CN103264149A - 利用计算机程序进行连铸尾坯定尺优化切割的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于炼钢领域，具体涉及利用计算机程序进行连铸尾坯定尺优化切割的方法和装置。利用计算机程序进行连铸尾坯定尺优化切割的方法，包括以下步骤：一、在连铸主控显示器上选择连铸尾坯优化程序开启；二、在关闭中间钢包的塞棒后通过液位检测器对钢水液位数据进行采集；三、将钢水液位数据发送到连铸主控程序控制器，连铸主控程序控制器计算出优化钢坯长度L4；四、连铸主控程序控制器根据事先设定的剩余钢坯的工艺控制要求范围与L4进行比较优化得出钢坯新单倍定尺L，并将L发送到连铸主控显示器和切割操作显示器上显示。本发明在钢水量不等于铸坯定尺整数倍的情况下，提前将多余的少于一支单倍定尺的钢水量平均分配到多支合格的铸坯中去。

Description

利用计算机程序进行连铸尾坯定尺优化切割的方法和装置

技术领域

本发明属于炼钢领域，具体涉及利用计算机程序进行连铸尾坯定尺优化切割的方法和装置。 

背景技术

连铸是指由中间钢包流下来的钢水经结晶器结晶后成钢坯进入连铸机拉矫辊道（即钢道）并被拉矫制成成品钢坯，连铸尾坯是指连铸机每流（每流即指每次由中间钢包向连铸机钢道连续浇注钢水进行铸钢）停浇后，经火焰切割机定尺切割分段后的最后一支钢坯。每个浇次拉坯结束时，每流都会产生尾坯。假设一台二机二流（二机二流指一个中间钢包下设有两个连铸机）的150方坯连铸机连浇100吨的钢水，按照每支铸坯4M（约700kg）的定尺长度进行切割。理论上每流可以拉出71.428支合格的钢坯，那么就是71支为合格产品，由于0.428支的尾坯达不到定尺长度要求，不能用于后期加工，只能当废钢回炉处理，导致浪费。假设每天产生2支这样的尾坯，一年就能造成179.76吨合格产品的浪费，当废钢回炉处理以每吨增加成本约0.17万元计算，相当于30.559万元的损失。 

传统的连铸尾坯优化模型有两种：一种是通过估算铸流剩余时间来顺序停止铸流。这种方法需要从基础级频繁采集拉速，如果拉速波动异常，则计算准确性大大降低。另外一种是判断钢包钢水量是否为定尺倍数的计算方法。这种计算方法需要提前采集钢包重量值，在实际应用中精度较差，难以很好的完成优化的工作。在实际生产过程中，钢水量在前期冶炼中已经定量，很难在后期连铸铸坯中将不是定尺整数倍的钢水分配成整数倍的钢坯，最优结果无非是将计算出来最后少于一支单倍定尺的钢水剩余在中间钢包中，所以只能说是适当提高了成材率。传统的方法需要精准的把握好关闭铸流的顺序及关闭塞棒的时间，停浇过程中，需要操作工降低拉速、收尾坯，并注意结晶器钢水液面，因此是一个复杂的过程。如果还要求塞棒操作工把握优化尾坯的一些流程，对人工操作水平要求较高。在不锈钢连铸的生产中，由于有些特殊的钢种对拉速要求较高，拉漏的情况时有发生。如果发生在浇铸过程中拉漏，截流等紧急事故时，传统的方法都难以完成优化工作。            

