CN105880502A - 一种连铸二冷区喷嘴工作状态的实时检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连铸二冷区喷嘴工作状态的实时检测装置及方法，属于冶金行业连铸生产技术领域。本发明的连铸二冷区喷嘴工作状态的实时检测装置，包括喷嘴以及与每个喷嘴分别连通的喷嘴管路，喷嘴上或喷嘴管路上或仅与喷嘴固连的其他部件上安装有振动检测仪，所有的振动检测仪通过电缆与交换机连接，交换机通过有线或无线方式与服务器连接。本发明的连铸二冷区喷嘴工作状态的检测方法，包括以下步骤：(A)基准振动波数据确定；(B)实时振动波数据收集；(C)振动波数据比对；(D)喷嘴工作状态判断。本发明提高了连铸二冷区喷嘴工作状态检测的效率和准确度。

Description

一种连铸二冷区喷嘴工作状态的实时检测装置及方法

技术领域

本发明属于冶金行业连铸生产技术领域，更具体地说，涉及一种连铸二冷区喷嘴工作状态的实时检测装置及方法。

背景技术

连铸是炼钢厂内钢水由液态凝固成铸坯的生产工序，在此工序的二次冷却段，铸坯需要进行喷水冷却。喷水冷却设备由多个扇形段组成，扇形段上布置了多排喷嘴，喷嘴的工作状态直接影响到铸坯的冷却效果，铸坯冷却不均匀会造成铸坯的表面和内部质量缺陷从而影响产品质量。具体的，当喷嘴被堵时，会导致铸坯表面温度不均匀，局部温度过高或者过低，这种铸坯温度异常波动的温差有时可达上百摄氏度，会形成铸坯表面或内部裂纹。尤其对于管线钢、包晶钢和含硼钢等裂纹敏感钢种，如果不能保证喷嘴的正常工作，纵裂、角横裂的发生率将大幅提高。

由于冷却水质、喷嘴结构、过滤器和高温结垢等因素的影响，喷嘴容易堵塞。同时，连铸机尤其是板坯连铸机扇形段喷嘴较多，虽然分成多个回路进行流量控制，但每个回路也是由多个喷嘴组成，个别喷嘴一旦堵塞，操作人员是难以观察到的。目前大多数钢厂检测喷嘴堵塞的方法为人工检测模式，即在连铸停浇后或生产过程中通过肉眼查看喷嘴状况。由于扇形段内大部分喷嘴位置都处在狭小的空间内，很难被清晰地观察到，所以这种模式不仅需要耗费大量的时间、人力，更重要的是无法保证检测结果的准确性。现代的大中型钢厂具有较高的信息化自动化水平，人工检测模式显然无法满足大型钢厂快节奏、高品质生产的管理要求。

对于如何提高连铸二冷区喷嘴工作状态检测的效率和准确度，现有技术中已给出大量相关技术方案，例如专利公开号：CN 104568410 A，公开日：2015年4月29日，发明创造名称为：一种连铸二冷喷嘴工作状态在线判断方法，该申请案公开了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，该申请案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。该申请案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。但是该申请案还存在以下不足之处：连铸二冷区虽划分为多个回路进行压力流量控制，但由于每个回路的喷嘴数量较多，从几十至上百个，因此该申请案在堵塞喷嘴数量较少时难以判断(由于堵塞喷嘴数量较少时，回路上理论流量与实测流量的比对不明显，难以判断是否堵塞)，比较适合喷嘴大范围堵塞时的检测，且只能判断一个回路喷嘴的堵塞情况，不能准确判断一个回路上具体哪些喷嘴堵塞，还需要由人工进一步检查，费时费力。

