CN108907129A - 一种漏钢检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种漏钢检测装置及方法，用于在出现漏钢时能及时精确地检测出漏钢进行报警，缩短漏钢发生后的响应时间。所述装置包括：漏钢检测传感器，包括气管与气压检测装置，所述气管设置在结晶器出口的对应位置处，所述气管内填充预设气体，所述气压检测装置用于检测所述气管内气压；处理器，与所述漏钢检测传感器连接，用于接收所述气压检测装置检测的所述气管的当前气压，基于所述当前气压，判断所述结晶器是否漏钢，如果确定所述结晶器漏钢，输出报警信息。

Description

一种漏钢检测装置及方法

技术领域

本发明涉及轧钢技术领域，尤其涉及一种漏钢检测装置及方法。

背景技术

近年来，随着薄板坯连铸技术和高效连铸技术的快速发展，连铸拉速不断提高，往往会造成结晶器内液面波动加大、结晶器保护渣耗量低、化渣不好引起传热不均等问题，最终导致凝固坯壳变薄，结晶器漏钢事故极易发生。结晶器的热监测技术经历了监视结晶器冷却水进出口温升、测量结晶器摩擦力和监测结晶器铜板(管)局部区域的温度或热流的过程，从基础的传热研究、漏钢预防、质量预测再到专家系统，数十年来，国内外在这方面的研究非常活跃，结晶器的自动化与智能化水平得到提高。尽管如此，漏钢事故依旧频发，国内某钢厂薄板坯产线主要品种为普通低碳钢，连铸机拉速范围为3.0～4.0m/min，据不完全统计，平均每年漏钢次数在10次左右，而在铸机投产的前三年，平均每月的漏钢次数就已经超过10次，数量十分惊人。

生产实践表明，操作工人判断出漏钢的发生大概需要5-20秒的时间，相应地，漏钢带来的破坏范围也较大，从结晶器足辊到第3扇形段，直至第5扇形段，增加了漏钢事故的清理量和经济损失。显然，如果能在出现漏钢时及时检测出漏钢并报警，能将漏钢响应时间缩短，漏钢事故的影响区域则会大大减小。所以，现有技术存在漏钢检测不及时的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种漏钢检测装置及方法，用于在出现漏钢时能及时精确地检测出漏钢进行报警，缩短漏钢发生后的响应时间，并且，采用自动处理的方式来取代人工主观判断环节，不仅能提高漏钢检测的精度，还能降低连铸主控工人的劳动强度，提高连铸机的自动化与智能化水平。

第一方面，本发明提供了一种漏钢检测装置，包括：

漏钢检测传感器，包括气管与气压检测装置，所述气管设置在结晶器出口的对应位置处，所述气管内填充预设气体，所述气压检测装置用于检测所述气管内气压；

处理器，与所述漏钢检测传感器连接，用于接收所述气压检测装置检测的所述气管的当前气压，基于所述当前气压，判断所述结晶器是否漏钢，如果确定所述结晶器漏钢，输出报警信息。

