CN117324563A - 一种板坯加渣机自动控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种板坯加渣机自动控制方法，包括：将加渣机控制系统模式分为自动仿形控制模式和特征参数设定模式；采集结晶器渣面处于动态波动下的实时渣堆参数，包括轴X左/右值和渣面高度值，记录结晶器左、右两侧的激光影像测距设备获取的采集值，相临两个采集值偏差大于干扰判断设定值，并且采集值出现突变，则采集值等于最近相邻值，激光影像测距设备继续获取采集值并以点状对应显示在平面内从而形成保护渣堆形轮廓的实时投影；在一个周期内计算显示平面区轮廓线的面积平均值左/右，根据面积平均值左/右与设定面积S左/右之前的关系对送渣量进行实时调控，当出现偏流、失控和钢水液位波动时则发出报警信号。
Description
技术领域
本发明属于冶金机械技术领域，尤其涉及一种板坯加渣机自动控制方法。
背景技术
结晶器加渣机在连铸生产过程中可以有效降低工人劳动强度，加渣机以一定的速度将保护渣输送到结晶器中，在钢水表面形成65-100mm厚的保护渣层，保护渣层的下面是钢水，在钢水的高温作用下保护渣开始燃烧并熔化，熔化的保护渣形成液渣随铸坯的下移而不断消耗，对于板坯结晶器，在水口两侧保护渣的燃烧和熔化速度不可能完全相同，偏流现象始终存在；由于钢水波动和渣面燃烧火焰的存在，所以，整个保护渣表面始终处于翻滚状态，不存在水平面和静止平面，无法准确测量其高度，进而也无法得到其准确厚度；保护渣在结晶器钢水流股作用下，结晶器宽度范围内，各部位保护渣的消耗速度始终处于变化状态，渣面形状无法自然保持；保护渣的消耗速度随拉速、水口浸入深度、氩气流量等参数变化，而加渣机送料速度是人为控制，无法做到决对匹配，经过一段时间的积累，保护渣厚度会出现失控导致保护渣恶化，最终发生铸坯缺陷和生产事故。连铸工必须不断通过肉眼观察结晶器内渣面高度，判断结晶器内保护渣厚度和分布是否合理，相应调节加渣机的送料速度和布渣形状。因此需要开发一种板坯加渣机自动控制的方法。
发明内容
根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种板坯加渣机自动控制方法，具体包括如下步骤：
将加渣机控制系统模式分为自动仿形控制模式和特征参数设定模式；根据结晶器内实际渣面形状高度与目标渣面形状高度值间的改变量动态生成自动仿形控制模式下加渣机工作参数；根据实际情况设定特征参数设定模式下结晶器保护渣堆形目标参数；
采集结晶器渣面处于动态波动下的实时渣堆参数，包括轴X左/右值和渣面高度值，记录结晶器左、右两侧的激光影像测距设备获取的采集值，相临两个采集值偏差大于干扰判断设定值，并且采集值出现突变，则采集值等于最近相邻值，激光影像测距设备继续获取采集值并以点状对应显示在平面内从而形成保护渣堆形轮廓的实时投影；
在一个周期内计算显示平面区轮廓线的面积平均值左/右，根据面积平均值左/右与设定面积S左/右之前的关系对送渣量进行实时调控，当出现偏流、失控和钢水液位波动时则发出报警信号。
以结晶器铜板上沿下一段距离处的水平面为基准，将水口两侧宽度方向中心线在该水平面上的轴线分别定义为轴X左和轴X右，其中水口两侧左、右测量激光影像设备与轴X左和轴X右形成2个独立显示平面，将左、右激光影像测距设备所得采样值以点状对应显示在左右显示平面内，并形成堆形轮廓线。
当加渣机控制模式等于自动仿形控制模式时，确认板坯结晶器渣面上方无遮挡物，且结晶器处于稳态浇注，且液位波动小于设定值时，将结晶器内保护渣手动添加至最佳堆形状态，则开始进行结晶器实时渣堆参数采集。
