊式带钢连铸过程中对边挡板的有效控制，对于生产高质量带钢是十分重要的，并且它通过减少所述边挡板的磨损量在降低生产成本方面也起重要作用。同时，正生产的带钢的边缘质量是决定铸造带钢产品优等或劣等的最重要指标之一。为了提高质量和生产率必须解决这种问题，因此需要一种解决所述问题的控制方法。
根据迄今为止对在双辊式带钢连铸装置的铸造实践过程中进行的边挡板控制的研究，一种当带钢的边缘质量不良时可被操作者使用的方法是控制磨损率和向上位移率。此外，当边挡板的陶瓷材料在铸造过程中破损时，对付这种情况唯一的方法就是停止铸造过程。
因此，对于操作者来说非常重要的是须在铸造过程中仔细检查与边挡板控制有关的全部数据，以防止发生这种极端情况。因此，非常重要的是须在铸造过程中时刻观察并分析正生产出的带钢的质量，并将分析结果反馈至边挡板控制。
但是，让操作者视觉上分析从铸造机产出的带钢、返回位于操作室的边挡板控制器、并对分析结果进行分析，上述过程需要大量时间。由于这种延时，钢水和结壳已被包含进所述辊子和边挡板之间，破坏所述边挡板的密封板，使带钢的质量变差，并且缩短了昂贵的边挡板的寿命。
发明内容
有待本发明解决的技术问题
本发明已被做出用来解决在现有技术中产生的上述问题，并且本发明目的在于提供一种用于在双辊式带钢连铸过程中控制带钢边缘形状的装置和方法，其包括：使用照相机观察现场正被生产的带钢；将观察结果传送至操作室；通过图像处理来分析带钢的边缘质量；然后根据带钢质量将边挡板的磨损率和向上位移率增加或减少，从而提高带钢的边缘质量并延长所述昂贵的边挡板的寿命。
技术方案
为了实现以上目的，本发明提供了一种用于在双辊式带钢连铸过程中控制带钢边缘形状的装置，所述装置包括：边挡板驱动装置，其附接至与铸轧辊的两侧附接的边挡板，从而根据所述边挡板的磨损率和向上位移率控制所述边挡板压向所述铸轧辊的压力以及所述边挡板的向上位移率；照相机，其被设置在铸轧辊的带钢出口侧从而对带钢的边缘部分进行拍照；以及控制装置，其根据照相机所拍摄的图像分析带钢的边缘形状，并输出用于控制所述边挡板的磨损和向上位移的信号。
在本发明中，所述边挡板驱动装置可包括：向上缸筒，其被布置在边挡板的与铸轧辊相接触的一侧的相反侧的中心上部区域，用来使所述边挡板向上移动；以及磨损缸筒，其被设置在所述边挡板上部的左右侧以及中心下部，从而将所述边挡板压到所述铸轧辊上。
所述控制装置可包括：主控制装置，其对照相机所拍摄的带钢边缘图像进行分析从而计算所述边挡板的磨损率和向上位移率；向上位移控制装置，其根据主控制装置的向上位移率和目标位移率输出用于驱动所述向上缸筒的信号；向上缸筒伺服阀，其根据所述向上位移控制装置的驱动信号来驱动向上缸筒；磨损控制装置，其根据在主控制装置中计算出的磨损率输出用于驱动所述磨损缸筒的信号；以及磨损缸筒伺服阀，其根据所述磨损控制装置的驱动信号驱动所述磨损缸筒。
另一方面，本发明提供了一种用于在双辊式连铸过程中控制带钢的边缘形状的方法，所述方法包括：拍摄步骤，即，使用设置于铸轧辊的带钢出口侧的照相机来拍摄带钢的边缘部分的图像；控制信号生成步骤，即，对拍摄步骤中所拍摄的带钢边缘图像进行分析并输出用于磨损率和向上位移率的控制信号；以及边挡板控制步骤，即，根据所述控制信号生成步骤中所输出的控制信号控制所述边挡板的磨损和向上位移。
