CN114130978A - 一种连铸智慧集控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连铸智慧集控方法。包括以下步骤：步骤一：根据连铸所涉及的工艺流程，将连铸智慧集控分解为大包智慧集控单元、中包智慧集控单元、结晶器智慧集控单元、铸坯质量智慧集控单元、铸坯物流智慧集控单元；步骤二：根据各智慧集控单元，分别建立大包、中包、结晶器、铸坯质量、铸坯物流等智慧集控单元的智能化的工艺模型；步骤三：根据所述的智能化的工艺模型，基于智能传感器和智能机器人，实现各个单元智慧集控；步骤四：基于互联网、大数据、人工智能技术，结合激光视觉、视频监控、图像处理设备和技术，通过信息物理网络进行各个智慧集控单元耦合，实现连铸全流程一体化智慧集控。

Description

一种连铸智慧集控方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶金和智能制造技术领域，更具体地说，涉及一种连铸智慧集控方法。

背景技术

连铸作为一项把钢水直接浇注成型的先进技术，与传统模铸工艺相比，简化了生产工序，缩短了生产时间，提高了生产效率，节约了能源消耗，改善了劳动条件，在钢铁行业占据了主导地位。但是，连铸由于承接炼钢和轧钢工序，工艺流程复杂，生产节奏紧凑，现场环境恶劣，涉及冶金、材料等多种工艺模型和工艺参数的动态修正、现场设备的实时控制、生产管控的快速决策、控制执行的高效反馈。近年来，随着连铸技术的快速发展，高拉速连铸技术快速兴起，目前世界顶尖水平已达到拉速6m/min，在提高连铸产能的同时，也为连铸生产管控带来了巨大挑战。

因此，迫切需要基于信息技术和冶金和材料技术交叉理念，推动互联网、大数据、人工智能等技术在钢铁行业的应用，开发连铸智慧集控方法，打造连铸智慧集控中心，将传统现场管控模式升级为远程集中统一管控，实现生产资源和生产数据的统筹，实现对连铸的远程智能集中管控，达到自感知、自决策、自执行、自适应的智慧连铸，建设操作远程化、管控集中化、生产可视化、决策智能化的智慧连铸，改善作业环境，精简操作人员，实现减员增产，促进提质增效。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷与不足，本发明提供一种连铸智慧集控方法。

为达到上述目的，本发明连铸智慧集控方法，包括以下步骤：

步骤一：根据连铸所涉及的工艺流程，将连铸智慧集控分解为大包智慧集控单元、中包智慧集控单元、结晶器智慧集控单元、铸坯质量智慧集控单元、铸坯物流智慧集控单元；

步骤二：根据各智慧集控单元，分别建立大包、中包、结晶器、铸坯质量、铸坯物流等智慧集控单元的智能化的工艺模型；

步骤三：根据所述的智能化的工艺模型，基于智能传感器和智能机器人，实现各个单元智慧集控；

步骤四：基于互联网、大数据、人工智能技术，结合激光视觉、视频监控、图像处理设备和技术，通过信息物理网络进行各个智慧集控单元耦合，实现连铸全流程一体化智慧集控。

进一步地，所述的连铸为连续铸钢的简称，其主要工艺流程为将装有钢水的钢包运至钢包回转台，钢包回转台转动至浇注位置后，将钢水注入中间包，中间包再由水口将钢水分配至结晶器，经结晶器冷却凝固成型铸坯后，由振动装置与拉矫机共同作用将铸坯拉出，经二冷区、空冷区冷却后，切割成定尺长度的铸坯。

进一步地，所述的大包智慧集控单元，其大包即为钢包，其涉及的智能传感器主要包括重量传感器、振动传感器、温度传感器，其涉及的智能机器人主要包括自动测温取样机器人、自动滑动水口控制机器人、自动长水口控制机器人等，其智能化的工艺模型主要包括自动测温取样、自动称重、自动下渣检测等中的一种或多种。