可选的，所述气管的熔点范围为400℃-1100℃。

可选的，所述气管为金属铝管或金属铜管。

可选的，所述气管的管径范围为8mm-30mm，壁厚范围为0.2mm-0.5mm。

可选的，所述预设气体为压缩空气或工业用氮气。

可选的，所述处理器用于在确定初始气压与所述当前气压的差值大于预设阈值时，确定所述结晶器漏钢。

可选的，所述处理器用于在确定所述当前气压小于第一预设气压时，确定所述结晶器漏钢。

可选的，所述处理器用于在预设时间范围内检测到的当前气压均小于第二预设气压时，确定所述结晶器漏钢。

可选的，所述处理器用于在确定所述结晶器漏钢时，发送控制指令至停浇装置，控制所述停浇设备进行自动停浇操作。

第二方面，本发明提供了一种漏钢检测方法，应用于前述第一方面实施例中的漏钢检测装置，所述方法包括：

获得所述漏钢检测传感器检测的当前气压；

基于所述当前气压，判断所述结晶器是否漏钢；

如果确定所述结晶器漏钢，输出报警信息。

可选的，所述基于所述当前气压，判断所述结晶器是否漏钢，包括：

判断所述气管的初始气压与所述当前气压的差值是否大于预设阈值，如果是，确定所述结晶器漏钢。

可选的，所述基于所述当前气压，判断所述结晶器是否漏钢，包括：

判断所述当前气压是否小于第一预设气压，如果是，确定所述结晶器漏钢。

可选的，所述基于所述当前气压，判断所述结晶器是否漏钢，包括：

判断在预设时间范围内检测到的当前气压是否均小于第二预设气压，如果是，确定所述结晶器漏钢。

可选的，在确定所述结晶器漏钢时，所述方法还包括：

发送控制指令至停浇装置，控制所述停浇设备进行自动停浇操作。

本申请实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：

在本发明实施例的技术方案中，漏钢检测装置包括：漏钢检测传感器，包括气管与气压检测装置，气管设置在结晶器出口的对应位置处，气管内填充预设气体，气压检测装置用于检测气管内气压；处理器，与漏钢检测传感器连接，用于接收气压检测装置检测的气管的当前气压，基于当前气压，判断结晶器是否漏钢，如果确定结晶器漏钢，输出报警信息。通过在结晶器出口处布置漏钢检测传感器，该传感器中的气管内充满一定压力的气体，当漏钢发生时该气管会被漏出的高温钢水烧坏，出现漏气导致管内气压降低后发出警报，所以，在出现漏钢时能及时精确地检测出漏钢进行报警，缩短漏钢发生后的响应时间，并且，采用自动处理的方式来取代人工主观判断环节，不仅能提高漏钢检测的精度，还能降低连铸主控工人的劳动强度与人为因素的干预，填补了在连铸机结晶器出口区域监控的空白，提高了连铸机漏钢的在线检测水平，提高连铸机的自动化与智能化水平。

附图说明

图1为本申请第一实施例提供的漏钢检测装置的结构示意图；

图2a为本申请第一实施例提供的漏钢检测传感器中的气管采用环状结构时示意图；

图2b为本申请第一实施例提供的漏钢检测传感器中的气管采用组合结构时示意图；

图3为本申请实施例提供的漏钢检测方法的流程图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种漏钢检测装置及方法，用于在出现漏钢时能及时精确地检测出漏钢进行报警，缩短漏钢发生后的响应时间。所述装置包括：漏钢检测传感器，包括气管与气压检测装置，所述气管设置在结晶器出口的对应位置处，所述气管内填充预设气体，所述气压检测装置用于检测所述气管内气压；处理器，与所述漏钢检测传感器连接，用于接收所述气压检测装置检测的所述气管的当前气压，基于所述当前气压，判断所述结晶器是否漏钢，如果确定所述结晶器漏钢，输出报警信息。

下面通过附图以及具体实施例对本发明技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

请参考图1，本发明提供的漏钢检测装置，该装置包括如下部件：

漏钢检测传感器10，包括气管与气压检测装置，气管设置在结晶器出口的对应位置处。

处理器20，与漏钢检测传感器连接，用于接收气压检测装置检测的气管的当前气压，基于当前气压，判断结晶器是否漏钢，如果确定结晶器漏钢，输出报警信息。

具体的，在现有技术中，足辊是连铸机上的一个重要部件，一般设置在结晶器出口区域，其作用主要体现在：(1)引导引锭杆进入结晶器，防止穿引锭杆时引锭头碰坏铜板(管)下口，对结晶器铜板(管)起保护作用；(2)对初出结晶器的薄弱坯壳进行支撑与导向，减少铸坯的变形或漏钢，同时也可减轻铸坯对铜板(管)下口的磨损。足辊表面与铸坯表面直接接触的，所以，气管可以设置在结晶器出口区域的上足辊与下足辊之间。具体的，根据结晶器出口的结构，气管可以采用环状结构或组合结构，气管的形状与结晶器出口形状匹配。

如示意图2a所示，在采用环形结构情况下，结晶器12出口形状为矩形，气管可以设置为环状的矩形结构，气管11的周长与结晶器12出口的周长一致或略大于结晶器12出口的周长即可。气管11内填充了预设气体，气管11内的气压为初始气压。在采用环状结构的气管情况下，气管11内部仅需设置一个气压检测装置，用于实时检测气管11内部的气压。