在本发明的方法中，所述控制信号生成步骤可包括：边缘分析步骤，即，计算所述边挡板毛刺厚度和边缘毛边长度；输出信号的步骤，即，如果所述边缘分析步骤显示毛刺厚度小于1毫米并且没产生边缘毛边，就输出用于保持所述边缘挡板处于正常状态下设定的默认磨损率和向上位移率的信号；输出信号的步骤，即，如果所述边缘分析步骤显示毛刺厚度大于1毫米但小于5毫米并且边缘毛边长度小于1厘米，就输出用于在默认磨损率和向上位移率基础上额外增加每米带钢1微米的磨损率和向上位移率的信号；以及输出信号的步骤，即，如果所述边缘分析步骤显示毛刺厚度大于5毫米并且边缘毛边产度大于1厘米，就输出用于在默认磨损率和向上位移率基础上额外增加每米带钢1.5微米的磨损率和向上位移率的信号。
同样，所述边挡板控制步骤可包括以下步骤：在根据所述控制信号输出步骤中输出的信号对所述边挡板执行控制之后，再次分析所述带钢的边缘部分的步骤；以及如果所述边缘部分是正常的，就控制所述边挡板以恢复至边挡板磨损率和向上位移率的默认值的步骤。
此外，所述边挡板磨损率和向上位移率的默认值可被设定在每米带钢0.5至5微米的范围内。
而且，所述控制信号输出步骤和所述边挡板控制步骤可被人工执行。
有益效果
本发明能够提高在双辊式带钢连铸过程中的带钢的质量和生产率。
此外，本发明能够保证昂贵的边挡板使用很长一段时间。
即，本发明提供如下效果：抑制带钢废料的产生并且延长边挡板的寿命，从而降低生产成本。
附图说明
图1是示出根据本发明的带钢连铸装置的结构的视图。
图2是根据本发明的一个实施例、用于在双辊式带钢连铸过程中控制带钢的边缘形状的装置(以下称为“边缘形状控制装置”)的框图。
图3是示出附接至边挡板的缸筒的位置的视图。
图4是示出用于在双辊式带钢连铸过程中控制带钢的边缘形状的创造性方法的处理过程的流程图。
具体实施方式
接下来，将参照附图对本发明进行详细描述。
图2是根据本发明的一个实施例、用于在双辊式带钢连铸过程中控制带钢的边缘形状的装置(以下称为“边缘形状控制装置”)的框图，图3是示出附接至边挡板的缸筒的位置的视图。
如图2所示，边缘形状控制装置包括：边挡板驱动装置100，其附接至铸轧辊的两侧，从而根据边挡板的磨损率和向上位移率来控制所述边挡板压向所述铸轧辊的压力以及所述边挡板的向上位移；照相机200，其设置于排出带钢12的铸轧辊12的出口侧的所述边挡板的两侧，所述照相机用来对所述带钢的边缘部分拍照；以及控制装置300，其分析照相机200所拍摄的图像从而分析所述边缘部分的毛刺厚度和边缘毛边长度，并且向所述边挡板驱动装置100输出一信号，从而根据毛刺厚度和毛边长度来控制所述边挡板的磨损率和向上位移率。
在以上描述的结构中，所述边挡板驱动装置100包括：向上缸筒101，其被设置于所述边挡板的与所述铸轧辊相接触一侧的相反侧的中心上部区域，从而使所述边挡板向上移动；以及磨损缸筒102，其被水平设置于所述边挡板的背侧，从而控制所述边挡板100相对于所述铸轧辊的向前运动和向后运动。这里，设置于上部区域的所述向上缸筒101连接至如图3所示的所述边挡板110的背侧上部111。同样地，所述磨损缸筒102被设置于所述边挡板110的背侧，从而使所述边挡板相对于所述铸轧辊向前或向后移动。如图3所示，所述磨损缸筒102也可被设置于所述边挡板背侧的任一上部侧112和113以及所述边挡板的中心下部侧114中的每一个。
所述照相机200被设置于排出带钢的带钢出口侧。所述照相机以允许将边缘部分分析高达毫米级的分辨率对所述带钢12的边缘部分拍照，并且将拍摄的图像输出至控制装置300。
