CN110523941B - 连铸粘结漏钢多级风险控制方法及控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种连铸粘结漏钢多级风险控制方法及控制装置，在结晶器上设置有三行测温点，方法包括：计算每行粘结预警状态；如均未产生预警，则结束判断；如全作出预警，则为高风险；任一行三角预警块扩展到结晶器角部，则为高风险；对于单行预警：若第3行预警，则为高风险；若第2行预警，则为中风险，否则为低风险；如两行发生预警，根据修正的三角预警块尺寸判断：任一三角预警块最下端进入第3行以下，判定为高风险；任一三角预警块最下端进入第2，3行及第2，3行之间，判定为中风险，否则，判定为低风险。本发明通过不同的模式来识别不同的风险状态，并根据不同的风险状态采用不同的拦阻策略，减少停机造成的质量损失和产量损失。

Description

连铸粘结漏钢多级风险控制方法及控制装置

技术领域

本发明涉及连铸工艺技术领域，具体地说，涉及连铸粘结漏钢多级风险控制方法及控制装置。

背景技术

连铸粘结是指连铸过程中弯月面附近较薄的初生坯壳发生破裂，钢液渗出后与结晶器铜板接触发生粘连，随结晶器振动和铸坯下移，粘结块反复撕裂-愈合且不断下移，当其到达结晶器下部时，由于气隙的存在失去了铜板的支撑约束，钢液从裂口处溢出造成漏钢。漏钢不仅危及现场操作人员的安全，严重损坏连铸设备，同时将导致连铸生产被迫中断，设备维修和生产成本大幅上升。国内外冶金工作者开发了各种不同的预警产品，以期预防漏钢的发生，降低生产损失。

目前，现有的漏钢预报方法主要通过在结晶器铜板上嵌入安装测温热电偶，根据热电偶温度的变化来监控和判别铸坯与铜板之间是否发生粘结。所采用的粘结预警算法多种多样，其中以逻辑判定法，神经网络法，基于特征向量的聚类法等较为普遍。

从目前的应用实践可以得出结论，任何单一的预警模型均有其不能适应的条件，当前，过内外的粘结漏钢预警系统的主要矛盾仍然是漏报和误报的平衡，漏报现象时有发生，误报率依然较高，给连铸生产带来了较大损失。

漏报率较高的原因多种多样，其中由于预警模型单一和生产中热电偶异常导致信号局部缺失是主要原因。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供一种连铸粘结漏钢多级风险控制方法，其特征在于，沿铸坯运动方向依次设置有沿浇注断面宽度方向布置的监测结晶器的温度的第1、2、3行测温点，多级风险控制方法包括如下步骤：

分别计算每行测温点的粘结预警状态，其中，每一行的测温点的粘结预警状态是根据该行测温点在时间序列上的温度值构成二维温度矩阵，并结合温度的上升转下降模式和非上升转下降模式，将上升转下降模式的温度上升起点和非上升转下降模式的温度点、上升转下降模式的最高温度点、上升转下降模式的其他温度点进行模式处理为三个不同的值，从而获取等值特征轮廓，并判断等值特征轮廓的形状是否构成三角形的三角预警块，根据三角预警块在时间序列上和/或沿浇注断面宽度方向上是否发生扩展判断是否作出粘结预警，从而分别得到三行测温点的粘结预警状态；

如果三行均未产生粘结预警，则结束判断，否则继续执行；

如果三行全部作出粘结预警，则判定为高风险状态，并结束判断，否则继续执行；

分别计算产生粘结预警的行对应的三角预警块的尺寸信息，三角预警块的尺寸信息包括三角预警块的宽度和长度，其中以浇注断面宽度方向作为三角预警块的宽度方向，以时间序列方向作为三角预警块的长度方向，如果有任意一行的三角预警块扩展到结晶器的角部区域，则判定为高风险状态，并结束判断，否则继续执行；

判断是否是单行预警，并根据预警所在行号进行判断，否则继续执行：若是第3行预警，则为高风险状态，结束判断；若是第2行预警，则为中风险状态，结束判断，若是第1行预警，则为低风险状态，结束判断；

如果为其中两行发生预警，则根据所述两行的信息计算修正系数，对这两行的三角预警块的长度信息进行修正，并根据修正后的三角预警块的尺寸来进行判断：如果任一三角预警块最下端进入第3行位置以下，则判定为高风险状态，并结束判断；否则，如果任一三角预警块最下端进入第2，3行以及第2，3行之间，则判定为中风险状态，结束判断，否则，判定为低风险状态，结束判断。

另外，本发明还提供一种连铸粘结漏钢多级风险控制装置，沿铸坯运动方向依次设置有沿浇注断面宽度方向布置的监测结晶器的温度的第1、2、3行测温点，多级风险控制装置包括：