如示意图2b所示，在采用组合结构情况下，结晶器12出口形状为矩形，气管可以设置为组合的矩形状结构，包括4根气管，分别为气管111、气管112、气管113和气管114，气管111、气管112、气管113和气管114组合形成矩形状结构，每根气管的长度大于结晶器12出口对应边的长度，该4根气管加起来的总长度与结晶器12出口的周长一致或略大于结晶器12出口的周长即可。每根气管内填充了预设气体，每根气管内的气压为初始气压。在采用组合结构的气管情况下，每根气管内部均需设置一个气压检测装置，用于实时检测该根气管内部的气压。

进一步，在本实施例中，气管内填充的预设气体可以为压缩空气或工业用氮气，当然，还可以是其它惰性气体，在此，本申请不做限制。填充的气压为初始气压，初始气压可根据实际情况进行设定，在此，本申请不做限制。

进一步，在本实施例中，气管的熔点小于结晶器12中钢水的温度，熔点范围为400℃-1100℃，这样，在结晶器12出现漏钢情况下，漏出的钢水能够熔化气管，导致气管内的气体输出，气压下降。进一步，考虑尽量减少对连铸机正常工作的影响，气管的管径范围为8mm-30mm，壁厚范围为0.2mm-0.5mm。考虑到材料的使用成本，气管的材质优选金属铜或金属铝，如果新型的非金属材料或者高分子材料能够有上述范围的熔点，且易于加工成型，也可考虑，在具体实施过程中，气管的具体材质可根据实际情况进行设定，在此，本申请不做限制。

进一步，在图2a和图2b中仅展示了布置一排气管的情况，在实际应用场景中，还可以在结晶器12出口拉坯方向上布置多排气管，气管的设置的排数原则上在结晶器12出口的拉坯方向上布置2排，且在水平方向上，则对称于连铸坯而分布于铸机内弧与外弧两侧。多排气管各自分别设置对应的气压检测装置。

进而，漏钢检测传感器10中的气管和气压检测装置设置好以后，气压检测装置与处理器20连接，处理器20用于接收气压检测装置检测的气管的当前气压，基于当前气压，判断结晶器12是否漏钢，如果确定结晶器12漏钢，输出报警信息。

具体的，在本实施例中，由于气管设置的方式不同，导致处理器20判断结晶器是否漏钢的方式不同，下面分以下两种情况对处理器20判断结晶器是否漏钢的具体实现进行详细介绍。

第一种情况，气管以环状结构设置情况下，气压检测装置检测到该气管内的当前气压。由于气管内填充有初始气压的预设气体，在处理器20获得气压检测装置检测到气管的当前气压与该初始气压的差值大于预设阈值时，确定该气管被漏出的钢水烧坏，结晶器出现漏钢的情况。进一步，如果设置有多排环状结构的气管，可分别获得每个气压检测装置检测的每排环状结构气管的当前气压，如果存在初始气压与当前气压的差值大于预设阈值的当前气压，则可确定结晶器出现漏钢的情况。进一步，每排气管设置对应的编号，对应的，每排气管对应的当前气压对应有该气管对应的编号，在检测到与初始气压的差值大于预设阈值的当前气压，则可通过该当前气压的编号，定位到被钢水烧坏的气管，进而快速定位到结晶器出现漏钢的位置，便于工作人员及时抢修维护。在具体实施过程中，预设阈值可根据实际情况进行设定，在此，本申请不做限制。

同理，在本实施例中，气管以环状结构设置情况下，气压检测装置检测到该气管内的当前气压。在处理器20获得气压检测装置检测到气管的当前气压小于第一预设气压情况下，确定结晶器出现漏钢的情况。进一步，如果设置有多排环状结构的气管，可分别获得气压检测装置检测的每排环状结构气管的当前气压，如果存在小于第一预设气压的当前气压，则可确定结晶器出现漏钢的情况。进一步，每排气管设置对应的编号，对应的，每排气管对应的当前气压对应有该气管对应的编号，在检测到小于第一预设气压的当前气压，则可通过该当前气压的编号，定位到被钢水烧坏的气管，进而快速定位到结晶器出现漏钢的位置，便于工作人员及时抢修维护。在具体实施过程中，第一预设气压可根据实际情况进行设定，在此，本申请不做限制。