发明内容

本发明的目的是为解决上述技术问题提供一种操作难度低，尾坯优化效果较好的利用计算机程序进行连铸尾坯定尺优化切割的方法和装置。 

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的： 

利用计算机程序进行连铸尾坯定尺优化切割的方法，其特征在于包括以下步骤：

一、在关闭中间钢包的塞棒后通过液位检测器对钢水液位数据进行采集；

二、将钢水液位数据发送到连铸主控程序控制器，连铸主控程序控制器计算出需优化钢坯长度L4；

三、连铸主控程序控制器根据事先设定的剩余钢坯的工艺控制要求范围与L4进行比较优化得出钢坯新单倍定尺L，并将L发送到连铸主控显示器和切割操作显示器上显示；

四、切割操作人员根据钢坯新单倍定尺L完成剩余钢坯的切割。

上述方法的原理为每个浇次的最后一炉钢水浇铸完毕时，中间钢包塞棒关闭，取结晶器液位下降信号，得出结晶器口至切割小车下方剩余未切割的钢坯长度，并进行优化计算，使其除去最后不合格钢坯长度后再均分，得到的定尺长度在工艺要求控制的允许范围内。 

作为优选，所述步骤一中关闭中间钢包的塞棒后通过连接于中间钢包下方的结晶器上的液位检测器检测到钢水下降到正常工作液位以下，并将该信号发送到连铸主控程序控制器，示意浇铸已经结束，连铸主控程序控制器接到信号后，主控程序控制器开始跟踪液位检测器发过来的数据并记录结晶器口到切割小车之间的距离从塞棒关闭开始到切割小车第一次回到初始位置之间的变化量L1。 

作为优选，所述连铸主控程序控制器根据结晶器口到切割小车切割初始位置的固定长度LO和L1计算得出剩余未切割的钢坯长度L2，计算公式为：L2＝L0－L1。 

作为优选，所述连铸主控程序控制器根据L2以及工艺中需要去除的质量不合格尾坯长度L3计算出需优化钢坯长度L4，计算公式为：L4＝L2－L3。 

由于尾部钢水残渣较多或钢水纯度不够，一般工艺中每流钢水的最后一段1－1.2米长度即L3为不合格段，需要切除并回炉，所以L3的长度不能计入尾坯长度进行优化。 

将计算得出的L4与事先根据工艺控制要求设定的允许长度范围做比较，该长度范围是根据连铸机的钢道长度和不同规格钢坯的定尺长度结合长期实际切割操作经验所得，下面用X1、X2、X3 表示长度范围的各端点并与L4进行比较得出尾坯可切割的支数N。 

若  L4  ≥  X1 ,  则 N  ＝  Y1； 

若 X2  ≤    L4   ＜  X1 ,  则 N  ＝  Y2 ；

若 X3  ≤  L4  ＜  X2  ,  则 N  ＝  Y3 ；

X1、X2、X3的取值需根据工艺控制要求的单倍定尺范围取交集计算得出Y1、Y2、Y3为整数。

例如：剩余钢坯的长度L2为33.2米，不合格尾坯的长度L3为1.2米，则L4为32米，工艺控制要求设定的允许长度范围有当L4在30.4－33.6之间时，N=8，即尾坯切8支，每支为4米，工艺要求合格坯料定尺在3.8-4.2米之间，符合定尺要求。 

作为优选，所述连铸主控程序控制器以一个扫描周期t作为时间单位，该时间单位内钢坯被拉动的拉速为v ，根据t和v可计算出在该周期内钢坯被拉动的距离，L1为通过多个扫描周期t内钢坯被拉动的距离累加得到，计算公式为：L1＝∑（V1×t+V2×t+……+Vn×t）。 

由上述可得出从结晶器液位检测器检测到钢水液位下降到正常工作液位以下，至切割小车第一次回到初始位置执行切割所用的时间T由n个扫描周期t组成，即： T=n×t。 

作为优选，所述步骤一前在连铸主控显示器上选择连铸尾坯优化程序开启。 

连铸主控显示器上设置有起动尾坯优化程序按扭，通过人工判断手动操作按下该按扭来命令连铸机进行尾坯优化，否则连铸机按常规进行连铸对尾坯不进行优化均分，可控性高，可根据实际生产需要选择优化程序是否投入，操作灵活。 

