CN115178721B - 一种控制连铸结晶器内钢坯拉拔速度的方法、记录媒体及系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于连铸技术领域，特别涉及一种控制连铸结晶器内钢坯拉拔速度的方法，通过同一传感器不同时刻温度差值对温度传感器工作状态及坯料的状态进行智能判定，并通过连铸机拉速的自适应控制，避免了漏钢情况的发生。本发明还提供了一种存储有该方法程序的非暂态可读记录媒体及包含该媒体的系统，通过处理电路可以调用该程序，以执行上述方法。

Description

一种控制连铸结晶器内钢坯拉拔速度的方法、记录媒体及 系统

技术领域

本发明属于连铸技术领域，公开了一种控制连铸结晶器内钢坯拉拔速度的方法、存储有能执行该方法程序的记录媒体及系统。

背景技术

连铸机结晶器主要用来对钢水进行冷却，并在四周形成一个坯壳，方便后期铸坯进行连续弯曲和矫直，因此结晶器是连铸工艺中非常重要的设备之一。由于结晶器处形成的坯壳较薄，一旦结晶器冷却效果不均，极易导致坯壳开裂等情况发生，如果连铸机拉速不变，裂纹则无法愈合，则钢水会从开裂处渗漏下来导致漏钢等严重事故，给生产带来极大损失和极为不利的影响，所以如何基于结晶器温度场情况对连铸机的拉速进行实时控制，以避免漏钢现象的发生是本领域技术人员所面临的难题。

为解决上述问题，发明人通过检索，共查到关于连铸机拉速控制以及相关的专利4篇，具体情况如下：

东北大学开发了一种提高钢质薄板连铸过程拉钢速度的方法，(袁国、韩斌、李振垒、张元祥、曾建立、宋祖兴、康健、贾志鑫、王国栋.一种提高钢质薄板连铸过程拉钢速度的方法.中国,发明专利,CN 109014100 A 2018.12.18)，该方法采用的铸机弧形半径6.25m，调整铸机辊列布置方式，铸机长区间多段液芯大压下和加长结晶器，设置两组压下装置实现5～25mm铸坯带液芯压下；具体过程为：钢液通过中间包进入结晶器后开始形成凝固坯壳，经过结晶器与二冷段，凝固坯壳厚度为50～150mm，使得拉速得以提高，铸坯头部与引锭杆结合后开始拉出，在提高拉速同时，眯燃煤氧枪并进行位置和气流量调节，火焰直接加热连铸坯角部，为角部和边部提温100～150℃，当铸机拉速逐渐稳定至2～3mm/min，先后投入两组压下装置，过摆切剪切割后铸机拉速不断提高到4～8.5m/min。该发明技术方案提高板坯质量的同时，使得拉钢速度提高到4～8.5m/min。但该专利只涉常规条件下板坯拉速控制；

攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司开发了一种400系不锈钢的连铸方法，(吴国荣、马晓涛、何盛、王建、严波、曾建华、谢鑫、张敏.一种400系不锈钢的连铸方法，发明专利,CN 106493328 A 2017.03.15)，该方法包括1)从钢水开浇，钢包到中间包、中间包到结晶器全程加保护套管保护浇注；2)稳定控制铸机拉速在0.70m/min～0.85m/min之间；3)控制连铸过程中间包钢水过热度控制在20℃～30℃之间；4)结晶器冷却水量122-130m3/h，二冷比水量为0.26-0.34kg/t钢，结晶器电搅参数为140-260A、5Hz，末端电磁搅拌参数400-500A、6-14Hz；5)铸坯在矫直区域表面温度控制在800℃～900℃。通过该控制方法能有效地提高小方坯生产的400系不锈钢铸坯等轴晶率和铸坯内部质量，从而改善后续轧材内部质量。但该方法只是一种常规钢种生产过程中对拉速的一定定性要求；

武钢集团昆明钢铁股份有限公司开发了一种高抗扰性小方坯连铸机拉速控制装置，(李棋、李成全、侯宏玲.一种高抗扰性小方坯连铸机拉速控制装置.中国,实用新型专利,CN 203003105 U.2013.06.19)，该装置所述可编程逻辑控制器与电压变送装置电性连接，所述电压变送装置的输入回路上设置可调电位器，所述可编程逻辑控制器与电压变送装置设置电阻隔离变送器。现有设计中采用电压变送方式处理来自可调电位器的信号，输出1～5V的电压信号；由于0～10V的电压信号抗电磁干扰的能力弱，导致输入可编程逻辑控制器模块的信号不稳定，致使不能精确控制，甚至不能实现连续浇钢。该实用新型增加电阻隔离装置，使1～5V电压信号转化为4～20mA电流信号，提高了抗电磁干扰能力。在生产实践中，操作人员手动调节拉坯速度后，该实用新型定位精准、信号稳定，大大降低了工作强度，提高了连铸机生产效率。但该专利只是涉及拉速的常规控制的方法；

