CN211218667U

CN211218667U - 浇注车

Info

Publication number: CN211218667U
Application number: CN201921361554.9U
Authority: CN
Inventors: 郑海; 张宗山; 刘雨; 杨宏磊; 郭伟杰; 陈广
Original assignee: Henan Weihua Special Vehicle Co ltd
Current assignee: Henan Weihua Special Vehicle Co ltd
Priority date: 2019-08-21
Filing date: 2019-08-21
Publication date: 2020-08-11
Anticipated expiration: 2029-08-21

Abstract

本实用新型实施例公开一种浇注车，将实际计时周期内的平均浇注速度与理想平均浇注速度进行对比，得到速度正负偏差；将实际速度绝对偏差与理想速度绝对偏差进行对比，得到速度偏差的正负偏差；获取所述实际计时周期结束时的质量值为质量末值，获取实际计时周期开始时的质量值为质量初始值；根据速度偏差来实时调整钢包口的开合，控制钢水实际流速；根据速度偏差的偏差调整钢包口的开合，控制实时钢水浇注速度；根据所述质量末值与所述质量初始值的差值，控制钢水总浇注重量。

Description

浇注车

技术领域

本实用新型涉及冶金领域，尤其涉及一种钢水浇注控制方法及浇注车。

背景技术

传统的钢水浇注工艺，在出钢工位完成钢水操作后，通过行车将钢包连同钢水一起吊运至合适位置，然后通过低轨转运钢包车运至浇注工位，再通过冶金起重机抬倒浇注，过程复杂繁锁，占用较多人力和物力，不利安全生产。新的浇钢工艺中，为了保障浇注产品的良好质量，对浇注重量和时间、安全性越来越有严格要求，基于此工艺要求，开发出一种钢水浇注车，钢水浇注通过智能控制，全自动实现全过程浇注，可远程检控与操作。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种浇注车，能够实现智能控制与精准浇注。

本实用新型实施例采用如下技术方案：

一种浇注车，包括：大车总成、小车总成、电气总成、钢包座总成、液压总成，钢包浇筑系统；

大车总成用于整车的结构支撑和行走，小车总成用于实现左右平移，钢包座总成用于承载钢包并实现升降，液压总成用于小车总成平移、钢包座升降和钢包口开启与关闭的控制，电气总成用于大车总成行走驱动控制、限位、行走安全警示灯、声光报警、称重系统与数据传输、遥控器、液压系统控制；

钢包浇筑系统包括相互连接的第一模块、第二模块、第三模块、第四模块；

第一模块，用于将实际计时周期内的平均浇注速度与理想平均浇注速度进行对比，得到速度正负偏差；

第二模块，用于将实际速度绝对偏差与理想速度绝对偏差进行对比，得到速度偏差的正负偏差；

第三模块，用于获取所述实际计时周期结束时的质量值为质量末值，获取实际计时周期开始时的质量值为质量初始值；

第四模块，用于根据速度偏差来实时调整钢包口的开合，控制钢水实际流速；根据速度偏差的偏差调整钢包口的开合，控制实时钢水浇注速度；根据所述质量末值与所述质量初始值的差值，控制钢水总浇注重量。

本实用新型实施例提供浇注车，将实际计时周期内的平均浇注速度与理想平均浇注速度进行对比，得到速度正负偏差，将实际速度绝对偏差与理想速度绝对偏差进行对比，得到速度偏差的正负偏差，获取实际计时周期结束时的质量值为质量末值，获取实际计时周期开始时的质量值为质量初始值，根据速度偏差来实时调整钢包口的开合，控制钢水实际流速，根据速度偏差的偏差调整钢包口的开合，控制实时钢水浇注速度，根据质量末值与质量初始值的差值，控制钢水总浇注重量。从而实现智能控制与精准浇注。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

图1为本实用新型施例示出的浇筑车结构示意图；

图2为本实用新型施例示出的控制流程图；

图3为本实用新型施例示出的浇浇质量变化定性曲线图；

图4为本实用新型施例示出的浇注速度变化定性曲线图；

图5为本实用新型施例示出的钢包口开合控制原理图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置和方法的例子。

