CN102896289A - 一种实现铸坯实时跟踪的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现铸坯实时跟踪的系统和方法，属于冶金连铸领域。该系统包括铸坯切割模块、质量信号处理模块、结晶器液面波动计算模块、过渡坯计算模块、过热度计算模块和铸坯与异常事件匹配模块，该发明通过铸坯实时跟踪，大大提高了在线质量判定系统准确性，实现了对铸坯的自动判定，岗位人员劳动强度大幅度减轻，实现了对铸坯判定的及时性和有效性，为热装热送创造了条件，同时使直装成为可能，降低了生产成本。

Description

一种实现铸坯实时跟踪的系统和方法

技术领域

本发明属于冶金连铸领域，特别涉及一种实现铸坯实时跟踪的系统和方法。

背景技术

近十年，国外借助计算机技术的飞速发展，在连铸坯质量预报系统的研究上取得了长足的进步。许多公司开发了较完善的专家系统，并实际应用于连铸生产，取得了十分显著的经济效益。比较成功的系统有：奥钢联的计算机辅助质量控制系统（CAQC，后改名为VAI-Q集成质量控制系统，它包括“VAI-Q板坯”和“VAI-Q钢带”两个系统），英国钢铁公司的结晶器热监控系统（MTM）和曼内斯曼.德马格公司的质量评估专家系统（XQE）等，并在世界范围的钢铁企业中广泛采用。

迁钢铸机在投产时，质量判定系统使用奥钢联的计算机辅助质量控制系统VAI-Q(CAQC)，软件系统及工艺控制技术均来自奥钢联现有的水平，与铸机配套安装。但外方提供的在线质量判定系统的模块就像一个“黑匣子”没有对国内实际工厂进行开放，现场工艺人员及设备维护人员要掌握和灵活运用显得格外的困难，更重要的是奥钢联提供的二级模型没有对迁钢开发，二级模型包括的铸坯实时跟踪模型对于迁钢掌握来说更是一件很困难的事情。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种实现铸坯实时跟踪的系统和方法，解决了目前在浇注过程中发生的异常事件不能准确匹配到铸坯的弊端，实现了生产过程中把异常事件准确匹配到铸坯上。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种实现铸坯实时跟踪的系统，包括铸坯切割模块、质量信号处理模块、结晶器液面波动计算模块、过渡坯计算模块、过热度计算模块和铸坯与异常事件匹配模块；

所述铸坯切割模块用于计算所述铸坯所对应的浇铸长度；所述质量信号处理模块用于将在浇铸过程中对影响所述铸坯质量的不同事件转换为不同的信号，并同时计算所述信号所对应的浇铸长度；所述结晶器液面波动计算模块用于计算所述铸坯的结晶器液面波动数据所对应的浇铸长度；所述过渡坯计算模块用于计算所述铸坯的过渡坯所对应的浇铸长度；所述过热度计算模块用于计算所述铸坯的钢水的过热度所对应的浇铸长度；所述铸坯与异常事件匹配模块用于分别将所述信号所对应的浇铸长度、所述结晶器液面波动数据所对应的浇铸长度、所述过渡坯的浇铸长度和所述钢水的过热度所对应的浇铸长度与所述铸坯所对应的浇铸长度进行比较，确定所述铸坯的缺陷类别，判定所述铸坯的质量等级。

进一步地，所述系统还包括铸坯查询模块，所述铸坯查询模块与所述铸坯与异常事件匹配模块通过数据接口相连，所述铸坯查询模块用于查询所述信号所对应的浇铸长度、所述结晶器液面波动数据所对应的浇铸长度、所述过渡坯的浇铸长度、所述钢水的过热度所对应的浇铸长度、所述铸坯的缺陷类别和所述铸坯的质量等级。

进一步地，所述系统还包括显示模块，所述显示模块与所述铸坯查询模块通过数据接口相连，所述显示模块用于显示所述信号所对应的浇铸长度、所述结晶器液面波动数据所对应的浇铸长度、所述过渡坯的浇铸长度、所述钢水的过热度所对应的浇铸长度、所述铸坯的缺陷类别和所述铸坯的质量等级。