又如专利公开号：CN 203610635 U，公开日：2014年5月28日，发明创造名称为：一种移动式连铸二冷区冷却介质动压测量仪，该申请案公开了一种移动式连铸二冷区冷却介质动压测量仪，包括外部框体、压力传感器单元、传感器单元集成杆和传感器信号集成器，外部框体的内部设有支撑架，传感器单元集成杆固定在外部框体和支撑架上，传感器单元集成杆上固定有呈线性排列的压力传感器单元，压力传感器单元通过信号线连接传感器信号集成器。该申请案能够用于连铸二冷段喷嘴堵塞检测、二冷冷却均匀性分析。但是该申请案还存在以下不足之处：(1)该申请案需在离线条件下进行，无法在线检测喷嘴工作状况，影响连铸二冷区的生产连续性；(2)传感器之间的间距为固定值，测试过程中，不能准确控制传感器与二冷区喷嘴的相对位置，测试结果容易出现偏差；(3)仪器体积较大，传感器导线连接错综复杂，不利于仪器的维护和检修。

还如专利公开号：CN 103487249 A，公开日：2014年1月1日，发明创造名称为：连铸扇形段喷嘴工作状态判定系统及判定方法，该申请案公开了一种连铸扇形段喷嘴工作状态判定系统及判定方法，判定系统包括：无线测温节点、无线传感器网关及上位机；无线测温节点设置在连铸扇形段喷嘴附近，用于采集连铸扇形段同一排所有喷嘴的即时温度信息；无线传感器接收无线测温节点采集的即时温度信息，并将接收的即时温度信息发送至上位机；上位机比较每个喷嘴的即时温度信息，判断喷嘴是否出现了堵塞。该申请案提供的连铸扇形段喷嘴工作状态判定系统，可以避免人工操作，提高了检测结果的准确性。但是该申请案还存在以下不足之处：该申请案能够在线判断具体每个喷嘴的工作状态，但扇形段中部位置的喷嘴附近空间非常狭小，无线测温装置很难安装，并且测温位置离铸坯较近，无线测温仪器在高温条件下寿命有限，同时安装无线测温仪器的成本相对较高。

综上所述，现有技术中主要通过对喷嘴流量、喷嘴温度和冷却介质压力的参数采集来检测连铸二冷区喷嘴的工作状态，但是均存在一定的不足之处。因此，如何设计出一种全新的连铸二冷区喷嘴工作状态的实时检测装置及方法，提高连铸二冷区喷嘴工作状态检测的效率和准确度，是现有技术中面临的一个新的技术问题。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术中的上述不足，提供了一种连铸二冷区喷嘴工作状态的实时检测装置及方法，提高了连铸二冷区喷嘴工作状态检测的效率和准确度。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的连铸二冷区喷嘴工作状态的实时检测装置，包括喷嘴以及与每个喷嘴分别连通的喷嘴管路，所述喷嘴上或喷嘴管路上或仅与喷嘴固连的其他部件上安装有振动检测仪。

作为本发明的连铸二冷区喷嘴工作状态的实时检测装置更进一步的改进，每个喷嘴管路上分别安装有一个振动检测仪。

作为本发明的连铸二冷区喷嘴工作状态的实时检测装置更进一步的改进，所有的振动检测仪均与服务器连接。

作为本发明的连铸二冷区喷嘴工作状态的实时检测装置更进一步的改进，所有的振动检测仪通过电缆与交换机连接，交换机通过有线或无线方式与服务器连接。

作为本发明的连铸二冷区喷嘴工作状态的实时检测装置更进一步的改进，每个振动检测仪分别被罩在一个隔热盒内部，隔热盒由耐火材料制成，该耐火材料包括以下质量百分比的物质：65.2～93.4％CaO，0.1～3.7％BN，2.1～16.5％MnO，1.1～10.8％Al₂O₃，0.1～6.3％ZrB₂，0.3～15.2％SiO₂。