本实用新型实施例提供一种浇注车，如图1所示，包括：大车总成11、小车总成12、电气总成13、钢包座总成14、液压总成15，钢包浇筑系统16；

大车总成11用于整车的结构支撑和行走，小车总成12用于实现左右平移，钢包座总成14用于承载钢包并实现升降，液压总成15用于小车(总成)平移、钢包座升降和钢包口开启与关闭的控制，电气总成13用于大车(总成)行走驱动控制、限位、行走安全警示灯、声光报警、称重系统与数据传输、遥控器、液压系统控制；

钢包浇筑系统16包括相互连接的第一模块161、第二模块162、第三模块 163、第四模块164；

第一模块161，用于将实际计时周期内的平均浇注速度与理想平均浇注速度进行对比，得到速度正负偏差；

第二模块162，用于将实际速度绝对偏差与理想速度绝对偏差进行对比，得到速度偏差的正负偏差；

第三模块163，用于获取所述实际计时周期结束时的质量值为质量末值，获取实际计时周期开始时的质量值为质量初始值；

第四模块164，用于根据速度偏差来实时调整钢包口的开合，控制钢水实际流速；根据速度偏差的偏差调整钢包口的开合，控制实时钢水浇注速度；根据所述质量末值与所述质量初始值的差值，控制钢水总浇注重量。

其中，大车总成11主要用于整车的结构支撑和行走，安装缓冲器、清轨器、液压动力站、电控柜等到。小车总成12在等速油缸作用下，实现左右平移；用于安装顶升钢包座顶升油缸和钢性导柱。钢包座总成14用于承载钢包，并在升降油缸作用下实现升降，通过称重系统传输重量数据。液压总成15用于小车平移、钢包座升降和钢包口开启与关闭的控制。电气总成13用于大车行走驱动控制、限位、行走安全警示灯、声光报警、称重系统与数据传输、遥控器、液压系统控制等。

具体的，大车总成11由两侧主梁、前后门型架、上层全周走台、下层主梁外侧走台、前端两侧台梯、护栏等构成。两侧主梁下安装行走车轮，前后安装缓冲器、清轨器。

具体的，小车总成12为全周箱梁钢结构，前后为小车主梁，左右为小车辅梁，主梁与辅梁通过法兰连接，小车四角有升降钢性导柱。主梁两端安装顶升油缸，下部两端安装滑块。一侧的辅梁上安装有通往钢包座的台梯，小车通过前后两个等速液压缸驱动左右平移滑动，由高强度耐磨合成材料支撑在大车门型架上方。

具体的，载钢总成14用于承载钢包(包括钢水、钢盖)，钢包吊点位于大车行走的轴向方向前后，钢包座由升降油缸支撑并实现升降，座钢座四角的导向装置沿小车上的钢性导柱实现导向，钢包座一侧上方设计有观察平台，平台四有安全护栏，钢包座的钢包支点上安装称重系统。

具体的，液压总成15安装在大车总成11一侧主梁的后端，采用380V交流电机驱动，用于小车平移、钢包座升降和钢包口开启与关闭的控制。缸包口控制采用开环电液比例控制技术，升降油缸通过同步液压马达控制同步精度。

具体的，电气总成13安装在液压站同侧主梁的前端，整车电控包括大车行走驱动控制、限位装置、行走安全警示灯、声光报警、称重系统与数据传输、遥控器、液压系统控制等。

在一个实施例中，从t1时刻开始计时，此时称重系统得到的质量为m1，则做为初始值；当t2时刻时称重系统得到的质量为m2，则做为质量末值，计时周期T＝t2-t1，具体见公式(12)中的说明。

在一个实施例中，质量末值是指任意一时刻称重称统所获取的质量mi，初始值是指刚开始浇注时时，即t＝0时的称重称统所获得的质量m0。mi-m0＝浇注所需的质量(即钢水总浇注重量)具体计算公式见(2)的说明，和公式(15)、 (16)。

可选的，第一模块161，用于根据在所述实际计时周期内浇注设定净钢水重量时的浇筑速度，确定所述实际计时周期内浇注设定净钢水重量所需的平均浇注速度为所述理想平均浇注速度，并确定所述实际计时周期内浇注设定净钢水重量所需的理想速度绝对偏差。