进一步，在本实施例中，气管以环状结构设置情况下，气压检测装置检测到该气管内的当前气压。在处理器20获得气压检测装置检测到气管的当前气压小于第二预设气压情况下，如果在预设时间范围(例如：3秒、或5秒等)内，检测到该气管的当前气压均小于第二预设气压，则确定结晶器出现漏钢的情况。进一步，如果设置有多排环状结构的气管，可分别获得气压检测装置检测的每排环状结构气管的当前气压，如果存在当前气压小于第二预设气压的气管，且在预设时间范围(例如：3秒、或5秒等)内该气管的当前气压均小于第二预设气压，则可确定结晶器出现漏钢的情况。进一步，每排气管设置对应的编号，对应的，每排气管对应的当前气压对应有该气管对应的编号，在检测到在预设时间范围内的当前气压均小于第二预设气压，则可通过该当前气压的编号，定位到被钢水烧坏的气管，进而快速定位到结晶器出现漏钢的位置，便于工作人员及时抢修维护。在具体实施过程中，第二预设气压可根据实际情况进行设定，在此，本申请不做限制。为保证漏钢检测装置在5s的时间内成功发出漏钢警报，预设时间范围的设定值应控制在4秒以内。

第二种情况，气管以组合结构设置情况下，每个气压检测装置检测到每根气管内的当前气压。由于每根气管内填充有初始气压的预设气体，在处理器20获得每个气压检测装置检测到每根气管的当前气压后，如果存在该初始气压与当前气压的差值大于预设阈值的气管，确定该气管被漏出的钢水烧坏，确定结晶器出现漏钢的情况。进一步，每根气管设置有对应的编号，可以通过该编号定位到当前气压与该初始气压的差值大于预设阈值的气管，通过定位到的气管快速定位到结晶器出现漏钢的位置，便于工作人员及时抢修维护。在具体实施过程中，预设阈值可根据实际情况进行设定，在此，本申请不做限制。当然，还可以设置多排组合结构的气管，设置方式前述实施例以详细描述，并且，定位被钢水烧坏的气管的方式也在前述实施例中详细介绍，在此，本申请不做赘述。

同理，在本实施例中，气管以组合结构设置情况下，每个气压检测装置检测到该气管内的当前气压。在处理器20获得各个气压检测装置检测到各个气管的当前气压，如果存在当前气压小于第一预设气压情况下，确定该气管被漏出的钢水烧坏，确定结晶器出现漏钢的情况。进一步，每根气管设置有对应的编号，可以通过该编号定位到当前气压小于第一预设气压的气管，通过定位到的气管快速定位到结晶器出现漏钢的位置，便于工作人员及时抢修维护。在具体实施过程中，第一预设气压可根据实际情况进行设定，在此，本申请不做限制。当然，还可以设置多排组合结构的气管，设置方式前述实施例以详细描述，并且，定位被钢水烧坏的气管的方式也在前述实施例中详细介绍，在此，本申请不做赘述。

进一步，在本实施例中，气管以组合结构设置情况下，每个气压检测装置检测到对应气管内的当前气压。在处理器20确定存在气压检测装置检测到的当前气压小于第二预设气压情况下，如果在预设时间范围(例如：3秒、或4秒等)内，检测到该气管的当前气压均小于第二预设气压，确定该气管被漏出的钢水烧坏，确定结晶器出现漏钢的情况。进一步，每根气管设置有对应的编号，可以通过该编号定位到在预设时间范围内的当前气压均小于第二预设气压的气管，通过定位到的气管快速定位到结晶器出现漏钢的位置，便于工作人员及时抢修维护。在具体实施过程中，第二预设气压可根据实际情况进行设定，在此，本申请不做限制。为保证漏钢检测装置在5s的时间内成功发出漏钢警报，预设时间范围的设定值应控制在4秒以内。当然，还可以设置多排组合结构的气管，设置方式前述实施例以详细描述，并且，定位被钢水烧坏的气管的方式也在前述实施例中详细介绍，在此，本申请不做赘述。

进一步，处理器20在通过前述任意方式确定结晶器漏钢时，输出报警信息。具体的，该漏钢检测转装置还包括报警装置，或者，报警装置还可以独立于该漏钢检测装置，通过有线或无线方式与处理器20连接，处理器20在确定结晶器漏钢时，向该报警装置发送控制指令，控制该报警装置输出报警信息。具体的报警装置可以是扬声器、语音输出装置、声光输出装置、具备显示屏和声音输出模块的装置等，对应的，报警信息可以是报警铃声、报警语音、报警音乐以及声光信息等。如果报警装置包括显示屏，还可以在显示屏上显示报警信息，以及出现问题的气管编号等。在具体实施过程中，报警装置以及报警信息均可根据实际需要进行设定，在此，本申请不做限制。