作为本发明的连铸二冷区喷嘴工作状态的实时检测装置更进一步的改进，隔热盒上设置有固定环，每个隔热盒通过其上的固定环分别固定在一个喷嘴管路上远离喷嘴的一端。

作为本发明的连铸二冷区喷嘴工作状态的实时检测装置更进一步的改进，所述振动检测仪为频率范围在20～1000Hz的微型加速度计。

本发明的连铸二冷区喷嘴工作状态的检测方法，采用上述的连铸二冷区喷嘴工作状态的实时检测装置进行检测，包括以下步骤：

(A)基准振动波数据确定：在服务器的数据库中分别保存每个喷嘴正常工作状态下的基准振动波，并通过上述基准振动波得到基准振动波数据；

(B)实时振动波数据收集：在连铸生产过程中，服务器定周期地收集每个喷嘴的实时振动波，并通过上述实时振动波得到实时振动波数据；

(C)振动波数据比对：将步骤(B)中的实时振动波数据与步骤(A)中的基准振动波数据进行比对；

(D)喷嘴工作状态判断：根据步骤(C)中的比对结果，分别判断每个喷嘴的工作状态，判断结果分为三级：一级为状态正常，二级为状态可疑，三级为喷嘴堵塞。

作为本发明的连铸二冷区喷嘴工作状态的检测方法更进一步的改进，

在步骤(A)中，所述基准振动波数据包括基准振动波中波峰与波谷差值的平均值以及基准振动波的频率；其中，基准振动波中波峰与波谷差值的平均值表示为参数A，基准振动波的频率表示为参数B；

在步骤(B)中，所述实时振动波数据包括定周期内实时振动波中波峰与波谷差值的平均值以及定周期内实时振动波的频率；其中，定周期内实时振动波中波峰与波谷差值的平均值表示为参数A'，定周期内实时振动波的频率表示为参数B'；

在步骤(C)中，分别比对参数A'和参数A，参数B'和参数B；

在步骤(D)中：1)当参数A'与A的偏差、参数B'和参数B的偏差均小于50％时，判断该喷嘴的工作状态为一级；2)当参数A'与A的偏差或参数B'和参数B的偏差大于等于50％时，判断该喷嘴的工作状态为二级；3)当某个喷嘴定周期内实时振动波的振幅小于设定值时，判断该喷嘴的工作状态为三级。

作为本发明的连铸二冷区喷嘴工作状态的检测方法更进一步的改进，所述设定值为0.2～1.5mm。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的连铸二冷区喷嘴工作状态的实时检测装置，仅仅需要在喷嘴管路安装振动检测仪即可实现喷嘴工作状态检测的功能，无需对原有喷嘴或管路进行大面积改造，改造成本低，改造难度极小；且直接将振动检测仪安装好即可准确地测量出每个喷嘴上各自的振动波，为后续的比对判断的提供了条件，保障了喷嘴工作状态检测结果的准确度；在喷嘴管路上安装振动检测仪，振动检测仪体积小，即使在狭小的空间内也容易安装振动检测仪，且振动检测仪远离高温区域且通过隔热盒进行保护，使用寿命较长。

(2)本发明的连铸二冷区喷嘴工作状态的检测方法，摒弃了现有技术中利用喷嘴流量、喷嘴温度和冷却介质压力等参数作为表征喷嘴是否发生堵塞的直接思路，从间接的思路入手，创造性地提出了利用振动波来分析喷嘴的工作状态，且给出了一个完整的技术方案，提出采用特定的参数和方法对喷嘴工作状态进行检测，经过大量现场实验证明，能够显著提高连铸二冷区喷嘴工作状态检测的效率和准确度。

(3)本发明的连铸二冷区喷嘴工作状态的检测方法，所用设备体积小，工作寿命长，经济实用，安装简单，可实时在线监测连铸二冷段每个喷嘴的工作状态，能够及时显示工作异常的喷嘴位置，克服生产过程人工检查既费时费力又不准确的不足；且本发明的检测方法不影响正常的生产，不需要改变现有生产工艺，对铸坯及设备无污染，对人员无危害。