利用上述方法进行连铸尾坯定尺优化切割的装置，包括相连接的中间钢包和连铸机，还包括用于计算尾坯长度并对尾坯进行优化定尺的连铸主控设备，所述连铸机包括钢道和用于切割钢道内钢坯并与连铸主控设备电连的切割小车，所述中间钢包的钢水出口处设置有塞棒，所述塞棒底部设置有结晶器，所述结晶器上设置有用于检测钢水液位并与连铸主控设备电连的液位检测器，所述中间钢包通过所述结晶器与所述钢道连接。 

作为优选，所述主控设备包括相互电连的连铸主控程序控制器、连铸主控显示器和与切割小车电连并控制钢坯单倍定尺的切割操作显示器。 

通过上述设备的电连，可将由连铸主控程序控制器内计算机程序计算的结果直接发送到连铸主控显示器和切割操作显示器上，指导操作人员进行切割，也可以是连铸主控室内的工作人员看到连铸主控显示器上显示的计算结果后，将该结果发送到切割操作显示器指导操作人员进行切割。 

作为优选，所述连铸机还包括用于定位切割小车切割初始位置的初始位限位部件。

作为优选，所述中间钢包连接有两个连铸机。 

综上所述，本发明具有以下有益效果： 

1、本发明简单、高效地解决了在钢水量不等于铸坯定尺整数倍的情况下，提前将多余的少于一支单倍定尺的钢水量平均分配到多支合格的铸坯中去，且尾坯定尺优化切割系统是通过对钢坯在钢道内被向前拉动的拉速和剩余坯料长度的动态跟踪监测，对最后几支坯料进行定尺范围内的切割长度调节，以达到最后几支尾坯的长度精确控制在要求范围内，精准度较高，有效地解决了尾坯长短不一的问题，实现真正意义上的提高成材率。

2、本发明无需复杂的控制拉速、停止铸流时间及加入保护渣量等操作过程，并且不受非正常停浇、截流、钢水温度低等工况条件影响，仍能正常完成优化工作。如本发明是以塞棒关闭后结晶器液位下降到一定值作为优化开始依据，结合此后火焰切割机起切点信号并开始自动计算，所以对塞棒操作工而言没有任何影响，操作上也无需做任何改变，在遇到拉漏等情况，也可以正常完成优化工作，无需提高其他设备的精度要求以及操作人员的操作要求。 

3、本发明具有计算原理简单，数据采集可靠，控制准确性高，操作方便等特点。 

4、本发明结构简单，成本投入少，效果好，成材率高，大大减少了合格的钢坯回炉量，降低了生产成本，提高了生产效率。 

附图说明

图1是连铸机工作示意图； 

图2是尾坯优化示意图；

图3是尾坯优化计算流程图；

图中1－中间钢包，2－钢道，21－切割小车，3－塞棒，4－结晶器，41－液位检测器，22－初始位限位部件。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。 

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。 

实施例： 

利用计算机程序进行连铸尾坯定尺优化切割的方法，包括以下步骤：

一、在连铸主控显示器上选择连铸尾坯优化程序开启。

二、在关闭中间钢包的塞棒后通过液位检测器对钢水液位数据进行采集。 

三、将钢水液位数据发送到连铸主控程序控制器，连铸主控程序控制器计算出优化钢坯长度L4。 

四、连铸主控程序控制器根据事先设定的剩余钢坯的工艺控制要求范围与L4进行比较优化得出钢坯新单倍定尺L，并将L发送到连铸主控显示器和切割操作显示器上显示。 

工艺控制要求范围范围是根据连铸机的钢道长度和不同规格钢坯的定尺长度结合长期实际切割操作经验所得，下面用X1、X2、X3 表示长度范围的各端点并与L4进行比较得出尾坯可切割的支数N。 