可选的，第二模块162，用于根据所述质量末值及所述质量初始值，确定实际计时周期内的平均浇注速度，获得所述实际速度绝对偏差。

可选的，所述速度正负偏差为所述平均浇注速度与所述理想平均浇注速度的绝对差值。

可选的，所述速度偏差的正负偏差为所述实际速度绝对偏差与所述理想速度绝对偏差的绝对差值。

具体的，如何得到实际速度绝对偏差，可见公式(13)。

可选的，第四模块164，用于判断所述实际计时周期内钢水质量变化量是否为零，即判断所述实际计时周期内钢水实际平均流速是否为零；

若为零，则认为存在某种故障；若不为零，则以所述速度偏差的正负偏差为基准确定钢包口的开合。

可选的，第四模块164，用于当所述速度偏差的偏差为负偏差或零时，则以此开口浇注；若速度偏差的偏差为正时，则返回通过速度正负偏差来确定钢包口的开合；当速度偏差为正时，则钢包口调小；当速度偏差为负时，则根据实际平均流速与理想速度下限值对比，来确定钢包口开合；当实际平均流速与理想速度下限值的差值为正时，则以此开口正常浇注；当实际平均流速与理想速度下限值的差值为负时，则存在故障。

可选的，第四模块164，用于设置开环控制液压系统，通过所述开环控制液压系统无级调速控制所述钢包口的开合。

本实用新型实施例，将实际计时周期内的平均浇注速度与理想平均浇注速度进行对比，得到速度正负偏差，将实际速度绝对偏差与理想速度绝对偏差进行对比，得到速度偏差的正负偏差，获取实际计时周期结束时的质量值为质量末值，获取实际计时周期开始时的质量值为质量初始值，根据速度偏差来实时调整钢包口的开合，控制钢水实际流速，根据速度偏差的正负偏差调整钢包口的开合，控制实时钢水浇注速度，根据质量末值与质量初始值的差值，控制钢水总浇注重量。从而实现智能控制与精准浇注。

以下结合实例详细说明本实用新型实施例。

某铸钢厂钢包钢水口通过开环电比例控制系统控制液压缸，进而控制钢包钢水口开合来调节浇注速度。浇注对象分为锭身浇注和帽口浇注，锭身和帽口连续进行，浇注量与浇注高成正比分配。采用高精度称重系统，实时记录钢包与钢水总重，重量显示为0.000kg。

钢包口控制流程如图2所示，其中：k为空行程，其他符号定义见表1。当油缸由I运行到I I时，即有效行程为Li时，锭身以Li开口浇注。当帽口浇注时，调节Li到合适值。

假定被浇注对象浇注量为ΔM(kg)，浇注时间为Δt(s)。则由其确定的需要控制物理量，即为理想平均浇注速度：

浇注对象和控制相关基本参数见表1。

表1

根据浇注控制流程，可绘出理论浇注曲线如图3和图4所示。图3中：曲线a为钢包中钢水质量变化规律，曲线b为被浇注对象质量变化规律，根据质量守恒可知，曲线a和曲线b在任意时间段的质量变化量相等。M0为初始时重量，即为钢包和钢水总重，M1为锭身浇注完成时钢包与钢水总重，M2为帽口浇注完成时钢包与钢水总重。图3和图4中，时间段说明见表2。

表2

根据质量和时间连续定律，由图3和图4可知：

ΔM＝ΔM₁+ΔM₂＝(M₀-M₁)+(M₁-M₁)＝M₀-M₁ (2)

Δt₁＝t₂-t₁ (3)

Δt₁＝t₀-t₁ (4)

其中：

M_o＝M+M_i (5)

由以分析式可知，整个浇注过程中物理量均是时间的函数，因此可以定义理想平均浇注时间作为基准值，进而可以得出浇注所需的速度基准值，然后通过钢包口开度补偿进而对速度补偿。下文开始以锭身浇注为例导出控制方程，帽口速度控制与锭身相同，对于初始阶段、过渡阶段、收尾阶段另作说明。

锭身浇注理想时间：

锭身浇注理想质量：

由(6)、(7)可得锭身浇注理想速度：

锭身以最短时间T_1min浇注时的理想速度：

锭身以最长时间T_1max浇注时的理想速度：

由(9)、(10)可得锭身浇注理想速度偏差：

实际重量以电子称重系统读取重量为准，以t0＝0开始计时，计时周期T，假定任意时刻电子称读取重量为m_i(i＝0、1、2……)。则任意计时周期T内的实际平均流速即为：