内蒙古包钢钢联股份有限公司开发了改善高合金钢坯内部质量的方法(孟保仓、张怀军、陈建新、刘岩军、张达先、韩春鹏.改善高合金钢坯内部质量的方法.中国,发明专利,CN 105945250 B.2018.09.04)，该方法包括：采用连铸法生产合金钢坯，控制铸机拉速为0.48～0.53m/min，并保持拉速稳定不变；凝固末端动态轻压下总压下量为10～15mm；结晶器水量为4050～4200L/min；二冷比水量为0.22～0.26L/Kg；结晶器电磁搅拌参数设置为：电流640～660A,频率1.6～2.2Hz；过热度设置为20～30℃。该方法通过控制凝固末端压下量、铸机拉速与过热度合理匹配，以及结晶器冷却水量和二冷动态配水，同时相应设置电磁搅拌参数，最终生产出内部质量较高的合金钢连铸坯。但该专利只是对常规钢种生产过程中拉速的规定。

综上所述，在所查公开发表文献中，未发现一种能实现异常情况下连铸机拉速自动控制的方法及相关技术。

发明内容

针对以上问题，为了避免漏钢情况的发生，本发明提供一种控制连铸结晶器内钢坯拉拔速度的方法，通过同一传感器不同时刻温度差值对温度传感器工作状态及坯料的状态进行智能判定，对连铸机拉速进行自适应调控，能在有漏钢前兆时提前预警并调低钢坯的拉拔速度，具体方案包括如下步骤：

S1.在结晶器壳体一侧外表面均布多个温度传感器，相邻温度传感器间隔10-20cm，检测铸坯正常的情况下在一个测量周期内各测点温度变化率的范围；

S2.当任一测点在一个测量周期内的温度变化率大于所述范围最大值的2倍时，显示该测点温度变化率超差报警，延时2秒，如果与该测点相邻的任一测点温度变化率大于所述范围最大值的1.7倍时，显示该测点粘连报警，将拉速降低到0.2m/s，如果与该测点相邻的任一测点温度变化率未大于所述范围最大值的1.7倍，则显示该测点处的温度传感器故障；

S3.计算拉拔过程中每次温度超差影响的钢坯长度，当所述钢坯长度超过设定值时显示粘连漏钢报警，拉速从常规拉速V降低到0.1m/s，延时5s之后，再按0.3m/s²的加速度将拉速提升至常设速度，当连续出现两次所述显示粘连漏钢报警，则拉速降低为0m/s，停止浇注。

优选的，所述范围为0.3℃/S-0.6℃/S。

进一步的S3步骤中计算拉拔过程中每次温度超差影响的钢坯长度的方法为当显示温度变化率超差时，记录涉及温度传感器显示最高值和当次测量初始值的时间间隔，再用所述时间间隔去乘当次拉拔的速度。

本发明专利具有如下优点：

完成本方法所需系统结构简单、安装方便、价格低廉；

能够对结晶器铜板表面不同区域的温度进行实时测量；还能通过同一传感器不同时刻温度差值对温度传感器工作状态及坯料的状态进行智能判定；并通过连铸机拉速的自适应控制，避免了漏钢情况的发生。

本发明的另一方案在于提供一种非暂态可读记录媒体，用以存储包含多个指令的一个或多个程序，当执行指令时，将致使处理电路执行上述的控制连铸结晶器内钢坯拉拔速度的方法。

本发明的又一方案在于提供一种控制连铸结晶器内钢坯拉拔速度的系统，包括处理电路及与其电性耦接的存储器，所述存储器配置储存至少一程序，所述程序包含多个指令，所述处理电路运行所述程序，能执行上述控制连铸结晶器内钢坯拉拔速度的方法。

附图说明

图1为本发明实施例中布置有多组传感器的结晶器壳体主视图；

图2为本发明实施例中布置有多组传感器结晶器壳体A-A剖视图；

图3为本发明实施例中布置有多组传感器结晶器壳体B-B剖视图；

图中：1为冷却槽；2为温度传感器；3为结晶器铜板；4为耐磨层。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行描述，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创新劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-3所示，结晶器由多块结晶器铜板3组成，每块结晶器铜板上设计有多个冷却槽1，冷却槽1呈下凹形结构，其主要作用是往结晶器铜板3里面注入冷却水，通过冷却水的流动来冷却结晶器内的钢水，从而促进结晶器内部铸坯坯壳的形成；结晶器铜板3的一侧均布有多个温度传感器2，主要用来测量结晶器铜板3的温度，其总共包括i行和j列，并按照其位置进行编号，记为a_ij。即如果是第二行第三列的那个温度传感器，则编号为a₂₃；结晶器铜板3的另一侧(与钢水接触侧)表面设计有耐磨层4，主要用来提高结晶器铜板3的耐磨度和使用寿命。

