CN114594736B - 一种铸坯氢氧切割智能控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铸坯氢氧切割智能控制方法,所述控制方法如下:步骤1、正常生产状态的自动方式;步骤2、异常切割模式;步骤3:手动切割模式。该技术方案基于连铸坯氢氧切割技术基础上,通过对铸坯实际工况参数的采集和分析,优化切割参数,实现切割质量和能耗最优的目标。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制方法,具体涉及一种铸坯氢氧切割智能控制方法,属于连铸生产技术领域。
背景技术
连铸生产过程中,铸坯的切割技术不断发展和演变,从切割的气体介质演变、割枪和割嘴的技术进步,不断向环保、经济、高效、割缝优质的目标发展。切割介质从传统的焦炉煤气,到烷类气体,以及现在比较普遍的天然气等,不断向着减少排放、改善割缝和割面质量的目的努力。
1、通过检索专利文件,申请专利号CN201810974430.1,名称:一种连铸火切切割质量的判定方法,属于连铸生产领域。包括:1、现有连铸火切装置本体;2、与每个火焰切割枪并列的新增的音量检测探头,探头具备和PC进行通信功能;3、可以连接多个音量检测探头的计算机,计算机上具有可以对测量数据进行接收、存储、分析的软件,并根据分析结果判定火焰切割枪是否将铸坯切断。4、计算机分析结果数据发送给控制火焰切割枪行走的PLC系统,对切割枪的行走进行控制,保证铸坯被切断。和现有技术相比,本发明提供的方法及系统可以确保火焰切割枪的切割质量,避免铸坯未被切断的情况的发生,降低人工切割铸坯的劳动强度,提高连铸生产效率。
2、论文《影响火焰切割质量因素与工艺控制》,本文分析了影响数控火焰切割下料质量的因素.在生产过程中主要的影响因素有气体纯度和压力,割嘴距工件表面高度,切割速度等.通过对传统切割方法进行改进,针对一些典型零件的特点总结出了提升下料件质量工艺措施,提高了生产效率,降低了成本。
3、论文《火焰切割质量的影响因素及优化方法研究》,切割下料作为生产的头道工序,其质量控制对于企业来说尤其重要,而火焰切割作为切割下料的主要形式,控制其生产质量自然也就会对整个切割下料工序产生重要正面影响.本文就针对影响火焰切割质量的因素进行探讨,利用工艺手段对几种常见的切割问题进行了处理与解决。不难看出,相关文献和发明与本发明都有很大的不同。对于CN201810974430.1发明专利,并未限定火焰切割的介质,对于火焰自身的调节和优化并不涉及;其次该发明核心点是通过检测装置判断板坯是否有效切断,在存在未切断的情况下,通过控制系统调节割枪移动速度来保证板坯有效切断。前述检索的两篇论文主要针对常规燃气介质火焰切割的主要因素进行分析,并且研究对象为成品冷态板材的切割下料,与热态高温板坯存在较大差异,在燃气介质和研究对象、控制要素方面均不相同,技术上无实质性相同之处。
发明内容
本发明正是针对现有技术中存在的问题,提供一种铸坯氢氧切割智能控制方法,该技术方案基于连铸坯氢氧切割技术基础上,通过对铸坯实际工况参数的采集和分析,优化切割参数,实现切割质量和能耗最优的目标。
为了实现上述目的,本发明的技术方案如下,一种铸坯氢氧切割智能控制方法,所述控制方法如下:
步骤1、正常生产状态的自动方式;
步骤2、异常切割模式;
步骤3:手动切割模式。
作为本发明的一种改进,步骤1、正常生产状态的自动方式,具体操作如下:
11)氢氧切割优化控制模型采集和建立铸坯生产信息与切割控制的参数数据库,包括钢种大类、拉速、二冷数据(没有铸坯温度检测手段条件时,通过该控制模型可获得板坯切割温度近似数据)、铸坯温度等信息与制氢电解电流的匹配关系,实现铸坯切割工艺参数的优化匹配;
12)连铸正常生产开始后,铸坯进入切割区域后,由于铸坯头部温度较低,在铸坯切头切割模式(铸机自身切割程序)下采用冷坯切割方式进行切割,氢氧发生器电流为冷坯切割电流;
13)铸坯进入正常切割,生产钢种由生产系统定义,割枪切割速度根据铸机自身切割模型计算赋值,铸坯温度通过红外温度检测仪检测采集(或通过二冷数据估算);根据钢种-切割速度-温度参数,通过数据库模型设定氢氧发生器点解电流;
14)氢氧发生器根据设定电流进行电解制备氢氧气,通过控制阀组进入割枪,与切割氧共同燃烧进行铸坯切割作业;
15)切割过程中,3D激光视觉传感器的割缝检测装置,实现对割缝宽度的识别和检测,及时提供割缝数据和超差报警,提示割嘴更换或异常检查,保证铸坯割缝宽度的可控和经济性;
16)一个铸机浇次结束,在铸机出尾坯切割尾坯坯头时,由于铸坯温度较低,在出尾坯切割模式(铸机自身切割程序)下,氢氧发生器采用冷坯切割电流电解氢氧气。
作为本发明的一种改进,步骤2、异常切割模式,具体如下:割枪设备故障情况:在一把割枪出现故障条件下,根据割缝检测装置的检测情况,或者人工发现时,铸坯无法有效切断,通过单枪切割模式维持生产,在单枪切割模式下,工作枪所对应的氢氧发生器按照铸机切割模型设定的速度及铸坯温度检测值,通过切割控制参数数据库对应的电流值进行工作,故障枪对应的氢氧发生器电解电流降至最低。
作为本发明的一种改进,步骤3:手动切割模式,在铸坯出现滞坯等异常生产事故处置时,操作人员选择手动切割模式,进行人工切割,氢氧发生器按照冷坯切割电流电解,以保证低温铸坯切割需要。
相对于现有技术,本发明具有如下优点,该技术方案以实现铸坯切割能耗、质量最优为目标,改变传统的恒电流电解氢氧气切割铸坯的方法,通过综合铸坯温度、钢种、切割速度、割嘴状态等主要参数为依据,建立数据库,从而为铸坯切割提供动态、高效、最优化的切割方案,从而为实现割缝、切割断面质量、节能等综合指标提供保障。该数据库以下简称氢氧切割优化控制模型,该模型输入信息源于铸机既有的生产信息、切割模型等基本数据,输出优化的氢氧发生器电解电流设定值。
附图说明
图1为连铸坯火焰切割示意图;
图2为氢氧切割控制流程图;
图3本发明控制逻辑图;
图4为钢种曲线示意图;
附图标记:1-铸坯,2-切割机,3-割枪,4-铸坯温度及割缝检测装置,5-上位机,6-控制PLC,7-电源控制组件,8-氢氧电解槽;V1-铸坯拉速,V2-切割速度。
具体实施方式:
为了加深对本发明的理解,下面结合附图对本实施例做详细的说明。
实施例1:参见图1,一种铸坯氢氧切割智能控制方法,所述控制方法如下:
步骤1、正常生产状态的自动方式;
步骤2、异常切割模式;
步骤3:手动切割模式。
步骤1、正常生产状态的自动方式,具体操作如下:
11)氢氧切割优化控制模型采集和建立铸坯生产信息与切割控制的参数数据库,包括钢种大类、拉速、二冷数据(没有铸坯温度检测手段条件时,通过该控制模型可获得板坯切割温度近似数据)、铸坯温度等信息与制氢电解电流的匹配关系,实现铸坯切割工艺参数的优化匹配;
12)连铸正常生产开始后,铸坯进入切割区域后,由于铸坯头部温度较低,在铸坯切头切割模式(铸机自身切割程序)下采用冷坯切割方式进行切割,氢氧发生器电流为冷坯切割电流;
13)铸坯进入正常切割,生产钢种由生产系统定义,割枪切割速度根据铸机自身切割模型计算赋值,铸坯温度通过红外温度检测仪检测采集(或通过二冷数据估算);根据钢种-切割速度-温度参数,通过数据库模型设定氢氧发生器点解电流;
14)氢氧发生器根据设定电流进行电解制备氢氧气,通过控制阀组进入割枪,与切割氧共同燃烧进行铸坯切割作业;
15)切割过程中,3D激光视觉传感器的割缝检测装置,实现对割缝宽度的识别和检测,及时提供割缝数据和超差报警,提示割嘴更换或异常检查,保证铸坯割缝宽度的可控和经济性;
16)一个铸机浇次结束,在铸机出尾坯切割尾坯坯头时,由于铸坯温度较低,在出尾坯切割模式(铸机自身切割程序)下,氢氧发生器采用冷坯切割电流电解氢氧气。
步骤2、异常切割模式,具体如下:割枪设备故障情况:在一把割枪出现故障条件下,根据割缝检测装置的检测情况,或者人工发现时,铸坯无法有效切断,通过单枪切割模式维持生产,在单枪切割模式下,工作枪所对应的氢氧发生器按照铸机切割模型设定的速度及铸坯温度检测值,通过切割控制参数数据库对应的电流值进行工作,故障枪对应的氢氧发生器电解电流降至最低。
步骤3:手动切割模式,在铸坯出现滞坯等异常生产事故处置时,操作人员选择手动切割模式,进行人工切割,氢氧发生器按照冷坯切割电流电解,以保证低温铸坯切割需要。
具体实施例:一种铸坯氢氧切割智能控制方法,基于采用电解制备氢氧气方案的基础上,采集铸坯与切割相关的实际相关生产数据,经过数据库的优化,合理控制电解电流,从而实现能源消耗和铸坯割缝的最优化。以下通过相关附图做进一步说明:
如图1所示,铸坯1切割通过上位机5来接受生产调度信息,设定铸坯1品种、尺寸、拉速、定尺长度等信息,并采集生产过程中的过程参数,通过连铸机本身的控制系统在操作人员监控下组织生产。切割机2正常生产情况下,根据主机发送的铸坯跟踪信息和定尺需求,按照PLC 6设定的切割模型进行切割作业。本发明在PLC 6内设置了钢种-拉速V1-铸坯宽度-温度-切割速度V2数据库,根据上位机的实际参数匹配电解电流指令至电源控制单元7,将设定电解电流输入至电解槽8内制备氢氧混合气,通过控制阀组9控制切割机两只割枪3的通断,从而实现铸坯1的切割。所述铸坯温度和割缝检测装置4通过红外测温检测铸坯1的实际温度,并将数据反馈至PLC 6,以准确调用数据库电流设定数据。铸坯1的温度和割缝检测装置4通过3D激光视觉传感器检测铸坯1割缝实际值,在割缝超过设定值或割缝不连续的情况下,向上位机5发送割枪更换割嘴或铸坯1未切断报警信号,信号同步发送至PLC 6,在铸坯1未切断的情况下自动控制割枪3回切。
所述数据库形成的氢氧切割优化控制模型基于以下原理:
a、基于生产钢种大类的常温铸坯同一切割速度下的基础电解电流Ⅰ0,如低碳钢为Ⅰ10,高碳钢为Ⅰ20,......