由(8)、(12)可得速度绝对偏差为：

(1)若

时，则说明钢包口未打开，或者钢包中无钢水，或者钢包口堵塞。

(2)若

时，分两种情况判断。

(a)若δ_Ti≤δ_v1，则钢包口以此开口进行浇注。

(b)若δ_Ti＞δ_v1，则另分两种工况判断。

(b1)若

时，则说明速度过快，钢包口需调小。

b2)若

时，则说明速度过慢，钢包口需调大。

对于(b2)工况，情况较为复杂。一方面是由于δ_Ti为绝对偏差，不能反应实际速度；另一方面，钢包口是否还有可调大的空间、钢包中是钢水余量是否充足等，另需判断，再分两种工况分析。

(I)

时，不做处理。此时，无论钢水是不充足，钢包口是否完全打开，均满足浇注要求。

(I I)

时，预警提示：钢包钢水不足或其他因素影响流速(如钢包口堵塞，缸包控制油缸是否未动作等)。

以上判断分析过程如图2所示。

帽口浇注初始点t3按以下方式来计，当：m_i＝M₁时，即：

此时，锭身浇完成，帽口浇注开始。钢包口快速闭合并调节钢包口开度，调节与判断过程同锭身流速控制原理。当：m_i＝M₂时，即：

ΔM＝M₀-m_i (15)

此时，浇注全部完成，钢包口快速关闭。

实际上，由于时间延迟和关闭响应过程，使得在关闭时有部分质量流入被浇注体中。假设此部分质量为M_k，则质量补偿按下述方可操作。当ΔM满足下式时，钢包口即可开始关闭。

ΔM＝M₀-m_i-M_k (16)

根据流量方程与质量方程可知：M_k与钢包口的开度和关闭响应时间有关。实际上根据理论计算可给出M_k值，再通过实际浇注试验取值修正。

由于专利重点是控制浇注速度与速度偏差补偿，关于比例阀电压变化规律、具体得电时间长短、M_k值的确定另根据流体力学和相关建模分析计算，不再本专利范围内。

首先确定基准值。根据表1，由式(6)～(11)可得：

ΔM₁＝14528.5714，

其次，确定计时点。以控制钢包口油缸的比例阀得电开始时刻为t0＝0点，计时周期T＝0.5s。从n＝0开始到n＝11该时间内，m_i的值见表3第3、10行，由(12)、(13)可求得

和δ_Ti，见表3第二、三行。

表3

在n＝4时，首次

由此确定钢水开始流出。在n＝10时，即t₂＝10T＝5s 时，钢包口开口校正完成，钢水稳定浇注。钢包口开合控制示意图如图5所示。

在上述计算过程中的判断流程如图2，具体如下：(1)当

时，则钢包口持续打开，如上表中的n＝1～3条件。(2)当

且δ_Ti≤δ_v1时，稳定浇注，如上表中的n＝9或10条件。(3)当

且δ_Ti＞δ_v1，

时，钢包口调大，如上表中的n＝4～8条件。(4)当

且δ_Ti＞δ_v1，

时，钢包口调小，如上表中的n＝11条件。

在(3)中，需判断速度

的变化量

是否为0。若

则持续循环直至满足浇注条件。若

则分两种情况处理。(a)

时，不做处理。 (b)

时，预警提示。

根据(14)、(15)式，按上述过程浇注到m_i＝45471.428时，说明锭身浇注完成，帽口开始浇注，钢包口调小，判断过程和方法同锭身。假如M_k＝6，按 (16)式，当m_i＝41994时，钢包口开始关闭，至此浇注过程全部完成。

本实用新型实施例提供的钢水浇注控制方法，将实际计时周期内的平均浇注速度与理想平均浇注速度进行对比，得到速度正负偏差，将实际速度绝对偏差与理想速度绝对偏差进行对比，得到速度偏差的正负偏差，获取实际计时周期结束时的质量值为质量末值，获取实际计时周期开始时的质量值为质量初始值，根据速度偏差来实时调整钢包口的开合，控制钢水实际流速，根据速度偏差的偏差调整钢包口的开合，控制实时钢水浇注速度，根据质量末值与质量初始值的差值，控制钢水总浇注重量。从而实现智能控制与精准浇注。

本实用新型实施例提供一种浇注车，如图1所示包括：大车总成11、小车总成12、电气总成13、钢包座总成14、液压总成15，钢包浇筑系统16；

根据在所述实际计时周期内浇注设定净钢水重量时的浇筑速度，确定所述实际计时周期内浇注设定净钢水重量所需的平均浇注速度为所述理想平均浇注速度，并确定所述实际计时周期内浇注设定净钢水重量所需的理想速度绝对偏差；

