CN108031808A - 连铸机保护浇注智能控制系统 - Google Patents

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关滕
江克猛
孔德才
李恒凯
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10—Supplying or treating molten metal
    • B22D11/11—Treating the molten metal
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    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
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    • B22D11/165—Controlling or regulating processes or operations for the supply of casting powder

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Abstract

本发明涉及消防设施技术领域，具体涉及一种连铸机保护浇注智能控制系统，包括保护渣储料仓、主控服务器、加渣机械手臂、机械手控制系统、电控系统、外部检测及控制装置，主控服务器与外部连铸主控系统进行信息交换，加渣机械手臂与机械手控制系统进行通信，机械手控制系统与主控服务器进行通信；电控系统与主控服务器通信连接；本发明旨在提供一种替代人工加渣作业，精准控制保护渣厚度、渣层结构分层状态及保护渣均匀度，并提供保护浇注预警系统、保护浇注大数据的连铸机保护浇注智能控制系统。

Description

连铸机保护浇注智能控制系统
技术领域
本发明涉及连铸机浇注技术领域，具体涉及一种连铸机保护浇注智能控制系统。
背景技术
在钢铁连铸生产中，不断向结晶器内的液态钢表面添加粉类保护渣，保持钢的成分，防止钢液二次氧化，减少钢坯内部氧化物夹杂，润滑钢坯与结晶器之间的摩擦，保护渣起着关键的作用，是不可缺少的工序，浇铸过程中保护渣在结晶器内与钢液面接触之后，会形成熔融层、烧结层及粉渣层等三层结构。液渣层顺着弯月面流至结晶器和坯壳之间，起着控制传热和润滑坯壳的作用，如果液渣层过薄，流入坯壳与结晶器之间的液渣量就比较少，可能导致传热不佳或者粘结漏钢，液渣层过厚，又会使得弯月面附近渣圈增多，不利于液渣的流入，同时影响铸坯表面平整度。
近年来，随着自动化技术、传感技术、机器人技术的迅猛发展，连铸机保护浇注自动加渣技术也取得了长足的进步，市场上出现了多款自动加渣设备(机器人)，可归纳其技术路线为：根据铸流实际拉速等信息估算保护渣消耗量，调整保护渣补入量，利用多关节机械手臂(机器人)按照预定加渣路线实施保护渣加注作业。自动加渣设备的问世成功替代了人工加渣操作，降低了工人作业强度，获得市场的认同。只是该类自动加渣设备(机器人)依然没能有效解决精准控制保护渣厚度、渣层三层结构合理分布及保护渣表面均匀分布以及提供精准高效的保护浇注预警系统、保护浇注大数据等关键工艺问题。
发明内容
解决的技术问题
针对上述存在的问题，本发明公开了一种连铸机保护浇注智能控制系统，旨在提供一种替代人工加渣作业，精准控制保护渣厚度、渣层结构分层状态及保护渣均匀度，并提供保护浇注预警系统、保护浇注大数据的连铸机保护浇注智能控制系统。
技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种连铸机保护浇注智能控制系统，包括保护渣储料仓、主控服务器、加渣机械手臂、机械手控制系统、电控系统、外部检测及控制装置，所述主控服务器与外部连铸主控系统进行信息交换，所述加渣机械手臂与所述机械手控制系统进行通信，所述机械手控制系统与所述主控服务器进行通信；所述电控系统与所述主控服务器通信连接，所述外部检测及控制装置和保护渣储料仓与所述电控系统相连。