基于结晶器温度测量的连铸机拉速自动调控系统控制步骤如下：

当中间包塞棒或者滑板打开，结晶器里面的钢水达到弯月面且“开浇”信号到来之后，系统投用。此时，各个温度传感器开始对t₁时刻铜板不同区域的温度进行实时测量，并将测量数据反馈到PLC中，分别记为Ta₁₁t₁、Ta₁₂t₁、Ta₁₃t₁......Ta_ijt₁。

正常情况下温度传感器2的测量周期为1s，即t₂＝t₁+1，系统实时将每个传感器t₂时刻的温度测量值Ta_ijt₂与t₁的时刻温度测量值相比Ta_ijt₁，当Ta_ijt₂—Ta_ijt₁＞T设定时(一般T设定的取值范围为0.3-0.6℃/s)，系统将温度传感器2的测量周期变成0.5s，并记录此时的时刻值为t_初始，进入下一步；或者当收到“结束浇注”信号时，系统停止运行，否则循环本步骤；

当编号为a_ij的温度传感器2在连续3s内温度变化速率的绝对值，即|f均|＞1.2℃/s(0.6℃/s×2)，则系统自动判定为“编号为a_ij的温度传感器2温度超差”报警条；延时2s之后，如果该温度传感器2四周的四个温度传感器2，即编号为a_i-1j、a_i+1j、a_ij-1、a_ij+1中的任意一个温度传感器2连续2s内温度变化速率的绝对值，即|f均|＞1.0℃/s(0.6℃/s×1.7)，则显示“温度传感器a_ij处粘连报警”，拉速从常规拉速V降低到0.2m/s；反之则显示“温度传感器a_ij设备故障，需更换传感器”，进入下一步；

实时记录温度传感器a_ij的温度值，当其温度达到最大时，记录此刻的时刻值为t_顶点，由于此时连铸机的拉速为V，粘结点的温度影响距离为L＝(t_顶点—t_初始)V，当到达110mm≤L≤300mm时，显示“粘连漏钢”报警条，拉速从常规拉速V降低到0.1m/s，延时5s之后，按0.3m/s的增速对拉速进行提升，回到程序开始进入下一循环，同时记录回到程序开始的次数n，当n＞2时，连铸机拉速降低为0m/s，停止浇注，所有温度传感器2停止工作，检修连铸设备。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机、可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

将上述方法步骤汇编成程序再存储于硬盘或其他非暂态存储介质就构成了本发明的“一种非暂态可读记录媒体”技术方案；而将该存储介质与计算机处理器电连接，通过数据处理能完成对坯壳状态的检测及坯料拉拔速度调整，则构成本发明的“一种控制连铸结晶器内钢坯拉拔速度的系统”技术方案。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (5)

1.一种控制连铸结晶器内钢坯拉拔速度的方法，其特征在于包括以下步骤：

S1.在结晶器壳体一侧外表面均布多个温度传感器，相邻温度传感器间隔10-20cm，检测铸坯正常的情况下在一个测量周期内各测点温度变化率的范围；

S2.当任一测点在一个测量周期内温度变化率大于所述范围最大值的2倍时，显示该测点温度变化率超差报警，延时2秒，如果与该测点相邻的任一测点温度变化率大于所述范围最大值的1.7倍时，显示该测点粘连报警，将拉速降低到0.2m/s，如果与该测点相邻的任一测点温度变化率未大于所述范围最大值的1.7倍，则显示该测点处的温度传感器故障；

S3.计算拉拔过程中每次温度超差影响的钢坯长度，当所述钢坯长度超过设定值时显示粘连漏钢报警，拉速从常规拉速V降低到0.1m/s，延时5s之后，再按0.3m/s²的加速度将拉速提升至常设速度，当连续出现两次所述显示粘连漏钢报警，则拉速降低为0m/s，停止浇注。

2.根据权利要求1所述的一种控制连铸结晶器内钢坯拉拔速度的方法，其特征在于，所述范围为0.3℃/S-0.6℃/S。

3.根据权利要求2所述的一种控制连铸结晶器内钢坯拉拔速度的方法，其特征在于，S3步骤中计算拉拔过程中每次温度超差影响的钢坯长度的方法为当显示温度变化率超差时，记录涉及温度传感器显示最高值和当次测量初始值的时间间隔，再用所述时间间隔去乘当次拉拔的速度。

4.一种非暂态可读记录媒体，用以存储包含多个指令的一个或多个程序，其特征在于，当执行指令时，将致使处理电路执行权利要求1-3中任一项所述的一种控制连铸结晶器内钢坯拉拔速度的方法。

5.一种控制连铸结晶器内钢坯拉拔速度的系统，包括处理电路及与其电性耦接的存储器，其特征在于，所述存储器配置储存至少一程序，所述程序包含多个指令，所述处理电路运行所述程序，能执行权利要求3中所述的一种控制连铸结晶器内钢坯拉拔速度的方法。

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