那么，所述控制装置300包括：主控制装置310，其分析由照相机200所拍摄的带钢边缘图像，从而计算所述边挡板的磨损率和向上位移率；向上位移控制装置320，其根据主控制装置310的向上位移率和目标位移率输出一个信号来驱动所述向上位移缸筒101；第一数模转换器321，其将所述向上位移控制装置320的驱动信号转换成模拟信号；伺服阀322，其根据所述第一数模转换器321输出的模拟信号来驱动所述向上缸筒101；第一距离测量传感器323，其被设置于铸轧辊1和2中的每一个处，从而检测所述边挡板110的向上移动距离；第一模数转换器324，其将所述第一距离测量传感器323的输出信号转换成数字信号，然后将该数字信号输出至所述向上位移控制装置320；磨损控制装置330，其根据所述主控制装置310的磨损率和目标磨损率输出一个信号驱动所述磨损缸筒102；第二数模转换器331，其将所述磨损控制装置330的驱动信号转换成一个模拟信号；磨损缸筒伺服阀332，其根据所述第二数模转换器331的输出信号来驱动所述磨损缸筒102；第二距离测量传感器333，其被设置于铸轧辊1和2中的每一个处，从而检测所述边挡板110相对于所述铸轧辊的移动距离；以及第二模数转换器334，其将所述第二距离测量传感器333输出的信号转换成数字信号，然后将该数字信号输出至所述磨损控制装置330。
图4是示出用于在双辊式带钢连铸过程中控制带钢边缘形状的创造性方法的处理过程的流程图。
接下来，将参照图2至图4描述用于在双辊式带钢连铸过程中控制带钢的边缘形状的创造性方法。本发明的边缘形状控制装置在执行现有技术的连铸过程的同时还执行如下操作：将边挡板压向铸轧辊的压力以及边挡板的向上位移率控制至边挡板的默认设置的磨损率和向上位移率。在本说明书中，所述边挡板的默认设置的磨损率和向上位移率可被设定在每米带钢0.5-5微米的范围内。
此处，照相机200连续拍摄关于正被铸造并排出的带钢的边缘部分的图像，并将这些图像输出至控制装置300(S1)。
然后，所述控制装置300对照相机200所拍摄的带钢边缘图像进行分析，并确定所述带钢边缘状态是否不理想(S2和S3)。
如果确定所述边缘状态不理想的话，所述控制装置300生成并输出一个信号用来控制所述边挡板的磨损和向上位移。接下来将举例描述所述边挡板的磨损率和向上位移率。
如果边缘部分的毛刺厚度小于1毫米，且在所述照相机200拍摄的带钢图像中不存在边缘毛边，则主控制装置310输出一个信号将边挡板的磨损率和向上位移率保持设定于在边挡板的正常状态下的默认值。此处，如上所述，所述边挡板的磨损率和向上位移率在正常状态下的默认值可被设定在每米带钢0.5至5微米的范围内。
如果所述带钢边缘的毛刺厚度大于1毫米但小于5毫米，并且边缘毛边的长度小于1厘米，所述主控制装置310输出一个信号用于在默认设定值基础上额外增加每米带钢1微米的磨损率和向上位移率。然后，如果所述边挡板的毛刺厚度大于5毫米并且边缘毛边的长度大于1厘米，所述主控制装置310输出一个信号用于在默认设定值基础上额外增加每米带钢1.5微米的磨损率和向上位移率。主控制装置310的这些输出信号被输入至位移控制装置320和磨损控制装置330，以便驱动连接于所述边挡板110背侧的向上缸筒101和磨损缸筒102，从而控制所述边挡板压向所述铸轧辊的压力以及所述边挡板的向上位移(S4)。
然后，使用所述照相机200连续对在控制所述边挡板110的磨损率和向上位移率时所生产的带钢12的边缘部分进行拍摄，从而确定所述边缘部分的状态是否已经恢复至正常状态(S5)。
如果所述边缘部分的状态未恢复至正常状态，所述控制装置300继续根据步骤4中所输出的边挡板磨损率和向上位移率控制所述边挡板的磨损和向上位移。但是，如果所述边缘部分的状态已经恢复至正常状态，所述边挡板的磨损率和向上位移率恢复到初始设定的默认值，就控制所述边挡板压向所述铸轧辊的压力和所述边挡板的向上位移率(S6)。
