CN102921913A - 连铸机结晶器保护渣的测控方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连铸机结晶器保护渣的测控方法和装置。连铸机结晶器保护渣的测控方法为：激光投影于结晶器保护渣上表面和结晶器侧壁上，根据侧壁上的投影线长获得保护渣位Lslag；根据保护渣上表面激光投影获得保护渣面平整性变化。使用液位检测系统获得结晶器液位Lsteel，得到保护渣厚度L=Lsteel-Lslag及渣厚的变化，根据渣厚及其变化控制加渣设备的加渣动作。结晶器保护渣的测控装置包括：结晶器保护渣渣位检测系统、结晶器液位检测系统和保护渣自动加渣系统。结晶器保护渣渣位检测系统包括激光光源、监控设备、处理器、主控机和现场显示终端。本发明能够实现保护渣的闭环控制；实时统计加渣量，实现保护渣性能追踪。
Description
技术领域
本发明涉及连铸自动化控制领域，具体地说，涉及一种连铸机结晶器保护渣的测控方法和装置。
背景技术
在连续浇注中，连铸中间包到结晶器的保护浇注是由浸入式水口与保护渣浇注配合使用，保护浇注是优质连铸坯的重要保证。从上个世纪六十年代开始发展到目前为止，结晶器保护渣已经发展成为一项专门的连铸技术，其在结晶器内的作用可以分成五大方面：绝热保温、防止氧化、润滑、改善传热和吸收夹杂物，不但是连铸工艺稳定顺行的保证，也是铸坯表面和皮质量的决定因素。
在连铸过程中，保护渣被加在结晶器液面上，吸收了高温钢水提供的热量后，迅速在钢水液面上形成三层结构——液渣层、浇结层与原渣层（粉渣层）。随着拉坯的进行，保护渣随着结晶器的振动连续地从弯月面流入结晶器与坯壳的缝隙中，并被带出结晶器，从而实现对整个初生连铸坯的润滑并参与传热。因此浇铸过程需要不停稳定地加入保护渣，同时为达到良好的效果，各渣层的厚度必须符合实际需要。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：一般连铸机的加渣操作是操作工根据经验在浇铸过程中不定时地加入保护渣，工人工作环境较差，加渣具有很大的随意性，每人的加渣水平不能得到保证，为连铸工艺稳定带来隐患。近年随着技术的发展，发展出一些自动加渣设备，大大减轻工人劳动强度，减少了工人的操作熟练程度对铸坯质量稳定性的影响，然而保护渣的实时检测手段一直没有得到突破，不管是凭感觉的手动加渣还是恒速的自动加渣均如盲人摸象，不符合高效高质的连铸发展要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种实时检测连铸机结晶器保护渣的渣位、渣厚及保护渣厚度分布变化的方法和装置，以解决连铸机结晶器保护渣的实时测控的问题，更好地实现保护渣的添加。
为达到上述目的，本发明提供的技术方案是：
一种连铸机结晶器保护渣的测控方法，使用激光光源倾斜投影于保护渣上表面和结晶器侧壁上，监控设备实时监控激光投影线在所述保护渣上表面和结晶器侧壁上的变化，采集激光投影图像；
对采集到的所述激光投影图像进行处理，图像去噪后，根据激光在结晶器侧壁上的投影线线长获得保护渣渣位，即保护渣上表面距结晶器顶部的距离Lslag；根据保护渣上表面激光投影线的弯曲程度获得保护渣面平整性变化，即Lslag在保护渣表面投影方向上的变化。
其中，由液位检测系统检测出钢水液位，并提取出钢水液位距结晶器顶部的距离Lsteel，得到保护渣厚度L=Lsteel-Lslag及其在激光投影方向上的厚度分布。
其中，使用显示装置实时显示所述保护渣渣位Lslag、保护渣厚度L及厚度分布的实时监控结果，并将数据传输到自动加渣系统，实时控制加渣量和加渣曲线。
其中，实时统计总加渣量，实时提醒相关人员保护渣的消耗速度，实现保护渣消耗数据和性能的追踪。
另外，本发明提供了一种连铸机结晶器保护渣的测控装置，所述装置基于所述的连铸机结晶器保护渣的测控方法，所述装置包括：结晶器保护渣检测系统、结晶器液位检测系统，所述结晶器保护渣检测系统包括安装在结晶器上方的激光光源和实时监控的监控设备、与监控设备通过通信网络传输数据的处理器、实时显示测控结果的主控机和现场显示终端。
其中，所述装置还包括实时控制加渣量和加渣曲线的自动加渣系统。
其中，所述激光光源和监控设备可以实现角度和位置调整，改变扫描和监控范围。
上述技术方案中的一个技术方案所提供的连铸机结晶器保护渣的测控装置，能够实时监控保护渣的渣位、渣厚及渣厚分布变化，实时控制加渣量和加渣曲线，实现保护渣的闭环控制；实时统计总加渣量，提醒相关人员保护渣的消耗速度，实现保护渣性能追踪；增强铸坯质量稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例测控方法的流程图；
图2为本发明实施例图像处理/分析流程图；
图3为本发明实施例测控装置的结构示意图a；
图4为本发明实施例测控装置的结构示意图b。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明。
图1为本发明实施例所提供的连铸机结晶器保护渣测控方法的流程图，如图1所示，系统启动后进入测控流程，按顺序从步骤S101运行至步骤S110。
步骤S101，触发激光光源发射激光。
步骤S102，面阵CCD实时监控保护渣面和结晶器侧壁，采集激光投影图像。