进一步地，所述的中包智慧集控单元，其中包即为中间包，其涉及的智能传感器主要包括重量传感器、振动传感器、温度传感器，其涉及的智能机器人主要包括自动测温取样机器人、自动加渣机器人、自动更换水口机器人，其智能化的工艺模型主要包括自动测温取样、自动加渣、自动液位控制、自动更换水口、自动感应加热等中的一种或多种。

进一步地，所述的结晶器智慧集控单元，其涉及的智能传感器主要包括振动传感器、温度传感器，其涉及的智能机器人主要包括自动加保护渣机器人，其智能化的工艺模型主要包括自动加保护渣、自动吹氩、自动测量渣厚、自动控制液位、自动设备状态在线检测和诊断等中的一种或多种。

进一步地，所述的铸坯质量智慧集控单元，其智能传感器包括温度传感器，其智能化的工艺模型主要包括动态二冷配水、铸坯温度自动检测、铸坯自动定尺、铸坯表面质量检测系统等中的一种或多种。

进一步地，所述的铸坯物流智慧集控单元，其智能机器人包括自动喷号机器人、自动打标机器人、自动倾翻机器人，其智能化的工艺模型主要包括自动字符识别、自动铸坯跟踪、无人天车与智能库管等中的一种或多种。

进一步地，贯穿于连铸全流程的智能化工艺模型主要包括铸坯温度演变预报、铸坯组织性能预报、铸坯质量预报、铸坯智能跟踪等中的一种或多种，进行铸坯全生命周期质量管控。

进一步地，通过建立智能化的工艺模型，结合信息物理系统，基于单元智能应用和连铸智慧集控，实现生产设备远程运维、生产流程透明可视、生产管控智能决策，促进连铸全流程一体化智慧集控，提高生产质量，改善作业环境，精简操作人员，提高劳动效率。

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明可以通过连铸智慧集控方法，以智能传感器为基础，以智能机器人为手段，以智能化的工艺模型为依托，实现连铸全流程一体化智慧集控。以智能化的工艺模型为抓手，将信息技术与冶金和材料技术深度融合，通过连铸的远程智能集中管控，达到自感知、自决策、自执行、自适应的智慧连铸，通过连铸单元进入集控中心进行集中管控，融合贯通连铸区域的智能化技术，将工艺模型与互联网、大数据、人工智能等技术深度融合，显著提高生产质量、生产效率和生产安全，实现生产设备远程运维、生产流程透明可视、生产管控智能决策。

附图说明

图1为本发明的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述：

实施例1

本实施例的一种连铸智慧集控方法，具体为一种方坯连铸智慧集控方法，主要工艺设备为7机7流方坯连铸机，主要连铸工艺流程为钢水由钢包注入中间包，再分配至结晶器，经冷却凝固成型后将铸坯拉出，经二冷区、空冷区冷却后切割成连铸坯，涉及多种智能化的工艺模型，其步骤为：

步骤一：根据连铸所涉及的工艺流程，通过使用大量智能传感器，利用激光视觉、射频识别、激光定位、视频监控等设备和技术，建立连铸区域数字孪生三维模型，实现连铸区域远程可视化和控制精确化，将现场操作室远程统一至连铸智慧集控中心；

步骤二：在连铸智慧集控中心，以智能控制为主，以人工管控为辅，实现连铸生产现场无人化；

步骤三：在连铸智慧集控中心，自动或手动控制无人天车，将装有150吨钢水的钢包吊运至连铸平台上方的钢包回转台上，由钢包回转台将钢包移动至浇注位；

步骤三：在连铸生产现场，使用智能传感器和智能机器人，通过智能化的工艺模型，自动控制滑动水口、长水口、塞棒、侵入式水口等，实现连铸相关工艺流程控制自动化和操作无人化，钢水自动由长水口注入中间包，再由浸入式水口注入结晶器，基于上下游工序的生产状况，智能调整连铸拉速在3.0～6.0m/min波动；

步骤四：使用温度预报工艺模型和组织性能预报工艺模型，自动优化结晶器、二冷区、空冷区各种工艺参数，智能优化铸坯冷却过程；铸坯经二冷区、空冷区冷却后，通过火焰切割机将其切割成定尺长度12m或16m、150mm×150mm或160mm×160mm或165mm或 165mm断面的铸坯；