进一步，处理器20还与停浇装置通过有线或无线方式连接，停浇装置设置在结晶器出口区域，当处理器20确定结晶器出现漏钢情况下，发送控制指令至该停浇装置，控制停浇设备进行自动停浇操作，以避免气管被漏出的钢水烧坏后引发火灾或造成其它器件进一步的毁坏。

请参见图3，本发明的第二实施例提供了一种漏钢检测方法，应用于前述第一实施例中的漏钢检测装置，该方法包括如下步骤：

S301：获得所述漏钢检测传感器检测的当前气压；

S302：基于所述当前气压，判断所述结晶器是否漏钢；

S303：如果确定所述结晶器漏钢，输出报警信息。

进一步，在本实施例中，所述基于所述当前气压，判断所述结晶器是否漏钢，包括：

判断所述气管的初始气压与所述当前气压的差值是否大于预设阈值，如果是，确定所述结晶器漏钢。

进一步，在本实施例中，所述基于所述当前气压，判断所述结晶器是否漏钢，包括：

判断所述当前气压是否小于第一预设气压，如果是，确定所述结晶器漏钢。

进一步，在本实施例中，所述基于所述当前气压，判断所述结晶器是否漏钢，包括：

判断在预设时间范围内检测到的当前气压是否均小于第二预设气压，如果是，确定所述结晶器漏钢。

进一步，在本实施例中，在确定所述结晶器漏钢时，所述方法还包括：

发送控制指令至停浇装置，控制所述停浇设备进行自动停浇操作。

本实施例中的漏钢检测方法主要应用于前述第一实施例中的漏钢检测装置，该装置进行漏钢检测的方法已在前述第一实施例中详细介绍，在此，本市实施例不再赘述。

本申请实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：

在本发明实施例的技术方案中，漏钢检测装置包括：漏钢检测传感器，包括气管与气压检测装置，气管设置在结晶器出口的对应位置处，气管内填充预设气体，气压检测装置用于检测气管内气压；处理器，与漏钢检测传感器连接，用于接收气压检测装置检测的气管的当前气压，基于当前气压，判断结晶器是否漏钢，如果确定结晶器漏钢，输出报警信息。通过在结晶器出口处布置漏钢检测传感器，该传感器中的气管内充满一定压力的气体，当漏钢发生时该气管会被漏出的高温钢水烧坏，出现漏气导致管内气压降低后发出警报，所以，在出现漏钢时能及时精确地检测出漏钢进行报警，缩短漏钢发生后的响应时间，并且，采用自动处理的方式来取代人工主观判断环节，不仅能提高漏钢检测的精度，还能降低连铸主控工人的劳动强度与人为因素的干预，填补了在连铸机结晶器出口区域监控的空白，提高了连铸机漏钢的在线检测水平，提高连铸机的自动化与智能化水平。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种漏钢检测装置，其特征在于，包括：

漏钢检测传感器，包括气管与气压检测装置，所述气管设置在结晶器出口的对应位置处，所述气管内填充预设气体，所述气压检测装置用于检测所述气管内气压；

处理器，与所述漏钢检测传感器连接，用于接收所述气压检测装置检测的所述气管的当前气压，基于所述当前气压，判断所述结晶器是否漏钢，如果确定所述结晶器漏钢，输出报警信息。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气管的熔点范围为400℃-1100℃。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气管为金属铝管或金属铜管。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气管的管径范围为8mm-30mm，壁厚范围为0.2mm-0.5mm。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述预设气体为压缩空气或工业用氮气。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理器用于在确定初始气压与所述当前气压的差值大于预设阈值时，确定所述结晶器漏钢。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理器用于在确定所述当前气压小于第一预设气压时，确定所述结晶器漏钢。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理器用于在预设时间范围内检测到的当前气压均小于第二预设气压时，确定所述结晶器漏钢。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理器用于在确定所述结晶器漏钢时，发送控制指令至停浇装置，控制所述停浇设备进行自动停浇操作。

10.一种漏钢检测方法，其特征在于，应用于权利要求1-9中任一权利要求所述的漏钢检测装置，所述方法包括：

获得所述漏钢检测传感器检测的当前气压；

基于所述当前气压，判断所述结晶器是否漏钢；

如果确定所述结晶器漏钢，输出报警信息。