获取多个堆形轮廓线并分段求平均值，设定每段长度值，生成该段的特征点参数，所述特征点参数包括：轴X左值、轴X右值和渣面高度平均值，利用每段轮廓线平均值对轴X左值、轴X右值计算面积，并将所有面积进行累加，得到设定面积S左/右值。
当加渣机控制模式等于特征参数设定模式，则设定堆形参数，包括：轴X左值、轴X右值和渣面高度平均值，并按照人工给定的特征参数设定轮廓线形状对轴X左/右值计算面积，得到设定面积S左/右值。
对送渣量进行实时调控时具体采用如下方式:定期对加渣机工作参数进行给定，在给定周期内，加渣机保持工作状态不变，在两次加渣机工作参数给定更新时间内，安照左右分别进行显示平面区轮廓线的面积平均值计算，
当面积平均值左/右＞设定面积S左/右，且变化率A不超过4％、则送渣量减少10％、A不超过8％，则送渣量减少30％；A超过8％，则送渣量减少100％；
当面积平均值左/右＜设定面积S左/右，且变化率A不超过4％，则送渣量增加10％；A不超过8％，则送渣量增加30％；A值超过8％，则送渣量增加100％；
其中：A＝(设定面积S左/右—面积平均值左/右)/设定面积S左/右×100％
当设定面积S左/右与得到的面积平均值左/右间的变化率A＜2％，送渣量维持不变，此过程无限循环。
在显示平面上将结晶器左右两侧的面积平均值的差定义为偏流，当连续周期内出现偏流则发出报警信号。
当特征点参数中轴X左/右值中对应实际高度值与设定值中渣面高度值出现偏差，且偏差＞-5mm时，加渣机送料管在结晶器上方移动时，每当到达该段上方时对应停留设定时间；偏差＞+5mm时，加渣机送料管在结晶器上方移动时，每当到达该段上方前后设定距离时对应该侧电机停止送料。
由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种板坯加渣机自动控制方法，该方法提高了结晶器内保护渣厚度的控制精确度，降低废品和事故率，降低人员劳动强度，普遍适用于方坯、板坯连铸，实现人工推渣条件下辅助提示，保持渣厚在设定值10mm范围内；实现各类不同厂家不同送料形式的加渣机精确控制和结晶器内渣厚实时显示。解决了板坯加渣机枪管遮挡问题。利用报警提示功能，实现连铸浇注无人值守操作的效果；闭环控制实现渣厚精确控制，适应连铸生产过程中，结晶器内工况不断变化和渣耗改变问题；实现渣厚远程控制，配合结晶器专家系统实现结晶器渣厚自动调节控制，使渣厚始终保持最佳状态，彻底消除渣厚异常，实现板坯偏流报警和液位波动报警的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明方法流程图
图2为本发明方法的实施例示意图
图3为本发明方法的实施例示意图
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面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清楚完整的描述：
如图1所示的一种板坯加渣机自动控制方法，具体包括如下步骤：
S1:对加渣机控制系统模式分为自动仿形控制模式和特征参数设定模式。其中自动仿形控制模式下加渣机工作参数是根据结晶器内实际渣面形状高度与目标渣面形状高度值(简称：堆形)间的改变量动态生成；特征参数设定模式下结晶器保护渣堆形目标参数由人工直接给定，本专利申请通过采集结晶器内实际渣面形状高度与人工直接给定堆形参数差值，控制加渣机工作，从而实现保护渣堆形与人工参数一致。
S2:采集结晶器渣面处于动态波动下的实时渣堆参数.