进一步地，一种实现铸坯实时跟踪的方法，具体包括如下步骤;

A计算所述铸坯所对应的浇铸长度；

B将在浇铸过程中对影响所述铸坯质量的不同事件转换为不同的信号，并同时计算所述信号所对应的浇铸长度；

C计算所述铸坯的结晶器液面波动数据所对应的浇铸长度；

D计算所述铸坯的过渡坯所对应的浇铸长度；

E计算所述铸坯的钢水的过热度所对应的浇铸长度；

F分别将所述信号所对应的浇铸长度、所述结晶器液面波动数据所对应的浇铸长度、所述过渡坯的浇铸长度和所述钢水的过热度所对应的浇铸长度与所述铸坯所对应的浇铸长度进行比较，确定所述铸坯的缺陷类别，判定所述铸坯的质量等级。

进一步地，所述方法还包括：

G查询所述信号所对应的浇铸长度、所述结晶器液面波动数据所对应的浇铸长度、所述过渡坯的浇铸长度、所述钢水的过热度所对应的浇铸长度、所述铸坯的缺陷类别和所述铸坯的质量等级。

进一步地，所述方法还包括：

H显示所述信号所对应的浇铸长度、所述结晶器液面波动数据所对应的浇铸长度、所述过渡坯的浇铸长度、所述钢水的过热度所对应的浇铸长度、所述铸坯的缺陷类别和所述铸坯的质量等级。

进一步地，所述步骤C的计算所述铸坯的结晶器液面波动数据所对应的浇铸长度步骤包括：

C1在所述浇铸过程中，采集所述浇注长度为0.5m的所述铸坯的最大结晶器液位数据；

C2在所述浇铸过程中，采集所述浇注长度为0.5m的所述铸坯的最小结晶器液位数据；

C3计算方法如式（1）所述：

$M=\underset{0.5m}{\mathrm{Max}}-\underset{0.5m}{\mathrm{Min}}---\left(1\right)$

其中：M为结晶器液位波动值，单位为mm；

为所述浇注长度为0.5m的所述铸坯的最大结晶器液位数据；

指所述浇注长度为0.5m的所述铸坯的最小结晶器液位数据；

C4将所述结晶器液位波动值与所述铸坯的浇铸长度相对应。

进一步地，所述步骤D的计算所述铸坯的过渡坯所对应的浇铸长度步骤包括：

D1在所述浇铸过程中，当大包滑动水口关闭时，采集前1分钟所对应的浇注长度；

D2在所述浇铸过程中，当所述大包滑动水口打开时，采集后1分钟所对应的浇注长度；

D3计算在所述浇铸过程中开始出现过渡坯时所对应的浇铸长度，具体如（2）所示：

$\underset{\mathrm{star}}{I}=L\left(\underset{T\left(\mathrm{Stop}\right)-1}{S}\right)---\left(2\right)$

其中，

为开始出现过渡坯时所对用的浇铸长度，单位为m，

为当大包滑动水口关闭时，1分钟前所对应的浇注长度；

D4计算在所述浇铸过程中过渡坯结束时所对用的浇铸长度，具体如（3）所示：

$\underset{\mathrm{finish}}{I}=L\left(\underset{T\left(\mathrm{Open}\right)+1}{S}\right)---\left(3\right)$