b、设定钢种前提下,根据不同的铸坯切割速度(V2),比如割速100-500mm/min范围内,以50mm/min为梯度,铸坯温度以50℃为梯度,根据连铸机常规出坯温度范围,通常在500℃-900℃区间,建立不同钢种的割速-温度数据曲线组。
根据铸坯切割物理特性,通过修正和圆整,同一切割速度条件下,相关曲线通常为一次函数,曲线函数为:Ⅰn=kT+Ⅰn0
其中:Ⅰn-指定切割速度下的电解电流;
K-温度系数,鉴于温度和电解电流成反比,此值为负值;
Ⅰn0-指定切割速度下的冷态铸坯切割电流;
c、技术上述条件和基础,针对指定钢种,在正常使用的切割速度范围内,以50mm/min为单位,温度以50℃为梯度,对铸坯进行相关数据测试和收集,形成相关数据库,相关特定钢种曲线如图4所示:
该图表为一种钢种大类的数据曲线,根据实际生产品种可形成主要钢种大类的数据库。
由于受到各种因素的影响,在较高的切割速度条件下,曲线斜率基本一致,在较低的切割速度条件下,曲线斜率绝对值变小,受铸坯温度因素影响变小。
d、主要钢种数据曲线汇总形成数据库主要数据参数,在实际切割过程中,调用相关数据自动控制电解槽8电解电流进行智能化切割。
e、自动模式下,当铸坯温度由温度及割缝检测装置4检测到铸坯未切断进行自动回切时,电解电流以增加10%执行。
f、冷坯切割、铸坯1切头、切尾的电解电流根据实测数据,做为固定值存入数据库中,在手动操作模式或自动模式下自动对应调用,以适用于连铸滞坯、低温切割等特殊工况和生产事故处置。
g、数据库可集成于切割控制PLC 6中,也可设置独立的PLC通过通讯方式传递控制数据信息。
数据库数据调取过程中,钢种由生产系统数据赋值,切割速度V2由连铸机自身原设置的切割控制程序根据铸坯拉速V1和铸坯1宽度、定尺长度等数据计算赋值,铸坯温度由温度及割缝检测装置4反馈数据,从而满足智能化切割条件。自动方式下,无论是正常切割或者异常切割,电解电流值依据切割速度V2在数据库中选取,仅回切状态下增加10%。
切割机一个割枪出现故障时,人工切换为单枪自动切割模式,此时电解电流按照单枪切割速度对应值输出。本发明不改变连铸机常规切割模式,而是针对性做好各种切割模式下的电解电流优化和自动匹配。
需要说明的是上述实施例,并非用来限定本发明的保护范围,在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。
Claims (1)
1.一种铸坯氢氧切割智能控制方法,其特征在于,所述控制方法如下:
步骤1、正常生产状态的自动方式;
步骤2、异常切割模式;
步骤3:手动切割模式;
其中,步骤1、正常生产状态的自动方式,具体操作如下:
11)氢氧切割优化控制模型采集和建立铸坯生产信息与切割控制的参数数据库,包括钢种大类、拉速、二冷数据、铸坯温度信息与制氢电解电流的匹配关系,实现铸坯切割工艺参数的优化匹配;
12)连铸正常生产开始后,铸坯进入切割区域后,由于铸坯头部温度低,在铸坯切头切割模式下采用冷坯切割方式进行切割,氢氧发生器电流为冷坯切割电流;
13)铸坯进入正常切割,生产钢种由生产系统定义,割枪切割速度根据铸机自身切割模型计算赋值,铸坯温度通过红外温度检测仪检测采集;根据钢种-切割速度-温度参数,通过数据库模型设定氢氧发生器电解电流;
14)氢氧发生器根据设定电流进行电解制备氢氧气,通过控制阀组进入割枪,与切割氧共同燃烧进行铸坯切割作业;
15)切割过程中,3D激光视觉传感器的割缝检测装置,实现对割缝宽度的识别和检测,及时提供割缝数据和超差报警,提示割嘴更换或异常检查,保证铸坯割缝宽度的可控和经济性;
16)一个铸机浇次结束,在铸机出尾坯切割尾坯坯头时,由于铸坯温度低,在出尾坯切割模式下,氢氧发生器采用冷坯切割电流电解氢氧气,
其中,步骤2、异常切割模式,具体如下:割枪设备故障情况:在一把割枪出现故障条件下,根据割缝检测装置的检测情况,铸坯无法有效切断,通过单枪切割模式维持生产,在单枪切割模式下,工作枪所对应的氢氧发生器按照铸机切割模型设定的速度及铸坯温度检测值,通过切割控制参数数据库对应的电流值进行工作,故障枪对应的氢氧发生器电解电流降至最低;
其中,步骤3:手动切割模式,在铸坯出现滞坯异常生产事故处置时,操作人员选择手动切割模式,进行人工切割,氢氧发生器按照冷坯切割电流电解,以保证低温铸坯切割需要。
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