附图说明

图1为实施例1的连铸二冷区喷嘴工作状态的实时检测装置的结构示意图；

图2为实施例1中喷嘴工作状态为一级时的振动波对比图，上图为基准振动波，下图为实时振动波；

图3为实施例1中喷嘴工作状态为二级时的振动波对比图，上图为基准振动波，下图为实时振动波；

图4为实施例1中喷嘴工作状态为三级时的振动波对比图，上图为基准振动波，下图为实时振动波；

图5为实施例1的连铸二冷区喷嘴工作状态的检测方法的流程图。

示意图中的标号说明：1、铸坯；2、导辊；3、喷嘴；4、喷嘴管路；5、隔热盒；6、电缆；7、交换机；8、服务器。

具体实施方式

在连铸过程中，当连铸二冷区的喷嘴被堵塞时，会导致铸坯表面温度不均匀，局部温度过高或者过低，这种铸坯温度异常波动的温差有时可达上百摄氏度，会形成铸坯表面或内部裂纹。尤其对于管线钢、包晶钢和含硼钢等裂纹敏感钢种，如果不能保证喷嘴的正常工作，纵裂、角横裂的发生率将大幅提高。与此同时，由于冷却水质、喷嘴结构、过滤器和高温结垢等因素的影响，喷嘴十分容易堵塞，且连铸机尤其是板坯连铸机扇形段喷嘴较多，虽然分成多个回路进行流量控制，但每个回路也是由多个喷嘴组成，个别喷嘴一旦堵塞，操作人员是难以观察到的。

当喷嘴被堵塞时，喷嘴内流通冷却介质的通道因为堵塞而变小，从而直接使得喷嘴内冷却介质的压力提高，喷嘴内冷却介质的流量降低，由此造成喷嘴附近的温度相对上升，因此，喷嘴流量、喷嘴温度和冷却介质压力是表征喷嘴是否发生堵塞的最直接参数；现有技术中也主要通过对喷嘴流量、喷嘴温度和冷却介质压力的参数采集来检测连铸二冷区喷嘴的工作状态(即检测喷嘴是否发生堵塞)，但是均存在一定的不足之处。例如采用喷嘴流量的参数采集来检测连铸二冷区喷嘴的工作状态时，由于扇形段上喷嘴较多，在每个喷嘴上放置流量传感器安装难度很大，且需对原有喷嘴或管路进行大面积改造，改造成本高，改造难度大；又如采用冷却介质压力的参数采集来检测连铸二冷区喷嘴的工作状态时，需要在离线条件下进行，无法在线检测喷嘴工作状况，影响连铸二冷区的生产连续性；且必须将压力传感器准确地放置在喷嘴的正对位置，一旦压力传感器的放置位置产生偏移，则无法准确测量冷却介质压力，而喷嘴数量众多，难以保证每个喷嘴的冷却介质压力均被准确测量，同时由于管路的设计，即使在不发生堵塞的前提下，不同喷嘴上的冷却介质压力也是有区别的，这对根据冷却介质压力来推断喷嘴工作状态的工作大大增加了难度，喷嘴工作状态检测结果的准确度有待提高；再如采用喷嘴温度的参数采集来检测连铸二冷区喷嘴的工作状态时，扇形段中部位置的喷嘴附近空间非常狭小，测温装置很难安装，并且测温位置离铸坯较近，测温装置在高温条件下寿命有限；并且连铸时拉速不同，喷嘴温度也会相应变化，这对根据喷嘴温度来推断喷嘴工作状态的工作大大增加了难度，喷嘴工作状态检测结果的准确度有待提高。

综上所述，如何克服现有连铸二冷区喷嘴工作状态检测方法的种种不足，设计出一种全新的连铸二冷区喷嘴工作状态的实时检测装置及方法，提高连铸二冷区喷嘴工作状态检测的效率和准确度，是现有技术中亟需解决的一个技术问题。对于现有技术中利用喷嘴流量、喷嘴温度和冷却介质压力等作为表征喷嘴是否发生堵塞的直接参数，发明人经过大量现场实验总结，创造性地提出利用振动波来分析喷嘴的工作状态，即利用振动波作为表征喷嘴是否发生堵塞的间接参数，显著提高了连铸二冷区喷嘴工作状态检测的效率和准确度。

