CN111185583B

CN111185583B - 一种连铸浸入式水口堵塞的处理方法和处理装置

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Publication number: CN111185583B
Application number: CN202010089397.1A
Authority: CN
Inventors: 罗衍昭; 季晨曦; 何文远; 关顺宽; 杨晓山; 王胜东; 杨敬铭; 王宝动; 杨春宝; 曾智; 李海波; 安泽秋; 赵长亮
Original assignee: Shougang Group Co Ltd
Current assignee: Shougang Group Co Ltd
Priority date: 2020-02-12
Filing date: 2020-02-12
Publication date: 2021-11-19
Anticipated expiration: 2040-02-12
Also published as: CN111185583A

Abstract

本发明公开了一种连铸浸入式水口堵塞的处理方法，包括：在连铸中间包的浇注过程中，通过传感器实时获取塞棒的棒位数据；通过控制器根据棒位数据，持续计算塞棒的上涨速率；当上涨速率大于预设速率值，且持续时间超过预设时间段时，控制器确认浸入式水口发生堵塞；当确认浸入式水口发生堵塞时，通过控制器控制浸入式水口的管控系统采取预设处理方法对浸入式水口进行处理。根据上涨速率进行判断，能够使控制器在塞棒上升到最高位以前，更早、更快的判断出水口已经堵塞严重，并在第一时间采取相应的措施，避免在水口严重堵塞持续一段时间之后才进行处理，从而提高了铸坯的整体质量。

Description

一种连铸浸入式水口堵塞的处理方法和处理装置

技术领域

本申请涉及钢铁连铸技术领域，尤其涉及一种连铸浸入式水口堵塞的处理方法和处理装置。

背景技术

浸入式水口是是连续铸钢设备中安装在中间包的罐底并插入连铸结晶器的钢液面以下的浇注用耐火套管。浸入式水口的主要功能是防止中间罐注流的二次氧化和钢水飞溅，浸入式水口的性能和使用行为直接影响连铸效率和铸坯质量。在实际使用过程中，浸入式水口经常出现堵塞，导致连铸拉速降低，结晶器卷渣，甚至导致浇注中断，影响正常生产节奏。而塞棒是连铸过程中重要的控流元件之一，通过升降控制浸入式水口的开度，从而控制钢水从中间包到结晶器的流量大小。传统的监控水口堵塞的方法是：当浸入式水口出现一定程度堵塞时，通常提高塞棒的棒位，以保证结晶器内钢水的通钢量；当塞棒的棒位提高到最大值时，说明当前水口堵塞严重，必须进行换水口操作，而塞棒是否达到最高棒位是通过观察法进行确认的。换水口操作为降低拉速，操作工人安装新烘烤后水口，再提升拉速至正常水平。传统的根据观察法判断塞棒提升到最大棒位值的方法并不能及时的发现水口已经堵塞，从而导致在塞棒达到最高位以前，已经在较严重的堵塞状态下进行了一段时间的非正常浇注，使铸坯质量下降。故而，亟需一种更为精确的判断水口是否堵塞并进行处理的方法。

发明内容

本发明提供了一种连铸浸入式水口堵塞的处理方法，以解决或者部分解决现有的根据塞棒棒位是否达到最高值的判断方法不能及时发现水口堵塞严重，导致铸坯质量下降的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种连铸浸入式水口堵塞的处理方法，包括：

在连铸中间包的浇注过程中，通过传感器实时获取塞棒的棒位数据；

通过控制器根据棒位数据，持续计算塞棒的上涨速率；

当上涨速率大于预设速率值，且持续时间超过预设时间段时，控制器确认浸入式水口发生堵塞；

当确认浸入式水口发生堵塞时，通过控制器控制浸入式水口的管控系统采取预设处理方法对浸入式水口进行处理。

可选的，控制器根据棒位数据，实时计算塞棒的上涨速率，具体包括：

在当前炉次开始浇注N分钟以后，按照预设时间间隔，持续提取当前时刻的棒位数据P₁和N分钟之前的棒位数据P_N前；

持续计算当前炉次在N分钟内的上涨速率V＝(P₁-P_N前)/N。

可选的，预设速率值的取值范围为0.50mm/min～1.0mm/min。

可选的，预设时间段的取值范围为1分钟～10分钟。

可选的，预设处理方法包括提高吹氩量，和/或更换所述浸入式水口。

本发明还提供了一种连铸浸入式水口堵塞的处理装置，包括：获取模块，用于在连铸中间包的浇注过程中，通过传感器实时获取塞棒的棒位数据；

计算模块，用于通过控制器根据棒位数据，持续计算塞棒的上涨速率；

确认模块，用于当上涨速率大于预设速率值，且持续时间超过预设时间段时，控制器确认浸入式水口发生堵塞；

执行模块，用于当确认浸入式水口发生堵塞时，通过控制器控制浸入式水口的管控系统采取预设处理方法对浸入式水口进行处理。

进一步的，计算模块具体用于：

持续计算当前炉次在N分钟内的上涨速率V＝(P₁-P_N前)/N。本发明还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现上述技术方案中的处理方法的步骤。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述技术方案中的处理方法的步骤。