其中，

为过渡坯结束时所对应的浇铸长度，单位为m，

为当所述大包滑动水口打开时，后1分钟所对应的浇注长度；

D5计算所述铸坯的过渡坯的浇铸长度，具体如（4）所示：

$I=\underset{\mathrm{finish}}{I}-\underset{\mathrm{star}}{I}---\left(4\right)$

其中，I为所述铸坯的过渡坯所对应的浇铸长度。

进一步地，所述步骤E的计算所述铸坯的钢水的过热度所对应的浇铸长度步骤包括：

E1在所述浇铸过程中，采集所述铸坯的钢水所对应的连续测温温度；

E2在所述浇铸过程中，采集所述铸坯的钢水对应钢种的液相线；

E3计算所述铸坯的钢水的过热度如式（5）所示：

T＝T_actual-T_liquid

其中，T为所述铸坯的过热度，T_actual为所述铸坯连续测温温度，T_liquid为所述铸坯的液相线；

E4将所述铸坯的过热度与所述铸坯的浇铸长度相对应。

本发明提供的一种实现铸坯实时跟踪的系统和方法，通过铸坯实时跟踪，大大提高了在线质量判定系统准确性，实现了对铸坯的自动判定，岗位人员劳动强度大幅度减轻，实现了铸坯判定的及时性和有效性，为热装热送创造了条件，同时使直装成为可能，降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种实现铸坯实时跟踪的系统结构示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明实施例提供的一种实现铸坯实时跟踪的系统，包括铸坯切割模块、质量信号处理模块、结晶器液面波动计算模块、过渡坯计算模块、过热度计算模块和铸坯与异常事件匹配模块；

铸坯切割模块用于计算铸坯所对应的浇铸长度；质量信号处理模块用于将在浇铸过程中对影响铸坯质量的不同事件转换为不同的信号，并同时计算信号所对应的浇铸长度；结晶器液面波动计算模块用于计算铸坯的结晶器液面波动数据所对应的浇铸长度；过渡坯计算模块用于计算铸坯的过渡坯所对应的浇铸长度；过热度计算模块用于计算铸坯的钢水的过热度所对应的浇铸长度；铸坯与异常事件匹配模块用于分别将信号所对应的浇铸长度、结晶器液面波动数据所对应的浇铸长度、过渡坯的浇铸长度和钢水的过热度所对应的浇铸长度与铸坯所对应的浇铸长度进行比较，确定铸坯的缺陷类别，判定铸坯的质量等级。

其中，该系统还包括铸坯查询模块，铸坯查询模块与铸坯与异常事件匹配模块通过数据接口相连，铸坯查询模块用于查询信号所对应的浇铸长度、结晶器液面波动数据所对应的浇铸长度、过渡坯的浇铸长度、钢水的过热度所对应的浇铸长度、铸坯的缺陷类别和铸坯的质量等级。

其中，该系统还包括显示模块，显示模块与铸坯查询模块通过数据接口相连，显示模块用于显示信号所对应的浇铸长度、结晶器液面波动数据所对应的浇铸长度、过渡坯的浇铸长度、钢水的过热度所对应的浇铸长度、铸坯的缺陷类别和铸坯的质量等级。

2012年11月9日，1#机在浇注M3A22钢种时，其中一炉钢11206403炉次判定过程如下：

一种实现铸坯实时跟踪的方法，具体包括如下步骤;

步骤101计算铸坯所对应的浇铸长度，具体如下表1所示：

表1：11206403炉次铸坯的浇铸长度记录表

步骤102将在浇铸过程中对影响铸坯质量的不同事件转换为不同的信号，并同时计算信号所对应的浇铸长度，具体为，将VAI-Q按钮触发设备安装于大包岗位、中包岗位，由不同异常事件对应的按钮组成，在浇注过程中在发生异常事件时，岗位人员触发对应的异常事件按钮，系统中就会采集到对应的异常事件信号，异常事件信号通过以太网传送至铸机过程数据服务器中，同时系统会自动记录下每个异常事件开始时对应的浇铸长度和结束时对应的浇铸长度。其中对应的异常事件信号如表2和表3所示。

表2中包岗位VAI-Q按钮与异常事件对应表

表3大包岗位VAI-Q按钮与异常事件对应表

当浇注长度为206.60m时，岗位人员触发了“质量信号Q02”；当浇注长度为218.38m时，岗位人员再次触发了“质量信号Q02”，即在浇注长度为206.60m到218.38m时有”质量信号Q02”。

步骤103计算铸坯的结晶器液面波动数据所对应的浇铸长度；

步骤104计算铸坯的过渡坯所对应的浇铸长度；

步骤105计算铸坯的钢水的过热度所对应的浇铸长度；

步骤106将信号所对应的浇铸长度、结晶器液面波动数据所对应的浇铸长度、过渡坯的浇铸长度和钢水的过热度所对应的浇铸长度与铸坯所对应的浇铸长度进行比较，确定铸坯的缺陷类别，判定铸坯的质量等级。