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

实施例1

本实施例中连铸机为板坯连铸机，浇铸断面230×1800mm，二冷段由15个扇形段共计968个喷嘴3组成。结合图1，铸坯1在导辊2的支撑和引导下通过连铸二冷区，本实施例的连铸二冷区喷嘴工作状态的实时检测装置，包括喷嘴3以及与每个喷嘴3分别连通的喷嘴管路4，喷嘴3上或喷嘴管路4上或仅与喷嘴3固连的其他部件上安装有振动检测仪。振动检测仪用于检测冷却介质在喷嘴3中喷出时，喷嘴3上发生的振动数据，理论上振动检测仪只要安装在与喷嘴3固连的部件上，即可测量出喷嘴3上发生的振动数据。因此，本实施例中振动检测仪可直接安装在喷嘴3上或者喷嘴管路4上或者仅与喷嘴3固连的其他部件上(将振动检测仪安装在仅与喷嘴3固连的其他部件上，防止了其他振动源的影响，提高了测得振动数据的科学性和准确性)。由于喷嘴3靠近铸坯，喷嘴3周围的温度较高，具体本实施例中，在每个喷嘴管路4上分别安装有一个振动检测仪，每个振动检测仪分别被罩在一个隔热盒5内部，隔热盒5上设置有固定环，每个隔热盒5通过其上的固定环分别固定在一个喷嘴管路4上远离喷嘴3的一端，具体的，隔热盒5安装在喷嘴3上方的喷嘴管路4外侧，距离喷嘴管路4顶部100～260mm处(具体本实施例中取110mm)，振动检测仪安装在连铸机扇形段每个喷嘴3上方，包括布置在扇形段中间空间狭小处的喷嘴3上方。其中，振动检测仪的体积较小，便于放置在隔热盒5内，隔热盒5长5～15mm，宽10～30mm，高5～15mm(具体本实施例中取长15mm，宽10mm，高10mm)。本实施例中，将振动检测仪设置在隔热盒5内部，对振动检测仪起到高温隔绝保护的作用，且隔热盒5固定在喷嘴管路4上远离喷嘴3的一端，使得隔热盒5远离了高温区域，保护了隔热盒5。同时，冷却介质通过喷嘴管路4直接到达喷嘴3，冷却介质在喷嘴3流出时，会同步在喷嘴管路4和喷嘴3上产生振动，将振动检测仪安装在喷嘴管路4上，能在避免喷嘴3周围高温的前提下，直接地测量出喷嘴3上发生的振动数据。本实施例中，固定环为圆形卡箍，固定环能够方便地箍在喷嘴管路4上。具体的，振动检测仪为频率范围在20～1000Hz的微型加速度计，该微型加速度计由于体积小巧，能够被方便的安装，且无需电源、质量轻、精度高、适应温度范围广，价格便宜；该微型加速度计的频率范围在20～1000Hz，上述频率范围与连铸生产中喷嘴3上发生的实际振动频率范围相配合，因此该微型加速度计的测量精度较高(微型加速度计的频率测量范围恰当的涵盖了喷嘴3上发生振动的频率范围，有利于提高微型加速度计的测量精度)。振动检测仪通过电缆6与交换机7连接，使得振动检测仪测得的数据通过电缆6传输至交换机7，交换机7通过有线或无线方式与服务器8连接(本实施例中交换机7通过工业以太网与服务器8进行通讯，服务器8可设置在远离连铸机的远端，便于远程监控，交换机7将采集的数据传输至服务器8，不需通过连铸PLC系统)，服务器8能对振动检测仪采集的数据进行保存、比对和分析判断。本实施例中，隔热盒5由耐火材料制成，该耐火材料包括以下质量百分比的物质：65.2～93.4％CaO，0.1～3.7％BN，2.1～16.5％MnO，1.1～10.8％Al₂O₃，0.1～6.3％ZrB₂，0.3～15.2％SiO₂(具体本实施例中取65.5％CaO，0.7％BN，12.5％MnO，5.2％Al₂O₃，3.4％ZrB₂，5.2％SiO₂)。采用上述耐火材料制成的隔热盒5耐高温性能良好，结构强度高。

