CN110883332A - 一种在线检测水口堵塞的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在线检测水口堵塞的方法及系统，属于自动化领域。所述系统包括：中包液位控制装置、塞棒控制装置、结晶器液位控制装置、铸流PLC、计算机。步骤为：在连铸生产拉速稳定状态下，测量t₀时刻拉速v₀，结晶器液位高度，中包液位，塞棒高度；经过一段时间Δt×n，在生产拉速稳定时刻，测量拉速v_n，结晶器液位高度，中包液位，塞棒高度；由于拉速稳定v₀＝v_n，并控制h_{mold_0}＝h_{mold_n}，h_{tundish_0}＝h_{tundish_n}，通过对比h_{stopper_0}与h_{stopper_n}‑Δh的关系，判定水口是否堵塞。本发明在不影响生产的条件下在线检测水口堵塞与否，为及时更换水口提供依据。

Description

一种在线检测水口堵塞的方法及系统

技术领域

本发明属于自动化领域，涉及一种在线检测水口堵塞的方法及系统。

背景技术

连铸用耐火材料的技术进步对连铸比的快速提高起到了推动作用。长水口、整体塞棒、浸入式水口作为连铸用三种关键功能耐火材料，其质量好坏直接关系到连铸工艺的顺行和产品质量。浸入式水口的影响尤为明显。浸入式水口是钢水从中间包流入结晶器的导流管，使用浸入式水口可防止钢水二次氧化，控制钢水的流动状态和注入速度，促进夹杂物上浮，防止保护渣和非金属夹杂物卷入钢水等。随着连铸工艺的改进和浸入式水口用耐火材料的开发，浸入式水口的使用寿命有所延长，但是在浇铸过程中时而发生的水口结瘤或堵塞现象--直是困扰连铸工序的一个难题。水口结瘤或堵塞不仅降低了连铸机的生产效率，而且也是引起钢铁产品产生缺陷的主要原因之一。

经多年研究，水口堵塞的机理可以归纳为：

(1)冶金因素。浇铸钢种的清洁度及脱氧情况，各工艺环节产生的Al₂O₃危害最大；

(2)材料因素。制作水口选用的材料类型、第二相物质(SiO₂，Na₂O，K₂O，Fe₂O₃等)和碳含量；

(3)水力学因素。水口形状及内壁粗糙度、钢水流场和流速；

(4)热因素。钢水温度及其均匀性、钢包和中间包及其水口的预热状态。

水口堵塞后，为了保持相同的通钢量，塞棒形成上升，容易引起结晶器内钢水液位波动过大，发生卷渣、甚至漏钢；另一方面，水口堵塞后导致结晶器内钢液流场不均匀、不对称，影响铸坯质量。

目前生产中，针对水口堵塞，通常采用查看塞棒上涨距离的方法，但是由于拉速变化、结晶器液位高度不同、中包液位高度变化及工人经验的影响，无法准确判定水口是否堵塞。因此本发明提供一种基于在线生产数据计算，可以精确判断水口是否发生堵塞，为生产中及时更换水口提供依据。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种在线检测水口堵塞的方法及系统。在稳定生产过程中，通过计算机控制拉速、结晶器液位、中包液位高度、塞棒高度，并计算各量之间的关系，进而判定水口是否堵塞。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种在线检测水口堵塞的系统，包括中包液位控制装置、塞棒控制装置、结晶器液位控制装置、铸流PLC和计算机；

所述中包液位控制装置、塞棒控制装置、结晶器液位控制装置和铸流PLC分别与计算机连接；

计算机用于和中包液位控制装置、塞棒控制装置、结晶器液位控制装置、铸流PLC进行通信采集数据，并执行运算判定水口是否堵塞。

基于所述系统的在线检测水口堵塞的方法，该方法包括以下步骤：

(1)在连铸生产拉速稳定状态下，测量t₀时刻拉速v₀，结晶器液位高度h_{mold_0}，中包液位h_{tundish_0}，塞棒高度h_{stopper_0}；

(2)经过一段时间Δt×n，在生产拉速稳定的t_n时刻，测量拉速v_n，结晶器液位高度h_{mold_n}，中包液位h_{tundish_n}，塞棒高度h_{stopper_n}；n为正整数；

(3)由于拉速稳定v₀＝v_n，并控制h_{mold_0}＝h_{mold_n}，h_{tundish_0}＝h_{tundish_n}，通过对比h_{stopper_0}与h_{stopper_n}-Δh的关系，判定水口是否堵塞；

(4)通过对比h_{stopper_0}与h_{stopper_n}-Δh的关系，判定水口是否堵塞；

(5)若水口未堵塞，转步骤(2)；

(6)若水口堵塞，更换水口，并由人工决定是否继续生产。

可选的，所述v₀、h_{mold_0}、h_{tundish_0}、h_{stopper_0}、v_n、h_{mold_n}、h_{tundish_n}、h_{stopper_n}数据均在线自动采集，其中，v₀、v_n从铸流PLC获得，h_{mold_0}、h_{mold_n}从结晶器液位控制装置获得，h_{tundish_0}、h_{tundish_n}从中包液位控制装置获得，h_{stopper_0}、h_{stopper_n}从塞棒控制装置获得。