其中，该方法还包括：

步骤107查询信号所对应的浇铸长度、结晶器液面波动数据所对应的浇铸长度、过渡坯的浇铸长度、钢水的过热度所对应的浇铸长度、铸坯的缺陷类别和铸坯的质量等级。

其中，该方法还包括：

步骤108显示信号所对应的浇铸长度、结晶器液面波动数据所对应的浇铸长度、过渡坯的浇铸长度、钢水的过热度所对应的浇铸长度、铸坯的缺陷类别和铸坯的质量等级。

其中，所述步骤103的计算铸坯的结晶器液面波动数据所对应的浇铸长度步骤包括：

步骤1031在浇铸过程中，采集浇注长度为0.5m的铸坯的最大结晶器液位数据；

步骤1032在浇铸过程中，采集浇注长度为0.5m的铸坯的最小结晶器液位数据；

步骤1033计算方法如式（1）所述：

$M=\underset{0.5m}{\mathrm{Max}}-\underset{0.5m}{\mathrm{Min}}---\left(1\right)$

其中：M为结晶器液位波动值，单位为mm；

为浇注长度为0.5m的铸坯的最大结晶器液位数据；

指浇注长度为0.5m的铸坯的最小结晶器液位数据；

步骤1034将结晶器液位波动值与铸坯的浇铸长度相对应，在本发明实施例中，以112064031101为例，具体该批号的铸坯的结晶器液面波动数据所对应的浇铸长度见表4；

表4铸坯的结晶器液面波动数据所对应的浇铸长度记录表

其中，步骤104的计算铸坯的过渡坯所对应的浇铸长度步骤包括：

步骤1041在浇铸过程中，当大包滑动水口关闭时，采集1分钟后所对应的浇注长度；

步骤1042在浇铸过程中，当大包滑动水口打开时，采集前1分钟所对应的浇注长度；

步骤1043计算在浇铸过程中开始出现过渡坯时所对用的浇铸长度，具体如（2）所示：

$\underset{\mathrm{star}}{I}=L\left(\underset{T\left(\mathrm{Stop}\right)-1}{S}\right)---\left(2\right)$

其中，

为开始出现过渡坯时所对用的浇铸长度，单位为m，

为当大包滑动水口关闭时，1分钟后所对应的浇注长度；

步骤1044计算在浇铸过程中过渡坯结束时所对用的浇铸长度，具体如（3）所示：

$\underset{\mathrm{finish}}{I}=L\left(\underset{T\left(\mathrm{Open}\right)+1}{S}\right)---\left(3\right)$