通过本发明的一个或者多个技术方案，本发明具有以下有益效果或者优点：

本发明提供了一种实时计算塞棒的上涨速率，通过控制器根据上涨速率是否超过某一临界值并保持预设时间段，判断当前炉次的浸入式水口出现了严重堵塞，并在确认其出现了严重堵塞时，采取相应的手段进行处理的方法。与原先通过观察法，即当塞棒到达最高棒位时确认水口堵塞的方案相比，根据上涨速率进行判断，能够在塞棒上升到最高位以前，更早、更快的判断出水口已经堵塞严重，可第一时间进行处理，避免在水口严重堵塞持续一段时间之后才进行换水口操作，从而减少了因为水口堵塞导致质量不合的铸坯的量，提高了铸坯的整体质量。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本发明一个实施例的连铸浸入式水口堵塞的处理方法流程图；

图2示出了根据本发明一个实施例的连铸浸入式水口堵塞的分析装置的示意图。

具体实施方式

为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。

水口堵塞从堵塞物在钢水中的停留状态分为两种类型，一种情况是堵塞物脱落，堵塞物容易被冲下，大量钢水随之涌出，将造成结晶器液面产生剧烈起伏，严重可能引发漏钢，水口粘附物也随之进入结晶器钢水中，恶化铸坯表面质量和内部质量。第二种情况为堵塞物基本停留在水口中，不容易被冲洗掉而造成水口钢液偏流，偏流会引起卷渣，冷轧薄板上的线状缺陷也与偏流有关。在浇注后期，严重的结晶器浸入式水口的堵塞会使钢水不能顺利浇注，影响生产的顺利进行。当发生水口堵塞的时候只能采取换水口的操作。

通过观察法判断塞棒是否在最高位，以此作为水口堵塞是否发生的判据，其存在如下的问题：塞棒棒位在升至最高时，水口通常已经严重堵塞一端时间，水口堵塞引起偏流会导致水口两侧通钢量差异，严重时可发生漏钢等安全事故；在浇铸后期未上涨至最大棒位值时，经常处于堵塞一定程度而进行浇铸，结晶器内流场紊乱，影响结晶器内弯月面卷渣，会导致生成的铸坯质量下降。

发明人研究发现，塞棒的提升速度可以作为堵塞程度的重要判据，造成塞棒上涨即塞棒持续上抬的直接原因是流入结晶器内的钢水逐渐减少，为满足结晶器钢水液位要求，塞棒逐步上涨。造成流入结晶器内的钢水逐渐减少的根本原因是高熔点夹杂物逐步附着在浸入式水口下部内壁(一侧或两侧)区域，部分附着物被钢水冲刷掉进入结晶器，导致结晶器液面控制曲线在相应点剧烈波动，随着夹杂物的越积越多，塞棒逐步上涨。当水口堵塞严重时，塞棒的上涨速度随之加快，因此有必要及时对现场塞棒上涨速度情况进行跟踪，保证结晶器内流场稳定，形成良好的双辊流动，提高铸坯的质量。