若  L4  ≥  X1 ,  则 N  ＝  Y1； 

若 X2  ≤    L4   ＜  X1 ,  则 N  ＝  Y2 ；

若 X3  ≤  L4  ＜  X2  ,  则 N  ＝  Y3 ；

X1、X2、X3的取值需根据工艺控制要求的单倍定尺范围取交集计算得出Y1、Y2、Y3为整数。

五、切割操作人员根据钢坯新单倍定尺L完成剩余钢坯的切割。 

步骤一中关闭中间钢包的塞棒后通过连接于中间钢包下方的结晶器上的液位检测器检测到钢水下降到正常工作液位以下，并将该信号发送到连铸主控程序控制器，示意浇铸已经结束，连铸主控程序控制器接到信号后，主控程序控制器开始跟踪液位检测器发过来的数据并记录结晶器口到切割小车之间的距离从塞棒关闭开始到切割小车第一次回到初始位置之间的变化量L1。 

连铸主控程序控制器以一个扫描周期t作为时间单位，该时间单位内钢坯被拉动的拉速为v ，根据t和v可计算出在该周期内钢坯被拉动的距离，L1为通过多个扫描周期t内钢坯被拉动的距离累加得到，计算公式为：L1＝∑（V1×t+V2×t+……+Vn×t）。 

连铸主控程序控制器根据结晶器口到切割小车切割初始位置的固定长度LO和L1计算得出剩余未切割的钢坯长度L2，计算公式为：L2＝L0－L1。 

当火焰切割小车在初始位置时，结晶器口至火焰切割小车切割枪位置的长度是固定不变的，但实际生产过程中，切割小车总是处在跟随铸坯切割或返回的运动中，因此塞棒关闭后剩余的钢坯长度是不确定的，但只要计算出上述的L1变化量就可以得到剩余未切割的钢坯长度L2。 

连铸主控程序控制器根据L2以及工艺中需要去除的质量不合格尾坯长度L3计算出优化钢坯长度L4，计算公式为：L4＝L2－L3。 

利用上述方法进行连铸尾坯定尺优化切割的装置，包括相连接的中间钢包1和连铸机，还包括用于计算尾坯长度并对尾坯进行优化定尺的连铸主控设备，所述连铸机包括钢道2和用于切割钢道2内钢坯并与连铸主控设备电连的切割小车21，所述中间钢包1的钢水出口处设置有塞棒3，所述塞棒3底部设置有结晶器4，所述结晶器4上设置有用于检测钢水液位并与连铸主控设备电连的液位检测器41，所述中间钢包1通过所述结晶器4与所述钢道2连接。 

所述主控设备包括相互电连的连铸主控程序控制器、连铸主控显示器和与切割小车电连并控制钢坯单倍定尺的切割操作显示器。 

所述连铸机还包括用于定位切割小车21切割初始位置的初始位限位部件22。 

中间钢包1连接有两个连铸机，即为传统的二机二流连铸机。本方法及装置同样适合其他型号的连铸机，即一机一流连铸机等。 

本发明简单、高效地解决了在钢水量不等于铸坯定尺整数倍的情况下，提前将多余的少于一支单倍定尺的钢水量平均分配到多支合格的铸坯中去，且尾坯定尺优化切割系统是通过对钢坯在钢道内被向前拉动的拉速和剩余坯料长度的动态跟踪监测，对最后几支坯料进行定尺范围内的切割长度调节，以达到最后几支尾坯的长度精确控制在要求范围内，精准度较高，有效地解决了尾坯长短不一的问题，实现真正意义上的提高成材率。 

本发明无需复杂的控制拉速、停止铸流时间及加入保护渣量等操作过程，并且不受非正常停浇、截流、钢水温度低等工况条件影响，仍能正常完成优化工作。如本发明是以塞棒关闭后结晶器液位下降到一定值作为优化开始依据，结合此后火焰切割机起切点信号并开始自动计算，所以对塞棒操作工而言没有任何影响，操作上也无需做任何改变，在遇到拉漏等情况，也可以正常完成优化工作，无需提高其他设备的精度要求以及操作人员的操作要求。 