其中，

为过渡坯结束时所对应的浇铸长度，单位为m，为当所述大包滑动水口打开时，前1分钟所对应的浇注长度；

步骤1045计算铸坯的过渡坯的浇铸长度，具体如（4）所示：

$I=\underset{\mathrm{finish}}{I}-\underset{\mathrm{star}}{I}---\left(4\right)$

其中，I为铸坯的过渡坯的浇铸长度。

具体步骤为：

当大包滑动水口关闭时，采集前1分钟所对应的浇注长度为： $\underset{\mathrm{star}}{I}=230.54m;$

当所述大包滑动水口打开时，采集后1分钟所对应的浇注长度 $\underset{\mathrm{finish}}{I}=241.56m;$

过渡坯的浇铸长度具体为：

$I=\underset{\mathrm{finish}-}{I}\underset{\mathrm{star}}{I}$

I为所述铸坯的过渡坯所对应的浇铸长度，即过渡坯浇注长度从230.54m开始，到241.56m结束。

其中，步骤105的计算铸坯的钢水的过热度所对应的浇铸长度：

步骤1051在浇铸过程中，采集铸坯的钢水所对应的连续测温温度；

步骤1052在浇铸过程中，采集铸坯的钢水对应钢种的液相线；

步骤1053计算铸坯的钢水的过热度如式（5）所示：

T＝T_actual-T_liquid

其中，T为铸坯的钢水的过热度，T_actual为铸坯的钢水所对应的连续测温温度，T_liquid为铸坯的钢水对应钢种的液相线，以112064031102批号例：

该铸坯的钢水所对应的连续测温温度值为：1542度；

该铸坯的钢水对应钢种的液相线温度为：1531度；

该铸坯的钢水的过热度如式（5）所示：

T＝T_actual-T_liquid=1542-1531=11度

该铸坯对应的浇铸长度为：从206.60开始，218.38结束；

步骤1054将铸坯的过热度与铸坯的浇铸长度相对应。

最后，将信号所对应的浇铸长度、结晶器液面波动数据所对应的浇铸长度、过渡坯的浇铸长度和钢水的过热度所对应的浇铸长度与铸坯所对应的浇铸长度进行比较，确定铸坯的缺陷类别，然后根据该铸坯的缺陷类别和对该缺陷类别分组的等级规则，判定铸坯的质量等级，在本实施例中，在浇铸过程中，板坯号为112064031101的铸坯头对应的浇铸长度为195.61，板坯尾对应的浇铸长度为205.83，信号所对应的浇铸长度、结晶器液面波动数据所对应的浇铸长度、过渡坯的浇铸长度和钢水的过热度所对应的浇铸长度均不在该浇铸长度范围内，因此没有降级原因，判定结果为11。而在板坯号为112064031102的铸坯浇铸过程中，该板坯头对应的浇铸成都为205.83，该板坯尾对应的浇铸长度为216.08，在该浇铸长度内，VAI-Q按钮触发大包裸浇Q 02信号对应的浇铸长度在该范围内，而该铸坯过热度计算对应的浇铸长度从206.60开始，到218.38结束，因此也在该范围内，因此板坯号为112064031102的铸坯的缺陷类别有大包裸浇Q 02和过热度两种缺陷，根据人工提前设定的缺陷判定等级表，该铸坯的判定结果为14。具体见表5：

表5铸坯的质量等级记录表

本发明能准确实现在线铸坯质量的实时跟踪，系统运行稳定、节约成本、适应范围广泛。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种实现铸坯实时跟踪的系统，其特征在于，包括铸坯切割模块、质量信号处理模块、结晶器液面波动计算模块、过渡坯计算模块、过热度计算模块和铸坯与异常事件匹配模块；

所述铸坯切割模块用于计算所述铸坯所对应的浇铸长度；

所述质量信号处理模块用于将在浇铸过程中对影响所述铸坯质量的不同事件转换为不同的信号，并同时计算所述信号所对应的浇铸长度；

所述结晶器液面波动计算模块用于计算所述铸坯的结晶器液面波动数据所对应的浇铸长度；

所述过渡坯计算模块用于计算所述铸坯的过渡坯所对应的浇铸长度；

所述过热度计算模块用于计算所述铸坯的钢水的过热度所对应的浇铸长度；

所述铸坯与异常事件匹配模块用于分别将所述信号所对应的浇铸长度、所述结晶器液面波动数据所对应的浇铸长度、所述过渡坯的浇铸长度和所述钢水的过热度所对应的浇铸长度与所述铸坯所对应的浇铸长度进行比较，确定所述铸坯的缺陷类别，判定所述铸坯的质量等级。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括铸坯查询模块，所述铸坯查询模块与所述铸坯与异常事件匹配模块通过数据接口相连，所述铸坯查询模块用于查询所述信号所对应的浇铸长度、所述结晶器液面波动数据所对应的浇铸长度、所述过渡坯的浇铸长度、所述钢水的过热度所对应的浇铸长度、所述铸坯的缺陷类别和所述铸坯的质量等级。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括显示模块，所述显示模块与所述铸坯查询模块通过数据接口相连，所述显示模块用于显示所述信号所对应的浇铸长度、所述结晶器液面波动数据所对应的浇铸长度、所述过渡坯的浇铸长度、所述钢水的过热度所对应的浇铸长度、所述铸坯的缺陷类别和所述铸坯的质量等级。

4.一种实现铸坯实时跟踪的方法，其特征在于，具体包括如下步骤;