发明人虽然一开始提出利用振动波来分析喷嘴的工作状态，给出了技术方案的大体方向，但是具体采用哪些参数，如何进行判断是随后面临的一个技术问题。发明人在一开始的实验中，选取了一些参数和判断方法进行尝试，虽然在一定程度上能够分析出喷嘴的工作状态，但是对喷嘴工作状态判断的及时性和准确性往往不够，因此，在利用振动波分析喷嘴工作状态的思路上，如何给出具体的喷嘴工作状态的检测方法，及时、高效率、准确地对喷嘴工作状态进行判断，是需要考虑的又一个技术问题。发明人基于上述考虑，做了大量现场实验并综合比对不同技术方案的优劣，得出了以下的技术方案：

本实施例的连铸二冷区喷嘴工作状态的检测方法，采用上述的连铸二冷区喷嘴工作状态的实时检测装置进行检测，包括以下步骤：

(A)基准振动波数据确定：在服务器8的数据库中分别保存每个喷嘴3最近一次正常工作状态下的基准振动波，且基准振动波可以由操作人员随时更新，并通过上述基准振动波得到基准振动波数据，基准振动波数据包括基准振动波中波峰与波谷差值的平均值以及基准振动波的频率；其中，基准振动波中波峰与波谷差值的平均值表示为参数A，基准振动波的频率表示为参数B；

(B)实时振动波数据收集：在连铸生产过程中，服务器8定周期(本实施例中，检测周期为5秒，即每隔5秒收集一次每个喷嘴3的实时振动波)地收集每个喷嘴3的实时振动波(实时振动波通过振动检测仪收集，并最终传输至服务器8)，并通过上述实时振动波得到实时振动波数据，实时振动波数据包括定周期内实时振动波中波峰与波谷差值的平均值以及定周期内实时振动波的频率；其中，定周期内实时振动波中波峰与波谷差值的平均值表示为参数A'，定周期内实时振动波的频率表示为参数B'；

(C)振动波数据比对：将步骤(B)中的实时振动波数据与步骤(A)中的基准振动波数据进行比对，具体的，分别比对参数A'和参数A，参数B'和参数B；

(D)喷嘴工作状态判断：根据步骤(C)中的比对结果，分别判断每个喷嘴3的工作状态，判断结果分为三级：一级为状态正常，二级为状态可疑，三级为喷嘴堵塞；具体的，1)当参数A'与A的偏差、参数B'和参数B的偏差均小于50％时，判断该喷嘴3的工作状态为一级，此时实时振动波与基准振动波极为相似(可参考图2；此处的“偏差”是指，例如参数A固定为100：当参数A'为150或50时，则参数A'与A的偏差为50％；当参数A'为160或40时，则参数A'与A的偏差为60％。关于“偏差”的含义下同)；2)当参数A'与A的偏差或参数B'和参数B的偏差大于等于50％时，判断该喷嘴3的工作状态为二级，此时，实时振动波的波峰与波谷的波动巨大且不稳定(可参考图3)；3)当某个喷嘴3定周期内实时振动波的振幅小于设定值0.2～1.5mm时，判断该喷嘴3的工作状态为三级，此时，实时振动波相对于基准振动波差异显著(可参考图4)，振动幅度大幅减小，振动轻微，小于数据库中设定的设定值0.2～1.5mm，具体的设定值根据实际工况条件确定，本实施例中，设定值取0.5mm。

其中，服务器8与显示屏连接，显示屏实时显示连铸过程所有连铸二冷区喷嘴3的工作状态，当某个喷嘴3的状态变为二级或三级时，服务器8会在显示屏中突出该喷嘴3所处的位置(其中，当某个喷嘴3的状态变为三级时，与服务器8连接的报警装置还会报警，报警装置可为声光报警器)；服务器8同时会综合分析比对处于二级或三级状态喷嘴3的实时振动波数据与基准振动波数据，列出造成喷嘴3不正常的可能原因。