粘结预警状态获取模块，分别计算每行测温点的粘结预警状态，其中，每一行的测温点的粘结预警状态是根据该行测温点在时间序列上的温度值构成二维温度矩阵，并结合温度的上升转下降模式和非上升转下降模式，将上升转下降模式的温度上升起点和非上升转下降模式的温度点、上升转下降模式的最高温度点、上升转下降模式的其他温度点进行模式处理为三个不同的值，从而获取等值特征轮廓，并判断等值特征轮廓的形状是否构成三角形的三角预警块，根据三角预警块在时间序列上和/或沿浇注断面宽度方向上是否发生扩展判断是否作出粘结预警，从而分别得到三行测温点的粘结预警状态；

粘结预警判断模块，用于进行如下预警判断：

如果三行测温点均未产生粘结预警，则结束判断，否则继续执行；

如果三行全部作出粘结预警，则判定为高风险状态，并结束判断，否则继续执行；

分别计算产生粘结预警的行对应的三角预警块的尺寸信息，三角预警块的尺寸信息包括三角预警块的宽度和长度，其中以浇注断面宽度方向作为三角预警块的宽度方向，以时间序列方向作为三角预警块的长度方向，如果有任意一行的三角预警块扩展到结晶器的角部区域，则判定为高风险状态，并结束判断，否则继续执行；

判断是否是单行预警，并根据预警所在行号进行判断，否则继续执行：若是第3行预警，则为高风险状态，结束判断；若是第2行预警，则为中风险状态，结束判断，若是第1行预警，则为低风险状态，结束判断；

如果为其中两行发生预警，则根据所述两行的信息计算修正系数，对这两行的三角预警块的长度信息进行修正，并根据修正后的三角预警块的尺寸来进行判断：如果任一三角预警块最下端进入第3行位置以下，则判定为高风险状态，并结束判断；否则，如果任一三角预警块最下端进入第2，3行以及第2，3行之间，则判定为中风险状态，结束判断，否则，判定为低风险状态，结束判断；

三角预警块的尺寸计算模块，用于分别计算产生粘结预警的行对应的三角预警块的尺寸信息；

三角预警块尺寸修正模块，用于将三角预警块的长度与修正系数相乘，得到修正后的三角预警块的尺寸信息，修正系数的公式如下：

修正系数

其中，三角预警块区域中同列上行测温点的沿铸坯运动的坐标为Yu；

三角预警块区域中同列下行测温点的沿铸坯运动的坐标为Yd；

当前的拉坯速度为V；

三角预警块区域中同列上行测温点的最高温度点时刻为UMaxPoint；

三角预警块区域中同列下行测温点的最高温度点产生时刻为DMaxPoint；

其中，HotPointV为粘结撕裂口运动速度。

本发明从粘结现象的发生、发展过程中自行脱模难易程度的角度，将粘结发生至漏钢的全过程进行解析，划分为多个不同的风险状态，在每个不同的状态采用不同的模式定义来识别。并根据不同的风险状态采用多级拦阻策略，将漏钢风险降到最低，减少用户停机造成的产品质量损失和产量损失。

附图说明

通过结合下面附图对其实施例进行描述，本发明的上述特征和技术优点将会变得更加清楚和容易理解。

图1是表示三行热电偶的布置示意图；

图2是表示连铸粘结漏钢多级风险控制方法的流程示意图；

图3是表示三角预警块扩展至角部区域的示意图；

图4是表示三角预警块的下端位于第三行热电偶的下方的示意图；

图5是表示三角预警块的下端位于第二行和第三行热电偶之间的示意图；

图6是表示三角预警块的下端位于第一行和第二行热电偶之间的示意图；

图7是表示基于温度矩阵的模式识别方法中的单行热电偶的布置示意图；

图8是表示上升转下降模式的温度变化示意图；

图9是表示三角预警块及其扩展示意图；

图10是表示连铸粘结漏钢多级风险控制装置的模块构成图；

图11是表示粘结预警状态获取模块的单元构成图。

具体实施方式

下面将参考附图来描述本发明所述的连铸粘结漏钢多级风险控制方法及控制装置的实施例。本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式或其组合对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。此外，在本说明书中，附图未按比例画出，并且相同的附图标记表示相同的部分。