优选的，所述外部检测及控制装置包括渣层检测装置、行走及控制阀组执行部件、安全检测装置、保护渣可变速输送装置。
优选的，所述渣层检测装置包括耐高温激光测距仪和金属熔融探测装置，所述耐高温激光测距仪巡回检测保护渣厚度及分布均匀度，所述金属熔融探测装置多点间歇型检测保护渣三层结构实际厚度。
优选的，所述保护渣储料仓包括料位检测仪、保护渣保温系统和放料装置，用以存储和保温渣料，检测料仓是否缺料。
优选的，所述机械手控制系统接收主控服务器的加渣数据，根据当前结晶器规格尺寸、第三方设备布局等地理信息，智能规划加渣线路，合理优化加渣流速。
优选的，所述多关节加渣机械手按照机械手控制系统提供数据，实施无死角柔性加渣作业或卸料作业。
优选的，所述保护渣可变速输送装置根据应用环境不同，板坯连铸机加渣作业拟采用弹簧输送装置，圆坯及方坯连铸机采用氮气气雾流化吹送装置，均为实现输送保护渣并调节流量之目的。
优选的，所述主控服务器连铸机主控系统建立数据通讯，采集拉速、钢水温度、钢水液位、铸坯规格、钢种等过程数据，结合实测渣层厚度及过程加渣量等信息，实时绘制渣层结构三维地形图，调整加渣数据；服务器内嵌保护渣熔融工艺模型，提供渣条卷入预警、铸坯裂纹预警、夹渣漏钢预报等工艺质量及设备工况预警。
有益效果
采用本发明提供的技术方案，具有如下有益效果：
1.连铸机保护浇注智能控制系统，实现闭环智能自动加渣作业，实际渣层与设定值误差不大于±1毫米的技术要求；智能系统内建保护浇注工艺专家模型，可及时发布工艺质量及设备工况预警舆情，预警准确率不低于85％；系统建立保护浇铸过程跟踪数据库，能够为调整保护渣成分配比提供工艺指导依据，数据有效率不低于98％。
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作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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是本发明的连铸机保护浇注智能控制系统示意图；
图2是本发明的金属熔融探测装置结构示意图；
图3是本发明的检测原料示意图；
图中各标号分别代表：1-料轮、2-检测原料、3-伸缩管、4-多点矫直轮、5-移动平台、6-平台支架、7-料长检测装置、8-丝杠、9-底座、10-结晶器、11-保护渣、12-铜液、201-铜片、202-钢片、203-铝片、204-支撑钢丝。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
种连铸机保护浇注智能控制系统，包括保护渣储料仓、主控服务器、加渣机械手臂、机械手控制系统、电控系统、外部检测及控制装置，主控服务器与外部连铸主控系统进行信息交换，加渣机械手臂与机械手控制系统进行通信，机械手控制系统与主控服务器进行通信；电控系统与主控服务器通信连接，外部检测及控制装置和保护渣储料仓与电控系统相连。
外部检测及控制装置包括渣层检测装置、行走及控制阀组执行部件、安全检测装置、保护渣可变速输送装置；安全检测装置采用激光测距、红外检测、光电开关、行程限位等部件，确保各装置之间、装置与第三方设备设施之间以及装置与岗位人员之间的互不伤害，防止设备之间、设备与人员之间的意外伤害事故发生；渣层检测装置包括耐高温激光测距仪和金属熔融探测装置，耐高温激光测距仪巡回检测保护渣厚度及分布均匀度，金属熔融探测装置多点间歇型检测保护渣三层结构实际厚度。
保护渣储料仓包括料位检测仪、保护渣保温系统和放料装置，用以存储和保温渣料，检测料仓是否缺料。
机械手控制系统接收主控服务器的加渣数据，根据当前结晶器规格尺寸、第三方设备布局等地理信息，智能规划加渣线路，合理优化加渣流速。
多关节加渣机械手按照机械手控制系统提供数据，实施无死角柔性加渣作业或卸料作业。
保护渣可变速输送装置根据应用环境不同，板坯连铸机加渣作业拟采用弹簧输送装置，圆坯及方坯连铸机采用氮气气雾流化吹送装置，均为实现输送保护渣并调节流量之目的。