若服务器8判定喷嘴3的状态变为二级，则说明该喷嘴3处于或轻或重的半堵塞状态，需人工进行复核检查；若服务器8判定喷嘴3的状态变为三级，则说明该喷嘴3已经完全堵塞，需操作人员进行记录并在浇注间隙对相应位置喷嘴进行更换或采取其他处理措施。

本实施例的连铸二冷区喷嘴工作状态的检测方法，在步骤(A)和步骤(B)中，没有仅仅选择振动波的振幅作为喷嘴工作状态判断的参数，而是选择振动波中波峰与波谷差值的平均值来作为判断的主要参数，相比于振幅，振动波中波峰与波谷差值的平均值更能反映出振动波的波动特性，从而更加准确地反映喷嘴3在振动上的变化，进而判断出喷嘴3发生堵塞的程度；在步骤(D)喷嘴工作状态判断过程中，判断喷嘴3工作状态为一级或二级时，综合选取了振动波中波峰与波谷差值的平均值以及振动频率两个方面进行判断，能够更加准确地反映喷嘴3的实际工作状态；判断喷嘴3工作状态为三级时，直接使用定周期内实时振动波的振幅来进行判断，能够及时且准确的判断喷嘴3是否处于堵塞状态，判断的灵敏性较高；本发明中，当某个喷嘴3定周期内实时振动波的振幅小于设定值0.2～1.5mm时，直接判断该喷嘴3的工作状态为三级，发明人经大量实验总结发现，将设定值取0.2～1.5mm范围时，能够在准确判断喷嘴3工作状态是否处于三级的前提下，最大限度的提高判断的灵敏度和及时性。

本实施例的连铸二冷区喷嘴工作状态的实时检测装置，仅仅需要在喷嘴管路4安装振动检测仪即可实现喷嘴工作状态检测的功能，无需对原有喷嘴或管路进行大面积改造，改造成本低，改造难度极小；且直接将振动检测仪安装好即可准确地测量出每个喷嘴3上各自的振动波，为后续的比对判断的提供了条件，保障了喷嘴工作状态检测结果的准确度；在喷嘴管路4上安装振动检测仪，振动检测仪体积小，即使在狭小的空间内也容易安装振动检测仪(由于喷嘴管路4从喷嘴3处向上延伸，为振动检测仪的安装提供了足够的空间)，且振动检测仪远离高温区域且通过隔热盒5进行保护，使用寿命较长。

本实施例的连铸二冷区喷嘴工作状态的检测方法，摒弃了现有技术中利用喷嘴流量、喷嘴温度和冷却介质压力等参数作为表征喷嘴是否发生堵塞的直接思路，从间接的思路入手，创造性地提出了利用振动波来分析喷嘴的工作状态，且给出了一个完整的技术方案，提出采用特定的参数和方法对喷嘴工作状态进行检测，经过大量现场实验证明，能够显著提高连铸二冷区喷嘴工作状态检测的效率和准确度。

本实施例的连铸二冷区喷嘴工作状态的检测方法，所用设备体积小，工作寿命长，经济实用，安装简单，可实时在线监测连铸二冷段每个喷嘴的工作状态，能够及时显示工作异常的喷嘴位置，克服生产过程人工检查既费时费力又不准确的不足；且本实施例的检测方法不影响正常的生产，不需要改变现有生产工艺，对铸坯及设备无污染，对人员无危害。

实施例2

本实施例的连铸二冷区喷嘴工作状态的实时检测装置，其结构与实施例1基本相同，其不同之处在于：隔热盒5安装在喷嘴3上方的喷嘴管路4外侧，距离喷嘴管路4顶部250mm处；隔热盒5长5mm，宽30mm，高15mm；隔热盒5由耐火材料制成，该耐火材料包括以下质量百分比的物质：83.4％CaO，0.8％BN，2.9％MnO，1.9％Al₂O₃，3.7％ZrB₂，2.3％SiO₂。