S21:以结晶器铜板上沿下100mm处水平面为基准，水口两侧宽度方向中心线在该平面上的轴线分别定义为轴X左/右，以水口两侧左/右测量激光影像设备与X左/右轴形成2个独立显示平面左/右，(注：这是两个独立显示平面，且这两个平面不是垂直平面)将结晶器左/右两侧的激光影像测距设备所得采样值以点状对应显示在对应平面内，形成堆形轮廓线。激光影像设备发射的激光线在渣面上的范围为水口边缘至结晶器窄侧火焰区，但不触及水口和窄侧火焰区。
S22:加渣机控制模式＝自动仿形控制模式时；确认板坯结晶器渣面上方无遮挡物；且结晶器处于稳态浇注；且液位波动＜3mm；连铸工将结晶器内保护渣手动添加至最佳堆形状态；然后向本系统发出“目标渣面高度形状特征分布设定”指令。
S23:结晶器左/右两侧的激光影像测距设备开始采集对应渣面(左/右)激光线测距值。测距按轴X左/右标记采样位置，采样间隔0.3秒，连续采样3秒,干扰判断设定值5mm。当相临两个采集值偏差大于干扰判断设定值，并且采集值出现突变，即不符合采样值连续趋势，则采集值等于最近相邻值。
S24:按照左右两侧分别记录测量结果，完成目标渣面高度形状特征分布渣堆参数的采集。
S25:对连续采样3S得到的测距值进行计算并标记：具体实施过程为：对得到的10条轮廓线，分段求平均值，段的长度＝3cm，并且生成该段的“唯一特征点”，该点参数包括：轴X左/右值、渣面高度值平均值。将利用每段轮廓线平均值对轴X左/右计算面积，并将所有面积进行累加，得到设定面积S左/右值。
S26:当目标渣面高度形状特征分布设定完成后，可以投入加渣机。
S27:当加渣机控制模式＝特征参数设定模式，人工直接给定堆形参数，堆形由若干个特征点表述和渣面高度平均值——该点位的基础高度表示，特征点参数包括：轴X左/右值；渣面高度值。如：左特征点1，轴X左＝450mm；高度85mm。未标记区域用各个基础高度连线表示(注：连线斜率要小于保护渣堆度)，该值可由人工设定。并按照人工设定轮廓线形状对轴X左/右值计算面积，得到设定面积S左/右值。
S28:当完成设定后，结晶器左/右两侧的激光影像测距设备继续采集对应渣面(左/右)激光线测距值。采样间隔为10秒，当结晶器左/右两侧的激光影像测距设备采集值，相临两个采集值偏差＞系统设定的干扰判断值(如：100mm)时，并且采集值出现突变，采集值＝最近相邻值(注：异物或枪管)，激光影像测距设备继续获取采集值从而形成保护渣堆形轮廓的实时投影然后以点状对应显示在对应平面内，形成保护渣堆形轮廓实时投影。
S3：对采集到的结晶器渣面处的动态数据进行分析，并对采集到的数据信息进行加渣机布渣参数调整值判断分析，方法启动后每接收6次保护渣堆形采集轮廓线，记为一个计算周期，然后安照左右分别进行显示平面区轮廓线的面积平均值计算(6次的平均值)，得到的当面积平均值左/右＞设定面积S左/右，且变化率A不超过4％、则送渣量减少10％、A不超过8％，则送渣量减少30％；A超过8％，则送渣量减少100％；
A＝(面积平均值左/右—设定面积S左/右)/设定面积S左/右，×100％
当面积平均值左/右＜设定面积S左/右，且变化率A不超过4％，则送渣量增加10％；A不超过8％，则送渣量增加30％；A值超过8％，则送渣量增加100％；A＝(设定面积S左/右—面积平均值左/右)/设定面积S左/右×100％
当设定面积S左/右与得到的面积平均值左/右间的变化率A＜2％，送渣量维持不变，此过程无限循环。
S4：对检测以及分析后的数据进行存储，当每个计算周期(60s)，结晶器左右两侧的“面积平均值的差”，当连续5(300s)个计算周期的偏流差值都为一侧大，且差值逐渐增大即触发偏流报警；失控和钢水液位波动：当结晶器任意一侧连续3次出现面积偏差超过4％，则发出失控和钢水液位波动报警。