在一些可选的实施例中，为了对结晶器内钢水流场能够准确提前预判，发明人通过大量的生产研究，提出了一种根据塞棒棒位上涨速率判断水口堵塞程度的处理方法，具体如下：

一种连铸浸入式水口堵塞的处理方法，如图1所示，包括：

S1：在连铸中间包的浇注过程中，通过传感器实时获取塞棒的棒位数据；

S2：通过控制器根据棒位数据，持续计算塞棒的上涨速率；

S3：当上涨速率大于预设速率值，且持续时间超过预设时间段时，控制器确认浸入式水口发生堵塞；

S4：当确认浸入式水口发生堵塞时，通过控制器控制浸入式水口的管控系统采取预设处理方法对浸入式水口进行处理。

总的来说，在浇注过程中，实时记录塞棒的当前位置。随着浇铸的进行，水口会发生轻微堵塞，导致流入结晶器内钢水量减少，通过提高塞棒棒位可保证其在一定拉速下结晶器内钢水量，若塞棒上涨速度过快，可能与当前时刻水口发生严重堵塞有关。因此，根据传感器实时记录的塞棒棒位数据，实时计算塞棒的上涨速率，当上涨速率超过一定的临界值，并在该临界值以上保持一定时间后，说明此时水口已经发生了比较严重的堵塞现象，即可判断当前浇注炉次的浸入式水口发生堵塞，应及时采取相应的处理措施，如提高吹氩量疏通水口，或者更换水口等，并记录当前炉次在浇注时发生了堵水口的异常情况。

在生产过程中，使用连铸工序的一级系统，即基础自动化系统中的传感器实时采集塞棒的棒位数据，然后将棒位数据实时传输给二级系统，即过程控制计算机系统进行处理，具体来说，可以使用连铸二级系统中的可编程逻辑控制器PLC进行处理。在对实时采集的棒位数据进行处理时，PLC控制器可以实时计算，也可以按照预设时间间隔持续计算棒位上涨速率，并在确认出浸入式水口出现堵塞时，PLC控制器可以控制现场设备管控系统按照预设方法进行处理，例如：提高中间包上水口处的吹氩量；若提高吹氩量的效果欠佳，PLC可以通过作业区控制系统软件的图形界面向主控室操作人员下达换水口操作指令，通知作业人员进行处理；而对于配备有一键式浸入式水口更换系统的连铸工艺段，PLC可以向更换系统发出更换指令，更换系统进行水口更换的自动操作。

本实施例提供了一种实时计算塞棒的上涨速率，通过控制器根据上涨速率是否超过某一临界值并保持预设时间段，判断当前炉次的浸入式水口出现了严重堵塞，并在确认其出现了严重堵塞时，采取相应的手段进行处理的方法。与原先通过观察法，即当塞棒到达最高棒位时确认水口堵塞的方案相比，根据上涨速率进行判断，能够在塞棒上升到最高位以前，更早、更快的判断出水口已经堵塞严重，可第一时间进行处理，避免在水口严重堵塞持续一段时间之后才进行换水口操作，从而减少了因为水口堵塞导致质量不合的铸坯的量，提高了铸坯的整体质量。

计算塞棒在某一时间段中的上涨速率可以采用下述的方法，基于前述实施例相同的发明构思，在另一些可选的实施例中，S2：控制器根据棒位数据，实时计算塞棒的上涨速率，具体包括：

在当前炉次开始浇注N分钟以后，按照预设时间间隔，持续提取当前时刻的棒位数据P₁和N分钟之前的棒位数据P_N前；持续计算当前炉次在N分钟内的上涨速率V＝(P₁-P_N前)/N。在上述计算方法中的N可以根据实际需要进行选取，如3～10分钟，优选值为5分钟；以N＝5min为例进行说明，在当前炉次已浇注5min以后，持续提取当前时刻的塞棒的棒位数据P1和在当前时刻5min之前的棒位数据P_5前；由于传感器是实时记录的棒位数据并绘制棒位曲线，为了避免不必要的计算，降低控制器的工作量，在持续提取棒位数据时，可以按照0.5秒～10秒的时间间隔(具体时间间隔按需求确定)，提取当前时刻的棒位数据P1和与P1对应的5分钟之前的棒位数据P_5前；然后利用公式：V＝(P₁-P_5前)/5，求得一系列5min内塞棒的平均上涨变化速率，单位为mm/min。根据此公式确定解决结晶器内塞棒堵塞情况，以能够及时更换水口，保证结晶器内流场稳定，获得良好质量的铸坯。

可选的，预设速率值的取值范围为0.50mm/min～1.0mm/min；预设时间段的取值范围为1分钟～10分钟，优选为1分钟，2分钟，5分钟。

上述参数的确认是根据观察大量堵塞浇次情况分析，当塞棒上涨速度变化>0.50mm/min～1.0mm/min，且保持时间为1～10min，即可判断该炉次浸入式水口发生堵塞，应及时采取相应的措施。

以预设速率值0.50mm/min，预设时间段为1～2min为例进行说明，当计算得到的5分钟内的塞棒上涨速率V>0.50mm/min，且持续了1～2min，说明此时水口已经堵塞严重，可判断出当前炉次的水口发生堵塞，确定结晶器内流场发生变化，可以采取相应的措施(如：换水口，提高吹氩量等操作)减轻结晶器内流场的不对称流动。