根据所述质量末值及所述质量初始值，确定实际计时周期内的平均浇注速度，获得所述实际速度绝对偏差；

所述速度正负偏差为所述平均浇注速度与所述理想平均浇注速度的绝对差值；

所述速度偏差的正负偏差为所述实际速度绝对偏差与所述理想速度绝对偏差的绝对差值；

所述根据所述质量末值与所述质量初始值的差值，控制钢水总浇注重量包括：判断所述实际计时周期内钢水质量变化量是否为零，即判断所述实际计时周期内钢水实际平均流速是否为零；若为零，则认为存在某种故障；若不为零，则以所述速度偏差的正负偏差为基准确定钢包口的开合；

当所述速度偏差的偏差为负偏差或零时，则以此开口浇注；若速度偏差的偏差为正时，则返回通过速度正负偏差来确定钢包口的开合；当速度偏差为正时，则钢包口调小；当速度偏差为负时，则根据实际平均流速与理想速度下限值对比，来确定钢包口开合；当实际平均流速与理想速度下限值的差值为正时，则以此开口正常浇注；当实际平均流速与理想速度下限值的差值为负时，则存在故障；

设置开环控制液压系统，通过所述开环控制液压系统无级调速控制所述钢包口的开合。

本实用新型实施例提供的浇注车，将实际计时周期内的平均浇注速度与理想平均浇注速度进行对比，得到速度正负偏差，将实际速度绝对偏差与理想速度绝对偏差进行对比，得到速度偏差的正负偏差，获取实际计时周期结束时的质量值为质量末值，获取实际计时周期开始时的质量值为质量初始值，根据速度偏差来实时调整钢包口的开合，控制钢水实际流速，根据速度偏差的偏差调整钢包口的开合，控制实时钢水浇注速度，根据质量末值与质量初始值的差值，控制钢水总浇注重量。从而实现智能控制与精准浇注。

以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。

Claims

1.一种浇注车，其特征在于，包括：

大车总成、小车总成、电气总成、钢包座总成、液压总成，钢包浇筑系统；

大车总成用于整车的结构支撑和行走，小车总成用于实现左右平移，钢包座总成用于承载钢包并实现升降，液压总成用于小车平移、钢包座升降和钢包口开启与关闭的控制，电气总成用于大车总成行走驱动控制、限位、行走安全警示灯、声光报警、称重系统与数据传输、遥控器、液压系统控制；

2.根据权利要求1所述的浇注车，其特征在于，第一模块，用于根据在所述实际计时周期内浇注设定净钢水重量时的浇筑速度，确定所述实际计时周期内浇注设定净钢水重量所需的平均浇注速度为所述理想平均浇注速度，并确定所述实际计时周期内浇注设定净钢水重量所需的理想速度绝对偏差。

3.根据权利要求1所述的浇注车，其特征在于，第二模块，用于根据所述质量末值及所述质量初始值，确定实际计时周期内的平均浇注速度，获得所述实际速度绝对偏差。

4.根据权利要求1所述的浇注车，其特征在于，所述速度正负偏差为所述平均浇注速度与所述理想平均浇注速度的绝对差值。

5.根据权利要求1所述的浇注车，其特征在于，所述速度偏差的正负偏差为所述实际速度绝对偏差与所述理想速度绝对偏差的绝对差值。

6.根据权利要求1所述的浇注车，其特征在于，第四模块，用于判断所述实际计时周期内钢水质量变化量是否为零，即判断所述实际计时周期内钢水实际平均流速是否为零；若为零，则认为存在某种故障；若不为零，则以所述速度偏差的正负偏差为基准确定钢包口的开合。

7.根据权利要求6所述的浇注车，其特征在于，第四模块，用于当所述速度偏差的偏差为负偏差或零时，则以此开口浇注；若速度偏差的偏差为正时，则返回通过速度正负偏差来确定钢包口的开合；当速度偏差为正时，则钢包口调小；当速度偏差为负时，则根据实际平均流速与理想速度下限值对比，来确定钢包口开合；当实际平均流速与理想速度下限值的差值为正时，则以此开口正常浇注；当实际平均流速与理想速度下限值的差值为负时，则存在故障。

8.根据权利要求6或7所述的浇注车，其特征在于，第四模块，用于设置开环控制液压系统，通过所述开环控制液压系统无级调速控制所述钢包口的开合。