S5：当上一个计算周期本方法采集到的任意特性点实际高度与设定高度出现偏差，且偏差＞-5mm时，加渣机送料管在结晶器上方移动时，每当到达该段上方时对应停留设定时间(如：1s)；偏差＞+5mm时，加渣机送料管在结晶器上方移动时，每当到达该段上方前后设定距离(如：3cm)时对应该侧电机停止送料。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种板坯加渣机自动控制方法，其特征在于包括：
将加渣机控制系统模式分为自动仿形控制模式和特征参数设定模式；根据结晶器内实际渣面形状高度与目标渣面形状高度值间的改变量动态生成自动仿形控制模式下加渣机工作参数；根据实际情况设定特征参数设定模式下结晶器保护渣堆形目标参数；
采集结晶器渣面处于动态波动下的实时渣堆参数，包括轴X左/右值和渣面高度值，记录结晶器左、右两侧的激光影像测距设备获取的采集值，相临两个采集值偏差大于干扰判断设定值，并且采集值出现突变，则采集值等于最近相邻值，激光影像测距设备继续获取采集值并以点状对应显示在平面内从而形成保护渣堆形轮廓的实时投影；
在一个周期内计算显示平面区轮廓线的面积平均值左/右，根据面积平均值左/右与设定面积S左/右之前的关系对送渣量进行实时调控，当出现偏流、失控和钢水液位波动时则发出报警信号。
2.根据权利要求1所述的一种板坯加渣机自动控制方法，其特征在于：以结晶器铜板上沿下一段距离处的水平面为基准，将水口两侧宽度方向中心线在该水平面上的轴线分别定义为轴X左和轴X右，其中水口两侧左、右测量激光影像设备与轴X左和轴X右形成2个独立显示平面，将左、右激光影像测距设备所得采样值以点状对应显示在左右显示平面内，并形成堆形轮廓线。
3.根据权利要求1所述的一种板坯加渣机自动控制方法，其特征在于：当加渣机控制模式等于自动仿形控制模式时，确认板坯结晶器渣面上方无遮挡物，且结晶器处于稳态浇注，且液位波动小于设定值时，将结晶器内保护渣手动添加至最佳堆形状态，则开始进行结晶器实时渣堆参数采集。
4.根据权利要求2所述的一种板坯加渣机自动控制方法，其特征在于：获取多个堆形轮廓线并分段求平均值，设定每段长度值，生成该段的特征点参数，所述特征点参数包括：轴X左值、轴X右值和渣面高度平均值，利用每段轮廓线平均值对轴X左值、轴X右值计算面积，并将所有面积进行累加，得到设定面积S左/右值。
5.根据权利要求3所述的一种板坯加渣机自动控制方法，其特征在于：当加渣机控制模式等于特征参数设定模式，则设定堆形参数，包括：轴X左值、轴X右值和渣面高度平均值，并按照人工给定的特征参数设定轮廓线形状对轴X左/右值计算面积，得到设定面积S左/右值。
6.根据权利要求1至4任意一项所述的一种板坯加渣机自动控制方法，其特征在于：对送渣量进行实时调控时具体采用如下方式:定期对加渣机工作参数进行给定，在给定周期内，加渣机保持工作状态不变，在两次加渣机工作参数给定更新时间内，安照左右分别进行显示平面区轮廓线的面积平均值计算，
当面积平均值左/右＞设定面积S左/右，且变化率A不超过4％、则送渣量减少10％、A不超过8％，则送渣量减少30％；A超过8％，则送渣量减少100％；
当面积平均值左/右＜设定面积S左/右，且变化率A不超过4％，则送渣量增加10％；A不超过8％，则送渣量增加30％；A值超过8％，则送渣量增加100％；
其中：A＝(设定面积S左/右—面积平均值左/右)/设定面积S左/右×100％
当设定面积S左/右与得到的面积平均值左/右间的变化率A＜2％，送渣量维持不变，此过程无限循环。
7.根据权利要求1所述的一种板坯加渣机自动控制方法，其特征在于：在显示平面上将结晶器左右两侧的面积平均值的差定义为偏流，当连续周期内出现偏流则发出报警信号。
8.根据权利要求4所述的一种板坯加渣机自动控制方法，其特征在于：当特征点参数中轴X左/右值中对应实际高度值与设定值中渣面高度值出现偏差，且偏差＞-5mm时，加渣机送料管在结晶器上方移动时，每当到达该段上方时对应停留设定时间；偏差＞+5mm时，加渣机送料管在结晶器上方移动时，每当到达该段上方前后设定距离时对应该侧电机停止送料。
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