图1为一种结晶器铜板的侧面展开视图，包括外弧、窄边、内弧、窄边。沿浇注断面宽度方向(下文中也称横向)在结晶器铜板上设置有三行测温点，可以是通过在测温点埋设热电偶来监测结晶器的温度。如图1所示，沿浇注断面宽度方向设置有从A1、A2…An，B1、B2…Bn，C1、C2…Cn的三行热电偶，并沿铸坯运动方向依次设为第1、2、3行。热电偶埋设在结晶器铜板上，用于实时监测结晶器的温度变化，为预警判断提供时间序列的温度数据。其中，每一行热电偶都会得到一个时间序列的温度数据。在铸坯运动的过程中，热电偶就可以探测在浇注断面宽度方向上的多个测温点在时间序列上的温度变化，铸坯上各测温点依照时间序列与结晶器内壁发生接触，所以，也可以说时间序列上的温度变化是铸坯运动位移对应的温度变化。

本实施例的控制方法将粘结漏钢风险划分为三级风险状态，分别为高风险状态、中风险状态、低风险状态，每级风险状态对应不同的风险管控策略，也就是预警后采取的系统干预措施。高风险状态，则停机(注：本实施例所述停机并非结束本次生产任务，而是降低拉速到0拉速状态，并停留一定时间，待粘结块撕裂口愈合，然后继续进行拉坯操作)，中风险状态则降低一定拉速，低风险状态则拉速不变化。

以一定周期(一定长度的时间序列)来进行该流程的计算，例如，120s为一个时间序列，进行预警判断，然后对接下来的120s的时间序列进行预警判断，如此持续。此处所设定的时间序列可以是事先设定好，例如可以根据生产工艺来设定，例如拉坯速度快，则时间序列设定的短一些，拉坯速度慢，则时间序列可以设定的长一些。也可以是根据拉坯速度动态调整时间序列。下文中仅以事先设定好的时间序列为例来说明。图2是本实施例的连铸粘结漏钢多级风险控制方法的流程图，下面结合图2来说明利用三行热电偶布置方案进行的连铸粘结漏钢多级风险控制方法。

S0，开始进入风险控制模式；

S1，采用基于温度矩阵的模式识别方法分别计算每行热电偶的粘结预警状态，得到这三行热电偶的粘结预警状态。

其中，采用基于温度矩阵的模式识别方法分别计算每行热电偶的粘结预警状态，其中，每一行的热电偶的粘结预警状态是根据该行热电偶在时间序列上的温度值构成二维温度矩阵，并结合温度的上升转下降模式和非上升转下降模式，将上升转下降模式的温度上升起点和非上升转下降模式的温度点、上升转下降模式的最高温度点、上升转下降模式的其他温度点进行模式处理为三个不同的值，从而获取等值特征轮廓，并判断等值特征轮廓的形状是否构成三角形的三角预警块，根据三角预警块在时间序列上和/或沿浇注断面宽度方向上是否发生扩展判断是否作出粘结预警，从而分别得到三行热电偶的粘结预警状态。

S21，如果三行热电偶均未产生粘结预警，则转至S7，否则S22。

S22，如果三行全部预警，则判定为高风险状态S100，进行预警停机S101并转至S7，否则S3。

S3，分别计算产生粘结预警的行对应的三角预警块的尺寸信息，三角预警块的尺寸信息包括三角预警块的宽度和长度，其中以浇注断面宽度方向作为三角预警块的宽度方向，以时间序列方向作为三角预警块的长度方向。

S4，如果有任意一行的三角预警块已经扩展到角部区域，则判定为高风险状态S100，执行预警停机S101，并转至S7，否则继续S5。所述角部区域是指结晶器的内角，例如外弧与两个窄边之间的夹角，内弧与两个窄边之间的夹角。三角预警块扩展到角部区域是高风险状态，因为由于角部区域铸坯凝固层较厚，铸坯温度低，加之铸坯摩擦力的急剧增大，导致粘结块与铸坯之间分离困难，因此脱模难度更大，容易导致漏钢的发生。

如图3所示，三角预警块已经扩展到角部区域，属于高风险状态。

S5，判断是否是单行预警，如果只有一行预警，根据预警行所在行号进行判断：

S51，若是第3行预警，则直接进入高风险状态S100，执行预警停机S101，转至S7，否则S52。

S52，若是第2行预警，则直接进入中风险状态S300，预警并降低拉速S301，转至S7，否则就是第1行预警，则直接进入低风险状态S200，保持拉速不变S201，转至S7，否则S6。

S6，如果为其中两行发生预警，由于三角预警块的运动具有滞后于拉速的特征，根据预警的上下行信息，计算修正系数，对这两行的三角预警块的长度信息都进行修正，并根据修正后的三角预警块的尺寸来进行判断。

其中，如图4所示，S61，如果任一三角预警块最下端进入第3行位置以下，则判定为高风险状态，停机转至S7，否则S62；

如图5所示，S62，如果任一三角预警块最下端进入第2，3行以及第2，3行之间，则判定为中风险状态S300，预警并降低拉速S301，转至S7。否则，其它情况则判定为低风险状态S200，保持拉速不变S201，转至S7，例如，如图6所示，两个三角预警块的最下端位置都在第1、2行之间，就属于低风险状态。