A计算所述铸坯所对应的浇铸长度；

B将在浇铸过程中对影响所述铸坯质量的不同事件转换为不同的信号，并同时计算所述信号所对应的浇铸长度；

C计算所述铸坯的结晶器液面波动数据所对应的浇铸长度；

D计算所述铸坯的过渡坯所对应的浇铸长度；

E计算所述铸坯的钢水的过热度所对应的浇铸长度；

F分别将所述信号所对应的浇铸长度、所述结晶器液面波动数据所对应的浇铸长度、所述过渡坯的浇铸长度和所述钢水的过热度所对应的浇铸长度与所述铸坯所对应的浇铸长度进行比较，确定所述铸坯的缺陷类别，判定所述铸坯的质量等级。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

G查询所述信号所对应的浇铸长度、所述结晶器液面波动数据所对应的浇铸长度、所述过渡坯的浇铸长度、所述钢水的过热度所对应的浇铸长度、所述铸坯的缺陷类别和所述铸坯的质量等级。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

H显示所述信号所对应的浇铸长度、所述结晶器液面波动数据所对应的浇铸长度、所述过渡坯的浇铸长度、所述钢水的过热度所对应的浇铸长度、所述铸坯的缺陷类别和所述铸坯的质量等级。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤C的计算所述铸坯的结晶器液面波动数据所对应的浇铸长度步骤包括：

C1在所述浇铸过程中，采集浇注长度为0.5m的所述铸坯的最大结晶器液位数据；

C2在所述浇铸过程中，采集浇注长度为0.5m的所述铸坯的最小结晶器液位数据；

C3计算方法如式（1）所述：

$M=\underset{0.5m}{\mathrm{Max}}-\underset{0.5m}{\mathrm{Min}}---\left(1\right)$

其中：M为结晶器液位波动值，单位为mm；

为所述浇注长度为0.5m的所述铸坯的最大结晶器液位数据；

指所述浇注长度为0.5m的所述铸坯的最小结晶器液位数据；

C4将所述结晶器液位波动值与所述铸坯的浇铸长度相对应。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤D的计算所述铸坯的过渡坯所对应的浇铸长度步骤包括：

D1在所述浇铸过程中，当大包滑动水口关闭时，采集前1分钟所对应的浇注长度；

D2在所述浇铸过程中，当所述大包滑动水口打开时，采集后1分钟所对应的浇注长度；

D3计算在所述浇铸过程中开始出现过渡坯时所对应的浇铸长度，具体如（2）所示：

$\underset{\mathrm{star}}{I}=L\left(\underset{T\left(\mathrm{Stop}\right)-1}{S}\right)---\left(2\right)$

其中，

为开始出现过渡坯时所对用的浇铸长度，单位为m，

为当大包滑动水口关闭时，1分钟前所对应的浇注长度；

D4计算在所述浇铸过程中过渡坯结束时所对用的浇铸长度，具体如（3）所示：

$\underset{\mathrm{finish}}{I}=L\left(\underset{T\left(\mathrm{Open}\right)+1}{S}\right)---\left(3\right)$

其中，

为过渡坯结束时所对应的浇铸长度，单位为m，

为当所述大包滑动水口打开时，后1分钟所对应的浇注长度；

D5计算所述铸坯的过渡坯的浇铸长度，具体如（4）所示：

$I=\underset{\mathrm{finish}}{I}-\underset{\mathrm{star}}{I}---\left(4\right)$

其中，I为所述铸坯的过渡坯所对应的浇铸长度。

9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤E的计算所述铸坯的钢水的过热度所对应的浇铸长度步骤包括：

E1在所述浇铸过程中，采集所述铸坯的钢水所对应的连续测温温度；

E2在所述浇铸过程中，采集所述铸坯的钢水对应钢种的液相线；

E3计算所述铸坯的钢水的过热度如式（5）所示：

T＝T_actual-T_liquid

其中，T为所述铸坯的过热度，T_actual为所述铸坯连续测温温度，T_liquid为所述铸坯的液相线；

E4将所述铸坯的过热度与所述铸坯的浇铸长度相对应。