步骤五：切割后的铸坯，根据铸坯温度自动检测、铸坯自动定尺、铸坯表面质量检测等智能化技术，智能判定铸坯质量；

步骤六：切割后的铸坯，通过自动喷号机器人、自动打标机器人、自动倾翻机器人，以及自动字符识别、铸坯自动跟踪、无人天车与智能库管等智能化的工艺模型，结合炼钢、轧钢生产计划，自动判定进行直轧、热送、冷装或入库，智能管控铸坯物流；

步骤七：根据信息物理系统，进行连铸全流程一体化智慧集控，通过连铸生产工艺流程物质流、能量流和信息流的精准管控，以数据打破工艺流程之间的壁垒，促进连铸生产提质增效。

本发明通过将互联网、大数据、人工智能等技术应用到钢铁行业连铸工序，把操作人员从高危高劳动强度的连铸生产现场解放出来，极大改善了人工作业环境，助力连铸向智能化方向转型升级，为钢铁行业高质量发展提供重要支撑。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种连铸智慧集控方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

步骤一：根据连铸所涉及的工艺流程，将连铸智慧集控分解为大包智慧集控单元、中包智慧集控单元、结晶器智慧集控单元、铸坯质量智慧集控单元、铸坯物流智慧集控单元；

步骤二：根据各智慧集控单元，分别建立大包、中包、结晶器、铸坯质量、铸坯物流等智慧集控单元的智能化的工艺模型；

步骤三：根据所述的智能化的工艺模型，基于智能传感器和智能机器人，实现各个单元智慧集控；

步骤四：基于互联网、大数据、人工智能技术，结合激光视觉、视频监控、图像处理设备和技术，通过信息物理网络进行各个智慧集控单元耦合，实现连铸全流程一体化智慧集控。

2.根据权利要求1所述的一种连铸智慧集控方法，其特征在于：所述的连铸为连续铸钢的简称，其主要工艺流程为将装有钢水的钢包运至钢包回转台，钢包回转台转动至浇注位置后，将钢水注入中间包，中间包再由水口将钢水分配至结晶器，经结晶器冷却凝固成型铸坯后，由振动装置与拉矫机共同作用将铸坯拉出，经二冷区、空冷区冷却后，切割成定尺长度的铸坯。

3.根据权利要求1所述的一种连铸智慧集控方法，其特征在于：所述的大包智慧集控单元，根据钢包重量传感器、振动传感器、温度传感器以及自动测温取样机器人、自动滑动水口控制机器人、自动长水口控制机器人，设计智能化的工艺模型以完成自动测温取样、自动称重、自动下渣检测中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种连铸智慧集控方法，其特征在于：所述的中包智慧集控单元，根据中间包重量传感器、振动传感器、温度传感器以及自动测温取样机器人、自动加渣机器人、自动更换水口机器人，设计智能化的工艺模型以完成自动测温取样、自动加渣、自动液位控制、自动更换水口、自动感应加热中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种连铸智慧集控方法，其特征在于：所述的结晶器智慧集控单元，根据结晶器振动传感器、温度传感器，以及自动加保护渣机器人，设计智能化的工艺模型以完成自动加保护渣、自动吹氩、自动红外测量渣厚、自动激光测量渣厚、自动液位控制、自动设备状态在线检测和诊断中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的一种连铸智慧集控方法，其特征在于：所述的铸坯质量智慧集控单元，根据温度传感器，设计智能化的工艺模型以完成动态二冷配水、铸坯温度自动检测、自动红外定尺、自动激光定尺、铸坯表面质量检测中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的一种连铸智慧集控方法，其特征在于：所述的铸坯物流智慧集控单元，依据自动喷号机器人、自动打标机器人、自动倾翻钢坯机器人，设计智能化的工艺模型以完成自动字符识别、自动铸坯跟踪、无人天车与智能库管中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的一种连铸智慧集控方法，其特征在于：贯穿于连铸全流程的智能化的工艺模型包括铸坯温度演变预报、铸坯组织性能预报、铸坯质量预报、铸坯自动跟踪中的一种或多种。

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