CN104568410A - 一种连铸二冷喷嘴工作状态在线判断方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连铸二冷喷嘴工作状态的在线判断方法，属冶金行业连铸生产技术领域，用于解决现有技术二冷喷嘴工作状态难以判断的技术问题。技术方案为：利用连铸机本身自带的自动控制系统，通过逐级提升各喷嘴压力，测量各喷嘴的流量值，建立数学模型对各喷嘴的理论流量值与实测流量值进行比较，从而判断各喷嘴是否堵塞或泄漏。本发明不需对原有铸机进行硬件改造和硬件投入，通过理论流量与实测流量的比对即可判断扇形段各喷嘴的工作状态，实现连铸喷嘴工作状态的在线判断及监控，保证铸坯的二冷效果，适用于方坯、板坯等连铸机的二冷系统，易于操作、便于维护，可在冶金企业推广应用。

Description

一种连铸二冷喷嘴工作状态在线判断方法

技术领域

本发明涉及一种连铸二冷喷嘴工作状态的在线判断方法，属冶金行业连铸生产技术领域。

背景技术

连铸过程实质就是传质和传热过程，其冷却过程是否合理直接决定其传热稳定性，决定了铸坯质量。连铸二冷区冷却设计和操作对铸坯产量和质量影响很大，诸多铸坯表面和内部缺陷均是由于二冷区冷却不当引起的。实际生产过程中，由于各种原因造成喷嘴堵塞是导致二冷区冷却不当的一个重要原因。连铸喷嘴堵塞主要由以下几方面原因：1、管壁脱落锈蚀物；2、补充水带入的泥沙等杂质；3、水质原因造成的结垢堵塞、悬浮物及絮状物积累堵塞、生物粘液及菌藻滋生堵塞、其他大颗粒堵塞等。保证连铸二冷均匀性、稳定性成为冶金工作者努力的方向。一方面通过改善水质、优化管道设计、增加滤网等方法降低喷嘴堵塞；另一方面通过及时发现喷嘴堵塞及时进行清理或更换，来保证冷却效果。一般生产现场多是采用人工观测的方式进行喷嘴检查工作。人工检测喷嘴时，检查人员必须进入二冷室。该种方式受诸多限制，出于安全等考虑在生产过程中人员禁止进入连铸二冷室进行喷嘴检查，从时间上考虑一般只能在连铸浇次间隙才能进行；并且，人工检查喷嘴过程中劳动强度大、环境恶劣，极易造成安全事故；另外，人工检测喷嘴误检率和漏检率偏高。通过人工检查来判断连铸二冷喷嘴工作状态无法适应现代化工业对快节奏、高品质生产的技术管理要求。基于上述原因，连铸二冷喷嘴检测一直是冶金届的难点。首钢京唐钢铁联合有限责任公司申报的专利号为201310464089.2《连铸扇形段喷嘴工作状态判定系统及判定方法》提供了一种连铸喷嘴工作状态的连接组成方式及无线传感器反馈方式，实现了连铸喷嘴实时在线检测。但是，该方法需要在原有铸机硬件系统上增加较多无线采集单元和无线接收单元，本质上是将原有的有线采集实现了无线化数据采集，属于一种检测技术；同时，该方法硬件成本增加较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是在不增加任何设备的基础上，提供一种利用连铸机现有控制系统实现扇形段喷嘴工作状态在线判断方法，可以实现连铸喷嘴工作状态在线判断及监控，保证铸坯二冷效果，克服现有技术缺陷。

解决上述技术问题技术方案是：

一种连铸二冷喷嘴工作状态在线判断方法，使用连铸自动控制系统，该系统包括一级系统、二级系统、执行单元和检测单元，采用如下步骤进行：

步骤1、在连铸末期控制二级系统进入浇铸末期；

步骤2、控制二级系统向一级系统发出“关闭二冷气源”指令，一级系统关闭二冷气源后向二级系统反馈关闭情况，同时将各个支路的初始压力和流量情况反馈至二级系统，二级系统进行存储，第1支路、第2支路、第3支路、……第n支路的初始压力分别定义为P01、P02、P03……P0n；第1支路、第2支路、第3支路、……第n支路的初始流量分别定义为和L01、L02、L03…….L0n；

步骤3、控制二级系统在初始压力基础上按照顺序升高各支路水压，保持一定时间，压力稳定后通过一级系统的检测单元向二级系统反馈各支路水流量情况，二级系统进行存储；第1支路、第2支路、第3支路、……第n支路经第一次升压后的压力分别定义为P11、P12、P13……P1n；流量分别定义为L11、L12、L13……. L1n；

步骤4、控制二级系统进行第二次、第三次、第四次……第N次升压，每次升高的压力高于上一次压力，保持一定时间，压力稳定后通过一级系统的检测单元向二级系统反馈各支路水流量情况，二级系统进行存储；第1支路、第2支路、第3支路、……第n支路经第N次升压后的压力分别定义为PN1、PN2、PN3……PNn；流量分别定义为LN1、LN2、LN3……. LNn；