S7，结束本周期预警。

需要说明的是，对以上判断步骤的先后顺序的变化也属于本发明的保护范围。例如依次执行S1，S3，S4，S2，S6，S5，S7也是可以的。

进一步地，结合图7至图9来说明基于温度矩阵的模式识别方法计算每一行热电偶的粘结预警状态的方法。步骤S1中，对于每一行热电偶，基于温度矩阵的模式识别方法计算该行热电偶的粘结预警状态包括如下步骤：

步骤S11，在铸坯运动过程中，获取每个热电偶在时间序列上的温度值，形成以热电偶的坐标以及时间序列为维度的二维温度矩阵，其具体形式如下所示：

说明：二维温度矩阵中，

n为所埋设的热电偶总列数，例如埋设26列，则n＝26；

i表示第i+1个热电偶；

j表示第j个时刻；

Ti_j表示第i+1个热电偶在第j时刻的温度值；

m为该时间序列包含的时刻数，例如120s，则m＝120。

步骤S13，对二维温度矩阵的温度值进行模式处理，例如归一化处理，其中：

对于任一热电偶对应的时间序列的温度值(也就是二维温度矩阵中的一列)在时间上构成曲线，若温度为上升转下降模式，则在该模式段内，则将温度开始上升时刻的温度值归一化为0，将最高温度归一化为1，其他温度值归一化为小于1的值；对于非上升转下降模式，则温度归一化为0。将每一列的温度都按照归一化进行处理，得到表三所示的模式矩阵。

下面以表二所示的时间序列对应的温度值为例来说明归一化的过程。例如，第一列，温度从50度开始上升至150度，并下降至60度，这就是上升转下降模式，在这一模式段内，则将50度归一化为0，最高温度为150度，归一化为1，其余值80度、70度、60度则归一化为小于1的值，例如0.5，只要与0和1区分开即可。

同样的，表二中其余三列进行归一化处理后形成表三的模式矩阵。

表二

T0_0	T1_0	T2_0	T3_0	T4_0
					50	80	70	60	60
80	90	95	80	80
					150	150	150	90	150
70	120	70	150	130
					60	100	60	120	110

表三

0	0	0	0
				0.5	0.5	0.5	0.5
1	1	1	1
				0.5	0.5	0.5	0.5
0.5	0.5	0.5	0.

需要说明的是，以上所述归一化处理仅是模式处理中的一种方式，模式处理是将温度上升起点、最高温度点、其他温度点转换为三个不同的值，并不仅限于以上数值，例如，也可以是若温度为上升转下降模式，则将温度开始上升时刻的温度值转换为a，将最高温度转换为b，其他温度值转换为c。对于非上升转下降模式，则温度归一化为a。下文仅以归一化为0、1和0.5为例来说明。

步骤S15，识别模式矩阵的数据获取等值特征轮廓，判断所述等值特征轮廓的形状是否构成三角预警块，且随着时间序列，三角预警块在横向和/或纵向是否发生扩展，若发生扩展，则判断发生粘结，若不发生扩展，则判断不发生粘结，其中，所述三角预警块的一个角部朝向铸坯运动的方向，所述一个角部的两条边上的数值为1，内部的数值为0.5，所述横向是指沿浇注断面宽度方向，所述纵向是指时间序列的方向。

如图9所示，沿横向和纵向三角预警块发生了扩展，所以判定为粘结漏钢，发出警报，警报指示可以是警报音、图形展示等。

在一个可选实施例中，由于热电偶在沿浇注断面宽度方向上的分布具有一定的间断性，为对二维温度矩阵的数据进行扩展，可以采用多项式拟合的方式来扩展每一行热电偶在沿浇注断面宽度方向上的数据。本实施例采用3阶多项式来拟合每一行热电偶在沿浇注断面宽度方向上的数据。

另外，本发明并不限制于仅使用热电偶来测量温度，还可以使用其他的测温仪来测量温度，例如红外测温仪，将多个红外测温仪分别对准结晶器外壁上的沿浇注断面宽度方向的多个测温点。

在一个可选实施例中，对于单支热电偶，选取的一个时间序列内仅包含一个上升转下降模式，但由于温度波动，其最高值也可能是一个在较小温度范围内上下起伏的最高温度值区域。例如，150、149、150、149.5，则采用中位值进行时间定位。较小温度范围可以事先设定。所述中位值是将最高温度值区域内的数据从小到大或从大到小排列，奇数个数的取中间的温度值作为最高温度值，偶数个数的话取中间两个数的最大值作为最高温度值，并以此定位时间序列的时间点位置。当然最高温度也可以仅是一个单值，而不是通过中位值在最高温度值区域中确定的。