此外，上述操作过程在连铸过程中被重复循环，当所述连铸过程停止时，该操作过程也停止(S7)。
Claims (7)
1.一种用于在双辊式连铸过程中控制带钢的边缘形状的装置，该装置包括：
边挡板驱动装置，其附接至与铸轧辊的两侧附接的边挡板，从而根据所述边挡板的磨损率和向上位移率来控制所述边挡板压向所述铸轧辊的压力以及所述边挡板的向上位移；
照相机，其被设置在所述铸轧辊的带钢出口侧，以便对所述带钢的边缘部分进行拍照；以及
控制装置，其根据所述照相机所拍摄的图像分析带钢的边缘形状，并输出用于控制所述边挡板的磨损和向上位移的信号。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述边挡板驱动装置包括：
向上缸筒，其被设置于所述边挡板的与所述铸轧辊相接触的一侧的相反侧的中心上部区域，从而使所述边挡板向上移动；以及
磨损缸筒，其被设置于所述边挡板上部左右侧以及中心下部，从而将所述边挡板压到所述铸轧辊上。
3.根据权利要求2所述的装置，其中所述控制装置包括：
主控制装置，其对所述照相机拍摄的带钢边缘图像进行分析从而计算所述边挡板的磨损率和向上位移率；
向上位移控制装置，其根据所述主控制装置的向上位移率和目标位移率来输出用于驱动所述向上缸筒的信号；
向上缸筒伺服阀，其根据所述向上控制装置的驱动信号来驱动所述向上缸筒；
磨损控制装置，其根据所述主控制装置计算的磨损率来输出用于驱动所述磨损缸筒的信号；以及
磨损缸筒伺服阀，其根据所述磨损控制装置的驱动信号来驱动所述磨损缸筒。
4.一种用于在双辊式连铸过程中控制带钢的边缘形状的方法，该方法包括：
拍照步骤，即，使用设置在铸轧辊的带钢出口侧的照相机拍摄带钢的边缘部分的图像；
控制信号生成步骤，即，对在所述拍照步骤中所拍摄的带钢边缘图像进行分析并输出用于磨损率和向上位移率的控制信号；以及
边挡板控制步骤，即，根据所述控制信号生成步骤中输出的控制信号来控制所述边挡板的磨损和向上位移。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述控制信号生成步骤包括：
边缘分析步骤，即，计算所述边挡板的毛刺厚度和边缘毛边长度；
输出信号步骤，即，如果所述边缘分析步骤显示毛刺厚度小于1毫米并且未产生边缘毛边，就输出用于将所述边挡板保持在边挡板的正常状态下设定的默认磨损率和向上位移率的信号；
输出信号步骤，即，如果所述边缘分析步骤显示毛刺厚度大于1毫米但小于5毫米并且边缘毛边长度小于1厘米，就输出用于在默认磨损率和向上位移率基础上额外增加每米带钢1微米的磨损率和向上位移率的信号；以及
输出信号步骤，即，如果所述边缘分析步骤显示毛刺厚度大于5毫米并且边缘毛边长度大于1厘米，就输出用于在默认磨损率和向上位移率基础上额外增加每米带钢1.5微米的磨损率和向上位移率的信号。
6.根据权利要求4所述的方法，其中所述边挡板控制步骤包括：
在根据控制信号生成步骤中输出的信号对所述边挡板进行控制之后，再次分析所述带钢的边缘部分；以及
如果所述边缘部分是正常的，就控制所述边挡板以恢复至边挡板磨损率和向上位移率的默认值。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其中所述磨损率和向上位移率的默认值被设定在每米带钢0.5至5微米的范围内。
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