步骤5、通过二级系统进行数据比较，利用下列数学模型计算每次升压调整后的理论流量值；

L_Nn=（P_Nn/P_初始n）^1/2×L_初始n

式中：L_Nn为第N次升压后第n支路的理论流量值；

P_Nn为第N次升压后第n支路的压力值；

P_初始n为第n支路的初始压力值；

L_初始n为第n支路的初始流量值；

步骤6、对每次升压后的实际流量和理论流量进行比对，将每次升压后二者差值与理论流量的比值取平均值作为数据偏差进行判断；判断结果存在以下几种：当数据偏差≦±10%时，判定该支路水路畅通不存在堵塞；±10%﹤数据偏差≦±30%时，判定该支路水路不畅通存在轻微堵塞；±30%﹤数据偏差≦±50%时，判定该支路水路不畅通存在一般性堵塞；数据偏差﹥±50%时，判定该支路水路不畅通存在严重堵塞。

步骤7、二级系统将判定结果发送至一级系统，在一级系统的显示终端输出判定结果，无堵塞情况下，提示“状况良好”；轻微堵塞情况下，提示“密切关注”；一般性堵塞情况下，提示“需及时清理”；严重堵塞情况下，提示“需立刻清理”。

上述的连铸二冷喷嘴工作状态在线判断方法，所述步骤3和步骤4中每次提升的压力为初始压力的整数倍，第N次升高的压力大于第N-1次升高的压力。

上述的连铸二冷喷嘴工作状态在线判断方法，所述步骤3和步骤4中每次升压后保持时间为1分钟。

上述的连铸二冷喷嘴工作状态在线判断方法，所述升高压力的最大值根据连铸机设备承载能力设定。

本发明的有益效果：

本发明不需对原有铸机进行硬件改造和硬件投入，利用连铸机现有控制系统进行升压操作和压力、流量的适时测定、反馈，建立理论流量计算模型，通过理论流量与实测流量的比对即可判断扇形段各喷嘴的工作状态，实现连铸喷嘴工作状态的在线判断及监控，保证铸坯的二冷效果，适用于方坯、板坯等连铸机的二冷系统，易于操作、便于维护，可在冶金企业推广应用。

附图说明

    图1为本发明所用控制系统示意图。

具体实施方式

如图所示，本发明利用连铸机本身自带的自动控制系统，在连铸动态配水的基础上，对连铸二冷系统进行自检，通过判断二冷水量、压力和时间的关系来判断喷嘴是否堵塞或存在泄漏。该系统由一级系统、二级系统、执行单元和检测单元构成；连铸二级系统为控制系统，主要负责逻辑运算及控制指令的下达。连铸一级系统为执行和反馈系统，主要负责具体的执行过程；执行单元包括各种电磁阀门，检测单元主要包括各种压力仪表；二级控制系统将具体指令传送给一级执行系统，一级执行系统将控制各个执行单元（电控阀门）动作。

本发明具体步骤如下：

步骤1、在连铸末期控制二级系统进入浇铸末期；

步骤2、控制二级系统向一级系统发出“关闭二冷气源”指令，一级系统关闭二冷气源后向二级系统反馈关闭情况，同时将各个支路的初始压力和流量情况反馈至二级系统，二级系统进行存储，第1支路、第2支路、第3支路、……第n支路的初始压力分别定义为P01、P02、P03……P0n；第1支路、第2支路、第3支路、……第n支路的初始流量分别定义为和L01、L02、L03…….L0n；

步骤3、控制二级系统在初始压力基础上按照顺序升高各支路水压，将水压升高至初始压力的整数倍，保持1-5分钟，待压力稳定后通过一级系统的检测单元向二级系统反馈各支路水流量情况，二级系统进行存储；第1支路、第2支路、第3支路、……第n支路经第一次升压后的压力分别定义为P11、P12、P13……P1n；流量分别定义为L11、L12、L13……. L1n；

步骤4、控制二级系统进行第二次、第三次、第四次……第N次升压，每次升高的压力均为初始压力的整数倍，且每次升高的压力高于上一次升高的压力，保持1分钟，压力稳定后通过一级系统的检测单元向二级系统反馈各支路水流量情况，二级系统进行存储；第1支路、第2支路、第3支路、……第n支路经第N次升压后的压力分别定义为PN1、PN2、PN3……PNn；流量分别定义为LN1、LN2、LN3……. LNn；

步骤5、通过二级系统进行数据比较，利用下列数学模型计算每次升压调整后的理论流量值；

L_Nn=（P_Nn/P_初始n）^1/2×L_初始n

式中：L_Nn为第N次升压后第n支路的理论流量值；

P_Nn为第N次升压后第n支路的压力值；

P_初始n为第n支路的初始压力值；

L_初始n为第n支路的初始流量值；

步骤6、对每次升压后的实际流量和理论流量进行比对，将每次升压后二者差值与理论流量的比值取平均值作为数据偏差进行判断；判断结果存在以下几种：当数据偏差≦±10%时，判定该支路水路畅通不存在堵塞；±10%﹤数据偏差≦±30%时，判定该支路水路不畅通存在轻微堵塞；±30%﹤数据偏差≦±50%时，判定该支路水路不畅通存在一般性堵塞；数据偏差﹥±50%时，判定该支路水路不畅通存在严重堵塞。