可选的，所述时间Δt根据不同连铸机水口堵塞发生频率设定，取5-15min，具体为10min。

可选的，所述Δh的作用是为消除测量的误差及液位波动对判断准确性的干扰，根据不同塞棒的形状，Δh不同，取1-3mm，具体为2mm。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明执行过程流程图；

图2为本发明控制系统连接图；

图3为系统装置示意图；

图4为水口堵塞部位示意图；

图5为系统原理图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

针对本发明对应系统，如图1～图5，钢液流通区域入口为可通过调节塞棒高度控制钢液入口大小的环缝，若钢液入口处发生堵塞，为保持相同的通钢量，系统必须提升塞棒高度以扩大环缝间隙，由此，可根据塞棒高度的变化判定水口是否发生堵塞。

本发明实施步骤：

1、连铸开浇达到稳定拉速后，启动判定程序；

2、测量t₀时刻拉速v₀，结晶器液位高度h_{mold_0}，中包液位h_{tundish_0}，塞棒高度h_{stopper_0}；

3、间隔一定时间Δt×1达到t₁＝t₀+Δt×1时刻，通过计算机控制调整拉速、结晶器液位高度、中包液位高度，使得v₁＝v₀，h_{mold_1}＝h_{mold_0}，h_{tundish_1}＝h_{tundish_0}，测量此时塞棒高度h_{stopper_1}；

4、通过对比h_{stopper_0}与h_{stopper_1}-Δh的关系，判定水口是否堵塞。

5、若水口未堵塞，转步骤2。

6、若水口堵塞，更换水口，并由人工决定是否继续生产。

以方坯连铸机的实施为例，生产参数：

钢种：HRB400

中包温度：1538℃

断面：160mm×160mm

拉坯速度：2.7m/min

本例中：Δt＝10min；Δh＝2mm

生产稳定t₀时刻测量拉速v₀＝2.7m/min，结晶器液位高度h_{mold_0}＝798mm，中包液位h_{tundish_0}＝801mm，塞棒高度h_{stopper_0}＝1289mm；

生产稳定t₁时刻测量拉速v₁＝2.7m/min，结晶器液位高度h_{mold_1}＝798mm，中包液位h_{tundish_1}＝801m，塞棒高度h_{stopper_1}＝1289mm；1289>1289-2，水口未发生堵塞。

生产稳定t₂时刻测量拉速v₂＝2.7m/min，结晶器液位高度h_{mold_2}＝798mm，中包液位h_{tundish_2}＝801mm，塞棒高度h_{stopper_2}＝1289mm；1289>1289-2，水口未发生堵塞。

生产稳定t₈时刻测量拉速v₈＝2.7m/min，结晶器液位高度h_{mold_8}＝798mm，中包液位h_{tundish_8}＝801mm，塞棒高度h_{stopper_8}＝1293mm；1289<1293-2，水口发生堵塞。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种在线检测水口堵塞的系统，其特征在于：包括中包液位控制装置、塞棒控制装置、结晶器液位控制装置、铸流PLC和计算机；

所述中包液位控制装置、塞棒控制装置、结晶器液位控制装置和铸流PLC分别与计算机连接；

计算机用于和中包液位控制装置、塞棒控制装置、结晶器液位控制装置、铸流PLC进行通信采集数据，并执行运算判定水口是否堵塞。

2.基于权利要求1所述系统的在线检测水口堵塞的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

(1)在连铸生产拉速稳定状态下，测量t₀时刻拉速v₀，结晶器液位高度h_{mold_0}，中包液位h_{tundish_0}，塞棒高度h_{stopper_0}；

(2)经过一段时间Δt×n，在生产拉速稳定的t_n时刻，测量拉速v_n，结晶器液位高度h_{mold_n}，中包液位h_{tundish_n}，塞棒高度h_{stopper_n}；n为正整数；

(3)由于拉速稳定v₀＝v_n，并控制h_{mold_0}＝h_{mold_n}，h_{tundish_0}＝h_{tundish_n}，通过对比h_{stopper_0}与h_{stopper_n}-Δh的关系，判定水口是否堵塞；

(4)通过对比h_{stopper_0}与h_{stopper_n}-Δh的关系，判定水口是否堵塞；

(5)若水口未堵塞，转步骤(2)；

(6)若水口堵塞，更换水口，并由人工决定是否继续生产。

3.根据权利要求2所述的在线检测水口堵塞的方法，其特征在于：所述v₀、h_{mold_0}、h_{tundish_0}、h_{stopper_0}、v_n、h_{mold_n}、h_{tundish_n}、h_{stopper_n}数据均在线自动采集，其中，v₀、v_n从铸流PLC获得，h_{mold_0}、h_{mold_n}从结晶器液位控制装置获得，h_{tundish_0}、h_{tundish_n}从中包液位控制装置获得，h_{stopper_0}、h_{stopper_n}从塞棒控制装置获得。

4.根据权利要求2所述的在线检测水口堵塞的方法，其特征在于：所述时间Δt根据不同连铸机水口堵塞发生频率设定，取5-15min，具体为10min。

5.根据权利要求2所述的在线检测水口堵塞的方法，其特征在于：所述Δh的作用是为消除测量的误差及液位波动对判断准确性的干扰，根据不同塞棒的形状，Δh不同，取1-3mm，具体为2mm。

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