接下来以具体实施数据进行说明，在一个可选的实施例中，将上述处理方案应用于超低碳钢的连铸工序，浇铸超低碳钢断面230mm×1400mm，拉速1.4m/min，采用超低碳钢保护渣，过热度控制在27℃，连浇7炉，在浇铸过程对塞棒棒位值进行监测，在浇铸第1炉时，记录塞棒棒位值为63mm，浇铸5min后塞棒棒位值为63.2mm，根据公式计算得V＝0.04mm/min，塞棒上涨速度<0.50mm/min，随着浇铸的进行，当浇铸到第5炉某时刻时，塞棒棒位为87mm，5min前塞棒位置84.3mm，根据公式计算得V＝0.54mm/min，塞棒上涨速度>0.50mm/min，并对其保持时间进行跟踪，发现塞棒仍然呈现上涨趋势，>0.50的持续时间超过了2min，因此可确定该炉次为发生水口堵塞，为保证结晶器内钢水流场稳定，对其进行换水口操作。可以发现，此方法操作简便，效果显著，可及时对浇铸水口堵塞进行确认而采取相应措施，提高铸坯质量。

总之，通过监控塞棒的上涨速率判断水口堵塞的方案具有较高的工艺应用价值，其操作简便，实现了定量化的根据现场塞棒变化速率确定水口堵塞情况。

基于前述实施例相同的发明构思，在另一些可选的实施例中，提供了一种连铸浸入式水口堵塞的处理装置，如图2所示，包括：

获取模块21，用于在连铸中间包的浇注过程中，通过传感器实时获取塞棒的棒位数据；

计算模块22，用于通过控制器根据棒位数据，持续计算塞棒的上涨速率；

确认模块23，用于当上涨速率大于预设速率值，且持续时间超过预设时间段时，控制器确认浸入式水口发生堵塞；

执行模块24，用于当确认浸入式水口发生堵塞时，通过控制器控制浸入式水口的管控系统采取预设处理方法对浸入式水口进行处理。进一步的，计算模块22，具体用于：

持续计算当前炉次在N分钟内的上涨速率V＝(P₁-P_N前)/N。

基于前述实施例相同的发明构思，本发明还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现前述实施例中的处理方法的步骤。

基于前述实施例相同的发明构思，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前述实施例中的处理方法的步骤。

通过本发明的一个或者多个实施例，本发明具有以下有益效果或者优点：

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通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申请范围的所有变更和修改。

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

Claims

1.一种连铸浸入式水口堵塞的处理方法，其特征在于，所述处理方法包括：

通过控制器根据所述棒位数据，持续计算塞棒的上涨速率；所述控制器为连铸二级系统中的可编程逻辑控制器PLC；

当所述上涨速率大于预设速率值，且持续时间超过预设时间段时，所述控制器确认所述浸入式水口发生堵塞；

当确认所述浸入式水口发生堵塞时，通过所述控制器控制所述浸入式水口的管控系统采取预设处理方法对所述浸入式水口进行处理。

2.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述控制器根据所述棒位数据，实时计算塞棒的上涨速率，具体包括：

持续计算当前炉次在N分钟内的上涨速率V＝(P₁-P_N前)/N。

3.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述预设速率值的取值范围为0.50mm/min～1.0mm/min。

4.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述预设时间段的取值范围为1分钟～10分钟。

5.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述预设处理方法包括提高吹氩量，和/或更换所述浸入式水口。

6.一种连铸浸入式水口堵塞的处理装置，其特征在于，所述处理装置包括：

获取模块，用于在连铸中间包的浇注过程中，通过传感器实时获取塞棒的棒位数据；

计算模块，用于通过控制器根据所述棒位数据，持续计算塞棒的上涨速率；所述控制器为连铸二级系统中的可编程逻辑控制器PLC；

确认模块，用于当所述上涨速率大于预设速率值，且持续时间超过预设时间段时，所述控制器确认所述浸入式水口发生堵塞；

执行模块，用于当确认所述浸入式水口发生堵塞时，通过所述控制器控制所述浸入式水口的管控系统采取预设处理方法对所述浸入式水口进行处理。

7.如权利要求6所述的处理装置，其特征在于，所述计算模块，具体用于：

持续计算当前炉次在N分钟内的上涨速率V＝(P₁-P_N前)/N。

8.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1-5中任一项所述处理方法的步骤。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现权利要求1-5中任一项所述处理方法的步骤。