在一个可选实施例中，步骤S6中，将三角预警块的长度与修正系数相乘，得到修正后的三角预警块的尺寸信息。其中，修正系数的计算涉及同列上下两行热电偶，设三角预警块区域中同列上行热电偶的纵向坐标为Yu，三角预警块区域中同列下行热电偶的纵向坐标为Yd；当前的拉坯速度为V(m/min)。三角预警块区域中同列上行热电偶的最高温度点时刻为UMaxPoint，三角预警块区域中同列下行热电偶的最高温度点产生时刻为DMaxPoint；

则修正系数

其中，HotPointV为热点(粘结块撕裂口)运动速度。

其中，三角预警块区域中同列上行、下行是指在三角预警块的区域中选取在同一列的测温点。上行是指发生粘结预警的两行中的上面那一行，下行是指发生粘结预警的两行中的下面那一行。

在一个可选实施例中，所述连铸粘结漏钢多级风险控制方法适用于板坯，方坯，圆坯，异型坯以及薄板坯，CSP(紧凑式热带生产线)，ESP(薄板坯连铸连轧)。

在一个可选实施例中，对于高风险状态，撕裂口的愈合时间是以保证结晶器出口铸坯厚度具有至少10mm为条件的。其中，，铸坯的厚度与时间具有平方根关系，根据期望的铸坯厚度即可确定所需的铸坯厚度期望时间W₁，而根据铸坯运动速度和三角预警块下端位置与结晶器下口之间的距离，可以计算出三角预警块运动到结晶器下口所消耗的运动出结晶器时间W₂。

因此，为保证铸坯厚度在结晶器出口至少有10mm，以铸坯厚度期望时间W₁与W₂的差值作为停机并停留的时间。

在一个可选实施例中，对于中风险状态，铸坯的厚度与时间具有平方根关系，根据期望的铸坯厚度即可确定所需的铸坯厚度期望时间W₁，因此，为保证铸坯厚度在结晶器出口至少有10mm，根据铸坯厚度期望时间W₁以及三角预警块下端位置距离结晶器出口的距离D，确定中风险状态降速后的速度V_中应小于等于D/W₁。

在一个可选实施例中，设置测温点的临近行之间的距离不小于100mm。

本发明还提供一种连铸粘结漏钢多级风险控制装置。其测温点设置与多级风险控制方法是相同的，在此不再赘述。如图10所示，多级风险控制装置10包括粘结预警状态获取模块11、粘结预警判断模块12、三角预警块的尺寸计算模块13、三角预警块尺寸修正模块14。

其中，粘结预警状态获取模块11采用基于温度矩阵的模式识别方法分别计算每行热电偶的粘结预警状态，得到这三行热电偶的粘结预警状态。

其中，采用基于温度矩阵的模式识别方法分别计算每行热电偶的粘结预警状态，其中，每一行的热电偶的粘结预警状态是根据该行热电偶在时间序列上的温度值构成二维温度矩阵，并结合温度的上升转下降模式和非上升转下降模式，将上升转下降模式的温度上升起点和非上升转下降模式的温度点、上升转下降模式的最高温度点、上升转下降模式的其他温度点进行模式处理为三个不同的值，从而获取等值特征轮廓，并判断等值特征轮廓的形状是否构成三角形的三角预警块，根据三角预警块在时间序列上和/或沿浇注断面宽度方向上是否发生扩展判断是否作出粘结预警，从而分别得到三行热电偶的粘结预警状态。

其中，粘结预警判断模块12用于进行如下预警判断：

S21，如果三行热电偶均未产生粘结预警，则转至S7，否则S22。

S22，如果三行全部预警，则判定为高风险状态S100，进行预警停机S101并转至S7，否则S3。

S3，三角预警块的尺寸计算模块13分别计算产生粘结预警的行对应的三角预警块的尺寸信息，三角预警块的尺寸信息包括三角预警块的宽度和长度，其中以浇注断面宽度方向作为三角预警块的宽度方向，以时间序列方向作为三角预警块的长度方向。

S4，如果有任意一行的三角预警块已经扩展到角部区域，则判定为高风险状态S100，执行预警停机S101，并转至S7，否则继续S5。所述角部区域是指结晶器的内角，例如外弧与两个窄边之间的夹角，内弧与两个窄边之间的夹角。三角预警块扩展到角部区域是高风险状态，因为由于角部区域铸坯凝固层较厚，铸坯温度低，加之铸坯摩擦力的急剧增大，导致粘结块与铸坯之间分离困难，因此脱模难度更大，容易导致漏钢的发生。