实施例3

本实施例的连铸二冷区喷嘴工作状态的检测方法，其步骤与实施例1基本相同，其不同之处在于：步骤(D)中，设定值取1.5mm。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种连铸二冷区喷嘴工作状态的实时检测装置，包括喷嘴(3)以及与每个喷嘴(3)分别连通的喷嘴管路(4)，其特征在于：所述喷嘴(3)上或喷嘴管路(4)上或仅与喷嘴(3)固连的其他部件上安装有振动检测仪。

2.根据权利要求1所述的连铸二冷区喷嘴工作状态的实时检测装置，其特征在于：每个喷嘴管路(4)上分别安装有一个振动检测仪。

3.根据权利要求2所述的连铸二冷区喷嘴工作状态的实时检测装置，其特征在于：所有的振动检测仪均与服务器(8)连接。

4.根据权利要求2所述的连铸二冷区喷嘴工作状态的实时检测装置，其特征在于：所有的振动检测仪通过电缆(6)与交换机(7)连接，交换机(7)通过有线或无线方式与服务器(8)连接。

5.根据权利要求2所述的连铸二冷区喷嘴工作状态的实时检测装置，其特征在于：每个振动检测仪分别被罩在一个隔热盒(5)内部，隔热盒(5)由耐火材料制成，该耐火材料包括以下质量百分比的物质：65.2～93.4％CaO，0.1～3.7％BN，2.1～16.5％MnO，1.1～10.8％Al₂O₃，0.1～6.3％ZrB₂，0.3～15.2％SiO₂。

6.根据权利要求5所述的连铸二冷区喷嘴工作状态的实时检测装置，其特征在于：隔热盒(5)上设置有固定环，每个隔热盒(5)通过其上的固定环分别固定在一个喷嘴管路(4)上远离喷嘴(3)的一端。

7.根据权利要求2～6任意一项所述的连铸二冷区喷嘴工作状态的实时检测装置，其特征在于：所述振动检测仪为频率范围在20～1000Hz的微型加速度计。

8.一种连铸二冷区喷嘴工作状态的检测方法，其特征在于：采用如权利要求3～7任意一项所述的连铸二冷区喷嘴工作状态的实时检测装置进行检测，包括以下步骤：

(A)基准振动波数据确定：在服务器(8)的数据库中分别保存每个喷嘴(3)正常工作状态下的基准振动波，并通过上述基准振动波得到基准振动波数据；

(B)实时振动波数据收集：在连铸生产过程中，服务器(8)定周期地收集每个喷嘴(3)的实时振动波，并通过上述实时振动波得到实时振动波数据；

(C)振动波数据比对：将步骤(B)中的实时振动波数据与步骤(A)中的基准振动波数据进行比对；

(D)喷嘴工作状态判断：根据步骤(C)中的比对结果，分别判断每个喷嘴(3)的工作状态，判断结果分为三级：一级为状态正常，二级为状态可疑，三级为喷嘴堵塞。

9.根据权利要求8所述的连铸二冷区喷嘴工作状态的检测方法，其特征在于：

在步骤(A)中，所述基准振动波数据包括基准振动波中波峰与波谷差值的平均值以及基准振动波的频率；其中，基准振动波中波峰与波谷差值的平均值表示为参数A，基准振动波的频率表示为参数B；

在步骤(B)中，所述实时振动波数据包括定周期内实时振动波中波峰与波谷差值的平均值以及定周期内实时振动波的频率；其中，定周期内实时振动波中波峰与波谷差值的平均值表示为参数A'，定周期内实时振动波的频率表示为参数B'；

在步骤(C)中，分别比对参数A'和参数A，参数B'和参数B；

在步骤(D)中：1)当参数A'与A的偏差、参数B'和参数B的偏差均小于50％时，判断该喷嘴(3)的工作状态为一级；2)当参数A'与A的偏差或参数B'和参数B的偏差大于等于50％时，判断该喷嘴(3)的工作状态为二级；3)当某个喷嘴(3)定周期内实时振动波的振幅小于设定值时，判断该喷嘴(3)的工作状态为三级。

10.根据权利要求9所述的连铸二冷区喷嘴工作状态的检测方法，其特征在于：所述设定值为0.2～1.5mm。