Claims (10)

1.利用计算机程序进行连铸尾坯定尺优化切割的方法，其特征在于包括以下步骤：

一、在关闭中间钢包的塞棒后通过液位检测器对钢水液位数据进行采集；

二、将钢水液位数据发送到连铸主控程序控制器，连铸主控程序控制器计算出需优化钢坯长度L4；

三、连铸主控程序控制器根据事先设定的剩余钢坯的工艺控制要求范围与L4进行比较优化得出钢坯新单倍定尺L，并将L发送到连铸主控显示器和切割操作显示器上显示；

四、切割操作人员根据钢坯新单倍定尺L完成剩余钢坯的切割。

2.根据权利要求1所述利用计算机程序进行连铸尾坯定尺优化切割的方法，其特征在于：所述步骤一中关闭中间钢包的塞棒后通过连接于中间钢包下方的结晶器上的液位检测器检测到钢水下降到正常工作液位以下，并将该信号发送到连铸主控程序控制器，示意浇铸已经结束，连铸主控程序控制器接到信号后，主控程序控制器开始跟踪液位检测器发过来的数据并记录结晶器口到切割小车之间的距离从塞棒关闭开始到切割小车第一次回到初始位置之间的变化量L1。

3.根据权利要求2所述利用计算机程序进行连铸尾坯定尺优化切割的方法，其特征在于：所述连铸主控程序控制器根据结晶器口到切割小车切割初始位置的固定长度LO和L1计算得出剩余未切割的钢坯长度L2，计算公式为：L2＝L0－L1。

4.根据权利要求3所述利用计算机程序进行连铸尾坯定尺优化切割的方法，其特征在于：所述连铸主控程序控制器根据L2以及工艺中需要去除的质量不合格尾坯长度L3计算出需优化钢坯长度L4，计算公式为：L4＝L2－L3。

5.根据权利要求2所述利用计算机程序进行连铸尾坯定尺优化切割的方法，其特征在于：所述连铸主控程序控制器以一个扫描周期t作为时间单位，该时间单位内钢坯被拉动的拉速为v ，根据t和v可计算出在该周期内钢坯被拉动的距离，L1为通过多个扫描周期t内钢坯被拉动的距离累加得到，计算公式为：L1＝∑（V1×t+V2×t+……+Vn×t）。

6.根据权利要求1－5任意权利要求所述利用计算机程序进行连铸尾坯定尺优化切割的方法，其特征在于：所述步骤一前在连铸主控显示器上选择连铸尾坯优化程序开启。

7.利用上述方法进行连铸尾坯定尺优化切割的装置，包括相连接的中间钢包（1）和连铸机，其特征在于：还包括用于计算尾坯长度并对尾坯进行优化定尺的连铸主控设备，所述连铸机包括钢道（2）和用于切割钢道（2）内钢坯并与连铸主控设备电连的切割小车（21），所述中间钢包（1）的钢水出口处设置有塞棒（3），所述塞棒（3）底部设置有结晶器（4），所述结晶器（4）上设置有用于检测钢水液位并与连铸主控设备电连的液位检测器（41），所述中间钢包（1）通过所述结晶器（4）与所述钢道（2）连接。

8.根据权利要求7所述连铸尾坯定尺优化切割的装置，其特征在于：所述主控设备包括相互电连的连铸主控程序控制器、连铸主控显示器和与切割小车电连并控制钢坯单倍定尺的切割操作显示器。

9.根据权利要求7或8所述连铸尾坯定尺优化切割的装置，其特征在于：所述连铸机还包括用于定位切割小车（21）切割初始位置的初始位限位部件（22）。

10.根据权利要求9所述连铸尾坯定尺优化切割的装置，其特征在于：所述中间钢包（1）连接有两个连铸机。

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