主控服务器连铸机主控系统建立数据通讯，采集拉速、钢水温度、钢水液位、铸坯规格、钢种等过程数据，结合实测渣层厚度及过程加渣量等信息，实时绘制渣层结构三维地形图，调整加渣数据；服务器内嵌保护渣熔融工艺模型，提供渣条卷入预警、铸坯裂纹预警、夹渣漏钢预报等工艺质量及设备工况预警。
参照图2：金属熔融探测装置包括料轮1、检测原料2、伸缩管3、多点矫直轮4、移动平台5、平台支架6、料长检测装置7和丝杠8，料轮1转动安装在平台支架6的顶部，多点矫直轮4通过底座固定在平台支架6的底部平面上，伸缩管3同轴安装在多点矫直轮4的底部，料长检测装置7固定在伸缩管3的外部，丝杠8与移动平台5相配合固定在底座上，检测原料2绕在料轮1上，检测原料2一端穿过多点矫直轮4和伸缩管3深入保护渣层。检测原料2包括支撑钢丝204，相邻支撑钢丝204之间自左向右设有铜片201、钢片202和铝片203。
金属熔融探测装置工作原理：移动平台5悬挂式安装在底座上，实现横向行走、伸缩管3倾角调整及伸缩管3探出缩回等功能，并检测行走、倾角的位置跟踪，以实现检测装置伸缩管3管口在结晶器上口区域内的任意位置定位。伸缩管3行走探出定位完成后，多点矫直轮4驱动矫直检测原料2并将其插入结晶器钢液内，保持至预设时间，确保检测料在不同料层完全熔融后，收回检测料至料长检测装置7，根据材质熔点不同的原理，对比钢片202铜片201铝片203的长度差，并结合连铸主机反馈的结晶器内钢液实际液位，经折算倾角，计算出结晶器保护渣在该点的结构层厚度数据。数据采集完成后，移动至下一待检点继续进行该点的保护渣厚度检测，从而检测出结晶器内保护渣的实时分布图。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种连铸机保护浇注智能控制系统，其特征在于：包括保护渣储料仓、主控服务器、加渣机械手臂、机械手控制系统、电控系统、外部检测及控制装置，所述主控服务器与外部连铸主控系统进行信息交换，所述加渣机械手臂与所述机械手控制系统进行通信，所述机械手控制系统与所述主控服务器进行通信；所述电控系统与所述主控服务器通信连接，所述外部检测及控制装置和保护渣储料仓与所述电控系统相连。
2.根据权利要求1所述的一种连铸机保护浇注智能控制系统，其特征在于：所述外部检测及控制装置包括渣层检测装置、行走及控制阀组执行部件、安全检测装置、保护渣可变速输送装置。
3.根据权利要求2所述的一种连铸机保护浇注智能控制系统，其特征在于：所述渣层检测装置包括耐高温激光测距仪和金属熔融探测装置，所述耐高温激光测距仪巡回检测保护渣厚度及分布均匀度，所述金属熔融探测装置多点间歇型检测保护渣三层结构实际厚度。
4.根据权利要求1所述的一种连铸机保护浇注智能控制系统，其特征在于：所述保护渣储料仓包括料位检测仪、保护渣保温系统和放料装置，用以存储和保温渣料，检测料仓是否缺料。
5.根据权利要求1所述的一种连铸机保护浇注智能控制系统，其特征在于：所述机械手控制系统接收主控服务器的加渣数据，根据当前结晶器规格尺寸、第三方设备布局等地理信息，智能规划加渣线路，合理优化加渣流速。
6.根据权利要求1所述的一种连铸机保护浇注智能控制系统，其特征在于：所述多关节加渣机械手按照机械手控制系统提供数据，实施无死角柔性加渣作业或卸料作业。
7.根据权利要求2所述的一种连铸机保护浇注智能控制系统，其特征在于：所述保护渣可变速输送装置根据应用环境不同，板坯连铸机加渣作业拟采用弹簧输送装置，圆坯及方坯连铸机采用氮气气雾流化吹送装置，均为实现输送保护渣并调节流量之目的。
8.根据权利要求1所述的一种连铸机保护浇注智能控制系统，其特征在于：所述主控服务器连铸机主控系统建立数据通讯，采集拉速、钢水温度、钢水液位、铸坯规格、钢种等过程数据，结合实测渣层厚度及过程加渣量等信息，实时绘制渣层结构三维地形图，调整加渣数据；服务器内嵌保护渣熔融工艺模型，提供渣条卷入预警、铸坯裂纹预警、夹渣漏钢预报等工艺质量及设备工况预警。
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