步骤7、二级系统将判定结果发送至一级系统，在一级系统的显示终端输出判定结果，无堵塞情况下，提示“状况良好”；轻微堵塞情况下，提示“密切关注”；一般性堵塞情况下，提示“需及时清理”；严重堵塞情况下，提示“需立刻清理”。

以下通过具体实施例对本发明具体说明：

实施例1：下表为利用本发明方法对连铸机二冷喷嘴第1支路经过5次升压后实测值与理论值比较，通过比较得出结论为：数据偏差为0.82%，属于“≤±10%”范围以内，“判断结果”为“无堵塞”，“提示操作”为“状况良好”。

实施例2：下表为利用本发明方法对连铸机二冷喷嘴第2支路经过5次升压后实测值与理论值比较，通过比较得出结论为：数据偏差为-29.17%，属于±10%﹤数据偏差≦±30%时，“判断结果”为“轻微堵塞”，“提示操作”为“密切关注”。

实施例3：下表为利用本发明方法对连铸机二冷喷嘴第3支路经过5次升压后实测值与理论值比较，通过比较得出结论为：数据偏差为-46.87%，属于±30%﹤数据偏差≦±50%，“判断结果”为“一般性堵塞”，“提示操作”为“需及时清理”。

Claims (4)

1.一种连铸二冷喷嘴工作状态在线判断方法，使用连铸自动控制系统，该系统包括一级系统、二级系统、执行单元和检测单元，其特征在于：采用如下步骤进行：

步骤1、在连铸末期控制二级系统进入浇铸末期；

步骤2、控制二级系统向一级系统发出“关闭二冷气源”指令，一级系统关闭二冷气源后向二级系统反馈关闭情况，同时将各个支路的初始压力和流量情况反馈至二级系统，二级系统进行存储，第1支路、第2支路、第3支路、……第n支路的初始压力分别定义为P01、P02、P03……P0n；第1支路、第2支路、第3支路、……第n支路的初始流量分别定义为和L01、L02、L03…….L0n；

步骤3、控制二级系统在初始压力基础上按照顺序升高各支路水压，保持一定时间，压力稳定后通过一级系统的检测单元向二级系统反馈各支路水流量情况，二级系统进行存储；第1支路、第2支路、第3支路、……第n支路经第一次升压后的压力分别定义为P11、P12、P13……P1n；流量分别定义为L11、L12、L13……. L1n；

步骤4、控制二级系统进行第二次、第三次、第四次……第N次升压，每次升高的压力高于上一次压力，保持一定时间，压力稳定后通过一级系统的检测单元向二级系统反馈各支路水流量情况，二级系统进行存储；第1支路、第2支路、第3支路、……第n支路经第N次升压后的压力分别定义为PN1、PN2、PN3……PNn；流量分别定义为LN1、LN2、LN3……. LNn；

步骤5、通过二级系统进行数据比较，利用下列数学模型计算每次升压调整后的理论流量值；

L_Nn=（P_Nn/P_初始n）^1/2×L_初始n

式中：L_Nn为第N次升压后第n支路的理论流量值；

P_Nn为第N次升压后第n支路的压力值；

P_初始n为第n支路的初始压力值；

L_初始n为第n支路的初始流量值；

步骤6、对每次升压后的实际流量和理论流量进行比对，将每次升压后二者差值与理论流量的比值取平均值作为数据偏差进行判断；判断结果存在以下几种：当数据偏差≦±10%时，判定该支路水路畅通不存在堵塞；±10%﹤数据偏差≦±30%时，判定该支路水路不畅通存在轻微堵塞；±30%﹤数据偏差≦±50%时，判定该支路水路不畅通存在一般性堵塞；数据偏差﹥±50%时，判定该支路水路不畅通存在严重堵塞；

步骤7、二级系统将判定结果发送至一级系统，在一级系统的显示终端输出判定结果，无堵塞情况下，提示“状况良好”；轻微堵塞情况下，提示“密切关注”；一般性堵塞情况下，提示“需及时清理”；严重堵塞情况下，提示“需立刻清理”。

2.如权利要求1所述的连铸二冷喷嘴工作状态在线判断方法，其特征在于：所述步骤3和步骤4中每次提升的压力为初始压力的整数倍，第N次升高的压力大于第N-1次升高的压力。

3.如权利要求1或2所述的连铸二冷喷嘴工作状态在线判断方法，其特征在于：所述步骤3和步骤4中每次升压后保持时间为1～5分钟。

4.如权利要求1或2所述的连铸二冷喷嘴工作状态在线判断方法，其特征在于：所述升高的压力最大值根据连铸机设备承载能力设定。