步骤S103，处理器对激光投影图像做相应的分析和处理，分析处理过程如图2所示。
步骤S104，处理器提取出保护渣位Lslag和保护渣面平整性变化。
步骤S105，液位检测系统实时监控结晶器内钢水液位变化情况。
步骤S106，液位检测系统提取出钢水液位实时变化情况。
步骤S107，由钢水液位距结晶器顶部的距离Lsteel减去保护渣渣位Lslag，即可得到保护渣厚度L，L=Lsteel-Lslag；同时根据保护渣面平整性变化获得激光投影方向上保护渣厚度的变化，判定保护渣厚度分布的均匀性。
步骤S108，储存图像分析所得的数据结果，以图像和数字的形式在各终端进行展示。
步骤S109，数据传输至自动加渣系统，控制加渣量分布。
步骤S110，统计加渣设备历史加渣量，存储保护渣消耗量并且实时显示保护渣消耗速度，实现保护渣消耗数据和性能的追踪。
图2为本发明实施例所提供的连铸机结晶器保护渣图像处理/分析流程图，如图2所示，该方法包括如下的步骤S201至步骤S207：
步骤S201，通过数据传输将采集得到的激光投影图像传送至保护渣检测系统的处理器。
步骤S202，对图像进行去噪处理，消除环境的影响。
步骤S203，提取出完整的激光投影曲线。
步骤S204，根据提取的激光投影曲线的转折点，分别提取结晶器侧壁上的投影线和保护渣上表面的投影线。
步骤S205，分析结晶器内壁上激光投影，得出该段投影线长，由此投影线长得出结晶器保护渣位值。
步骤S206，分析保护渣上表面激光投影线的变化情况，提取投影线相对直线的偏离度，计算出保护渣的平整性变化，即保护渣表面方向上渣位的变化。
步骤S207，储存图像分析所得的数据结果，以图像和数字的形式在各终端进行展示，并传输至控制系统。
根据以上步骤，本发明实现采集的图像处理和分析，提取出保护渣位和保护渣分布的平整性变化信息。
图3和图4为本发明实施例所提供的连铸机结晶器保护渣测控装置的结构示意图。如图3所示，装置包括：结晶器保护渣检测系统9、结晶器液位检测系统10和保护渣自动加渣系统11，分别通过通信网络连接传输数据，结晶器液位检测系统10包括涡流液位计，铯源液面计等，自动加渣系统11包括鸭嘴兽式加渣设备，风火轮式加渣设备或机械手式加渣设备等；如图4所示，结晶器保护渣检测系统9包括安装在结晶器上方的激光光源6和实时监控的监控设备7、与监控设备7通过通信网络传输数据的处理器12、实时显示测控结果的主控机13和现场显示终端14，激光光源6和监控设备7可以实现角度和位置调整，改变扫描范围。
如图4所示，浇铸过程中结晶器1内为高温熔融态的钢水2，钢水2上覆盖着一定厚度的结晶器保护渣3，结晶器顶部中央为不断注入高温熔融钢水2的浸入式水口8，为了防止钢水2外溢，保护渣上表面与结晶器顶部还有一段距离即渣位5。激光光源6和面阵CCD7安装于在结晶器1的后上方，浸入式水口8的侧后方，激光光源6产生的激光经过调整，均匀投影在保护渣3的上表面和结晶器侧壁中央，形成在保护渣面与结晶器侧壁有一个转折点的激光投影线4，激光投影线4在结晶器侧壁上的部分的线长，即为渣位5。面阵CCD7实时监控激光投影线4，并通过通信网络传输数据至处理器，实时进行分析和处理。
本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种连铸机结晶器保护渣的测控方法，其特征在于：
使用激光光源倾斜投影于保护渣上表面和结晶器侧壁上，监控设备实时监控激光投影线在所述保护渣上表面和结晶器侧壁上的变化，采集激光投影图像；
对采集到的所述激光投影图像进行处理，图像去噪后，根据激光在结晶器侧壁上的投影线线长获得保护渣渣位，即保护渣上表面距结晶器顶部的距离Lslag；根据保护渣上表面激光投影线的弯曲程度获得保护渣面平整性变化，即Lslag在保护渣表面投影方向上的变化。
2.根据权利要求1所述的连铸机结晶器保护渣的测控方法，其特征在于：由液位检测系统检测出钢水液位，并提取出钢水液位距结晶器顶部的距离Lsteel，得到保护渣厚度L=Lsteel-Lslag及其在激光投影方向上的厚度分布。
3.根据权利要求1-2任一项所述的连铸机结晶器保护渣的测控方法，其特征在于：使用显示装置实时显示所述保护渣渣位Lslag、保护渣厚度L及厚度分布的实时监控结果，并将数据传输到自动加渣系统，实时控制加渣量和加渣曲线。
4.根据权利要求1-3任一项所述的连铸机结晶器保护渣的测控方法，其特征在于：实时统计总加渣量，实时提醒相关人员保护渣的消耗速度，实现保护渣消耗数据和性能的追踪。
5.一种连铸机结晶器保护渣的测控装置，其特征在于：所述装置基于如权利要求1-4任一项所述的连铸机结晶器保护渣的测控方法，所述装置包括：结晶器保护渣检测系统、结晶器液位检测系统，所述结晶器保护渣检测系统包括安装在结晶器上方的激光光源和实时监控的监控设备、与监控设备通过通信网络传输数据的处理器、实时显示测控结果的主控机和现场显示终端。
6.根据权利要求5所述的连铸机结晶器保护渣的测控装置，其特征在于：还包括实时控制加渣量和加渣曲线的自动加渣系统。
7.根据权利要求5所述的连铸机结晶器保护渣的测控装置，其特征在于：所述激光光源和监控设备可以实现角度和位置调整，改变扫描和监控范围。
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