如图3所示，三角预警块已经扩展到角部区域，属于高风险状态。

S5，判断是否是单行预警，如果只有一行预警，根据预警行所在行号进行判断：

S51，若是第3行预警，则直接进入高风险状态S100，执行预警停机S101，转至S7，否则S52。

S52，若是第2行预警，则直接进入中风险状态S300，预警并降低拉速S301，转至S7，否则就是第1行预警，则直接进入低风险状态S200，保持拉速不变S201，转至S7，否则S6。

S6，如果为其中两行发生预警，则三角预警块尺寸修正模块14根据预警的上下行信息，计算修正系数，对这两行的三角预警块的长度信息都进行修正，并根据修正后的三角预警块的尺寸来进行判断。

其中，如图4所示，S61，如果任一三角预警块最下端进入第3行位置以下，则判定为高风险状态，停机转至S7，否则S62；

如图5所示，S62，如果任一三角预警块最下端进入第2，3行以及第2，3行之间，则判定为中风险状态S300，预警并降低拉速S301，转至S7。否则，其它情况则判定为低风险状态S200，保持拉速不变S201，转至S7，例如，如图6所示，两个三角预警块的最下端位置都在第1、2行之间，就属于低风险状态。

S7，结束本周期预警。

进一步地，如图11所示，粘结预警状态获取模块11还包括温度获取单元111、模式矩阵形成单元112、等值特征轮廓识别单元113、粘接判断单元114。

其中，温度获取单元111，用于在铸坯运动过程中，获取每个测温点在时间序列上的温度值，形成以测温点的坐标以及时间序列为维度的二维温度矩阵，其中，沿浇注断面宽度方向在结晶器上设置有用于实时监测结晶器的温度变化的单排测温点，其中，可以通过在结晶器上埋设热电偶来监测测温点的温度，或者通过红外测温仪来监测测温点的温度；

模式矩阵形成单元112，用于对二维温度矩阵的温度值进行模式处理，形成模式矩阵，其中，对于每一测温点对应的时间序列的温度值，若温度为上升转下降模式，则将温度开始上升时刻的温度值转换为a，将最高温度转换为b，其他温度值转换为c；对于非上升转下降模式，则温度转换为a；

等值特征轮廓识别单元113，用于识别模式矩阵数据获取等值特征轮廓；

粘接判断单元114，用于判断所述等值特征轮廓的形状是否构成三角预警块，且随着时间序列，三角预警块在横向和/或纵向是否发生扩展，若发生扩展，则判断发生粘结，若不发生扩展，则判断不发生粘结，其中，所述三角预警块的一个角部朝向铸坯运动的方向，所述一个角部的两条边上的数值为b，内部的数值为c，所述横向是指沿浇注断面宽度方向，所述纵向是指时间序列的方向。

二维温度矩阵生成单元115，用以生成如下所示的二维温度矩阵。

其中，n为所设置的测温点总数；

i表示第i+1个测温点；

j表示第j个时刻；

Ti_j表示第i+1个测温点在第j时刻的温度值；

m为该时间序列包含的时刻数。

此外，还包括温度云图生成模块116，用于根据所述二维温度矩阵的温度值与不同颜色对应，从而将二维温度矩阵可视化为温度云图。

此外，还包括数据拟合单元117，用于采用多项式拟合的方式来扩展测温点在沿浇注断面宽度方向上的温度数据。

此外，最高温度确定单元118，用于确定上升转下降模式的最高温度。在上升转下降模式的最高温度可以是在预设温度范围内上下波动的最高温度值区域，并且，采用中位值作为最高温度值并定位最高温度值所对应的在时间序列的位置。当然最高温度也可以仅是一个单值，而不是通过中位值在最高温度值区域中确定的。

此外，还包括修正系数确定单元119，用于将三角预警块的长度与修正系数相乘，得到修正后的三角预警块的尺寸信息。其中，修正系数的计算涉及同列上下两行热电偶，设三角预警块区域中同列上行热电偶的纵向坐标为Yu，三角预警块区域中同列下行热电偶的纵向坐标为Yd；当前的拉坯速度为V(m/min)。三角预警块区域中同列上行热电偶的最高温度点时刻为UMaxPoint，三角预警块区域中同列下行热电偶的最高温度点产生时刻为DMaxPoint；

则修正系数

其中，HotPointV为热点(粘结块撕裂口)运动速度。

此外，还包括停机时间确定单元120，用于对于高风险状态，撕裂口的愈合时间是以保证结晶器出口铸坯厚度具有至少10mm为条件的。其中，，铸坯的厚度与时间具有平方根关系，根据期望的铸坯厚度即可确定所需的铸坯厚度期望时间W₁，而根据铸坯运动速度和三角预警块下端位置与结晶器下口之间的距离，可以计算出三角预警块运动到结晶器下口所消耗的运动出结晶器时间W₂。

因此，为保证铸坯厚度在结晶器出口至少有10mm，以铸坯厚度期望时间W₁与W₂的差值作为停机并停留的时间。

此外，还包括降速确定单元121，用于对于中风险状态，铸坯的厚度与时间具有平方根关系，根据期望的铸坯厚度即可确定所需的铸坯厚度期望时间W₁，因此，为保证铸坯厚度在结晶器出口至少有10mm，根据铸坯厚度期望时间W₁以及三角预警块下端位置距离结晶器出口的距离D，确定中风险状态降速后的速度V_中应小于等于D/W₁。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种连铸粘结漏钢多级风险控制方法，其特征在于，沿铸坯运动方向依次设置有沿浇注断面宽度方向布置的监测结晶器的温度的第1、2、3行测温点，多级风险控制方法包括如下步骤：

分别计算每行测温点的粘结预警状态，其中，每一行的测温点的粘结预警状态是根据该行测温点在时间序列上的温度值构成二维温度矩阵，并结合温度的上升转下降模式和非上升转下降模式，将上升转下降模式的温度上升起点和非上升转下降模式的温度点、上升转下降模式的最高温度点、上升转下降模式的其他温度点进行模式处理为三个不同的值，从而获取等值特征轮廓，并判断等值特征轮廓的形状是否构成三角形的三角预警块，根据三角预警块在时间序列上和/或沿浇注断面宽度方向上是否发生扩展判断是否作出粘结预警，从而分别得到三行测温点的粘结预警状态；

如果三行均未产生粘结预警，则结束判断，否则继续执行；

如果三行全部作出粘结预警，则判定为高风险状态，并结束判断，否则继续执行；

分别计算产生粘结预警的行对应的三角预警块的尺寸信息，三角预警块的尺寸信息包括三角预警块的宽度和长度，其中以浇注断面宽度方向作为三角预警块的宽度方向，以时间序列方向作为三角预警块的长度方向，如果有任意一行的三角预警块扩展到结晶器的角部区域，则判定为高风险状态，并结束判断，否则继续执行；

判断是否是单行预警，并根据预警所在行号进行判断，否则继续执行：若是第3行预警，则为高风险状态，结束判断；若是第2行预警，则为中风险状态，结束判断，若是第1行预警，则为低风险状态，结束判断；

如果为其中两行发生预警，则根据所述两行的信息计算修正系数，对这两行的三角预警块的长度信息进行修正，并根据修正后的三角预警块的尺寸来进行判断：如果任一三角预警块最下端进入第3行位置以下，则判定为高风险状态，并结束判断；否则，如果任一三角预警块最下端进入第2，3行以及第2，3行之间，则判定为中风险状态，结束判断，否则，判定为低风险状态，结束判断。

2.如权利要求1所述的连铸粘结漏钢多级风险控制方法，其特征在于，

对于高风险状态，预警并降低拉速到0拉速，待粘结撕裂口愈合，继续进行拉坯操作；

对于中风险状态，预警并降低到预设的拉速；

对于低风险状态，保持拉速不变。

3.如权利要求1所述的连铸粘结漏钢多级风险控制方法，其特征在于，

对于每一行测温点，基于温度矩阵的模式识别方法计算该行测温点的粘结预警状态，包括如下步骤：

步骤S11，在铸坯运动过程中，获取每个测温点在时间序列上的温度值，形成以测温点的坐标以及时间序列为维度的二维温度矩阵；

步骤S13，对所述二维温度矩阵的温度值进行模式处理，形成模式矩阵，所述模式处理是指对于每一测温点对应的时间序列的温度值，若温度为上升转下降模式，则将温度开始上升时刻的温度值转换为a，将最高温度转换为b，其他温度值转换为c；对于非上升转下降模式，则温度转换为a；

步骤S15，识别模式矩阵的数据获取等值特征轮廓，判断所述等值特征轮廓的形状是否构成三角预警块，且随着时间序列，三角预警块在横向和/或纵向是否发生扩展，若发生扩展，则判断发生粘结，若不发生扩展，则判断不发生粘结，其中，所述三角预警块的一个角部朝向铸坯运动的方向，所述一个角部的两条边上的数值为b，内部的数值为c，所述横向是指沿浇注断面宽度方向，所述纵向是指时间序列的方向。

4.根据权利要求1所述的连铸粘结漏钢多级风险控制方法，其特征在于，修正三角预警块的尺寸信息的方法是：

将三角预警块的长度与修正系数相乘，得到修正后的三角预警块的尺寸信息，修正系数的公式如下：

修正系数

其中，三角预警块区域中同列上行测温点的沿铸坯运动的坐标为Yu；

三角预警块区域中同列下行测温点的沿铸坯运动的坐标为Yd；

当前的拉坯速度为V；

三角预警块区域中同列上行测温点的最高温度点时刻为UMaxPoint；

三角预警块区域中同列下行测温点的最高温度点产生时刻为DMaxPoint；

其中，HotPointV为粘结撕裂口运动速度。

5.根据权利要求1所述的连铸粘结漏钢多级风险控制方法，其特征在于，

对于高风险状态，粘结撕裂口的愈合时间是以保证结晶器出口铸坯厚度至少为10mm为条件的，其中，根据铸坯的厚度与时间呈平方根关系确定所需的铸坯厚度期望时间W₁，而根据铸坯运动速度、三角预警块下端位置与结晶器下口之间的距离，计算出三角预警块运动到结晶器下口所消耗的运动出结晶器时间W₂，粘结撕裂口愈合的时间应大于等于铸坯厚度期望时间W₁与W₂的差值。

6.根据权利要求2所述的连铸粘结漏钢多级风险控制方法，其特征在于，采用多项式拟合的方式来扩展测温点在沿浇注断面宽度方向上的温度数据。

7.根据权利要求1所述的连铸粘结漏钢多级风险控制方法，其特征在于，通过热电偶或红外测温仪来监测测温点的温度。

8.根据权利要求2所述的连铸粘结漏钢多级风险控制方法，其特征在于，上升转下降模式的最高温度是在预设温度范围内上下波动的最高温度值区域，并且，采用中位值作为最高温度值并定位最高温度值所对应的在时间序列的位置。

9.根据权利要求1所述的连铸粘结漏钢多级风险控制方法，其特征在于，所述连铸粘结漏钢多级风险控制方法适用于板坯、方坯、圆坯、异型坯以及薄板坯、CSP、ESP。

10.一种连铸粘结漏钢多级风险控制装置，其特征在于，沿铸坯运动方向依次设置有沿浇注断面宽度方向布置的监测结晶器的温度的第1、2、3行测温点，多级风险控制装置包括：

粘结预警状态获取模块，分别计算每行测温点的粘结预警状态，其中，每一行的测温点的粘结预警状态是根据该行测温点在时间序列上的温度值构成二维温度矩阵，并结合温度的上升转下降模式和非上升转下降模式，将上升转下降模式的温度上升起点和非上升转下降模式的温度点、上升转下降模式的最高温度点、上升转下降模式的其他温度点进行模式处理为三个不同的值，从而获取等值特征轮廓，并判断等值特征轮廓的形状是否构成三角形的三角预警块，根据三角预警块在时间序列上和/或沿浇注断面宽度方向上是否发生扩展判断是否作出粘结预警，从而分别得到三行测温点的粘结预警状态；

粘结预警判断模块，用于进行如下预警判断：

如果三行测温点均未产生粘结预警，则结束判断，否则继续执行；

如果三行全部作出粘结预警，则判定为高风险状态，并结束判断，否则继续执行；

分别计算产生粘结预警的行对应的三角预警块的尺寸信息，三角预警块的尺寸信息包括三角预警块的宽度和长度，其中以浇注断面宽度方向作为三角预警块的宽度方向，以时间序列方向作为三角预警块的长度方向，如果有任意一行的三角预警块扩展到结晶器的角部区域，则判定为高风险状态，并结束判断，否则继续执行；

判断是否是单行预警，并根据预警所在行号进行判断，否则继续执行：若是第3行预警，则为高风险状态，结束判断；若是第2行预警，则为中风险状态，结束判断，若是第1行预警，则为低风险状态，结束判断；

如果为其中两行发生预警，则根据所述两行的信息计算修正系数，对这两行的三角预警块的长度信息进行修正，并根据修正后的三角预警块的尺寸来进行判断：如果任一三角预警块最下端进入第3行位置以下，则判定为高风险状态，并结束判断；否则，如果任一三角预警块最下端进入第2，3行以及第2，3行之间，则判定为中风险状态，结束判断，否则，判定为低风险状态，结束判断；

三角预警块的尺寸计算模块，用于分别计算产生粘结预警的行对应的三角预警块的尺寸信息；

三角预警块尺寸修正模块，用于将三角预警块的长度与修正系数相乘，得到修正后的三角预警块的尺寸信息，修正系数的公式如下：

修正系数

其中，三角预警块区域中同列上行测温点的沿铸坯运动的坐标为Yu；

三角预警块区域中同列下行测温点的沿铸坯运动的坐标为Yd；

当前的拉坯速度为V；

三角预警块区域中同列上行测温点的最高温度点时刻为UMaxPoint；

三角预警块区域中同列下行测温点的最高温度点产生时刻为DMaxPoint；

其中，HotPointV为粘结撕裂口运动速度。

Images