TWI833969B

TWI833969B - 用於追蹤及評估冶金設施中的耐火元件的狀態的系統以及藉由該系統中的監控單元的處理器所實施的方法

Info

Publication number: TWI833969B
Application number: TW109120380A
Authority: TW
Inventors: 安東尼歐法維亞; 丹尼斯朱安; 柯倫汀皮卡德; 派翠克亞諾福; 艾瑞克馬丁; 詹曼瑞屈
Original assignee: 比利時商維蘇威集團股份有限公司
Priority date: 2019-06-18
Filing date: 2020-06-17
Publication date: 2024-03-01

Abstract

一種用於追蹤及評估在一冶金設施中可替換耐火元件的狀態的系統，包含：a)複數個可識別冶金容器(1)，諸如盛鋼桶，其中該等可識別冶金容器中的每一者包含可移除的耐火元件(1p)，諸如滑動閘閥板件；b)複數個替換的耐火元件(1r)，其中每個替換耐火元件包含一機器可讀取識別標籤(1t)，該機器可讀取識別標籤包含耐火元件識別資料；c)一讀取站(2)，諸如一RFID工作台，用於讀取位於該讀取站(2)的一讀取區域(21)中的一替換的耐火元件(1d)的該機器可讀取識別標籤(1t)；d)一耐火狀態工具(3)，用於評估與該等冶金容器(1)中的任一者耦合的耐火元件的狀態；e)一監控單元(4)，可以連接至該讀取站(2)及該耐火狀態工具(3)。

Description

用於追蹤及評估冶金設施中的耐火元件的狀態的系統以及藉由該系統中的監控單元的處理器所實施的方法

本發明係有關一種用於追蹤及評估在包含冶金容器(諸如盛鋼桶)的冶金設施中的可替換耐火元件(諸如滑動閘閥板件)的狀態的系統。

在冶金設施中，許多耐火元件係在嚴酷的條件下操作且隨著時間經過而磨損，使得必須經常地替換它們。經常替換的此種耐火元件的例子之一係為滑動閘閥板件。

滑動閘閥在此技藝中是大家熟知的。滑動閘閥用於控制從上游冶金容器澆注到下游容器的熔融金屬的流量。例如，從熔爐到盛鋼桶，從盛鋼桶到分鋼槽，或者從分鋼槽到鑄錠模。例如，US-A-0311902或US-A-0506328係揭示配置在鑄造盛鋼桶底部處的滑動閘閥，其中設置有通孔的成對的耐火滑動閘閥板件係相對於彼此滑動。當澆注孔互相對準或部分地重疊時，熔融金屬可以流過滑動閘閥(「鑄造通道」係打開)，而當澆注孔之間沒有重疊時，熔融金屬流將完全地停止(「鑄造通道」係關閉)。澆注孔的部分重疊係允許藉由節流熔融金屬流來調整熔融金屬流量。儘管滑動閘閥在過去的幾十年中已經有了很大的發展，但原理仍然是相同的，其中一個板件相對於另一個板件滑動以控制兩個板件的通孔之間的重疊程度。

JP2008221271係揭示一種用於評估冶金容器中的滑動閘閥板件之磨損狀態的設備。此種設備係允許檢查滑動閘閥板件中是否有過度磨損的跡象，且因此提供關於是否必須藉由替換滑動閘閥板件而翻新的指示給操作者。然而，來自此先前技術的設備不允許一旦將滑動閘閥板件置放在冶金容器中就追蹤滑動閘閥板件。儘管此種滑動閘閥板件可以具有帶有識別號的標籤，但一旦將熔融金屬澆注至冶金容器中，此種標籤將被破壞或變得難以讀取。因此，來自先前技術的此設備將允許做出關於是否必須替換一組滑動閘閥板件的決定，但它將不允許收集及儲存每個滑動閘閥板件的歷史磨損資料，且將此種磨損資料與例如滑動閘閥板件的製造特徵的歷史資料相關聯，典型地係與滑動閘閥板件的批號或識別號相關聯。為了增加對耐火元件的生產製程在其使用性能之影響的理解，所欲的是，具有一種系統，允許將耐火元件的歷史狀態資料與其製造特徵及金屬生產參數鏈接，該製造特徵及金屬生產參數係與在金屬鑄造過程中耐火元件的使用有關。

文獻WO 2005/007325係揭示一種用於例如藉由比較滑動閘閥的孔的理論及實際節流速率來客觀地判定滑動閘閥的耐火板件是否可以重複使用或應該處置的不同方法。然而，所敘述的方法難以實施，因為它們需要在金屬鑄造之期間量測多個參數，諸如經過滑動閘閥的熔融金屬的瞬時流率，以便推導出滑動閘閥的孔的實際節速流率。它們也需要根據物理定律計算熔融金屬的理論瞬時流率，且因此需要冶金容器、滑動閘閥及熔融金屬之間機械相互作用的精確物理模型。因此，由於金屬鑄造之期間物理量測及用於計算經過滑動閘閥的理論熔融金屬流率的模型中的近似值的不完善，此先前技術文獻中敘述的方法同時難以實施且精確度有限。此外，沒有揭示用於自動化收集不同板件組的狀態資料及將該狀態資料儲存在電腦記憶體中的方法或系統。

文獻WO 2010/057656係揭示一種用於主動追蹤關於系統或冶金系統之組件的特定資料的監控系統及方法。該方法係使用固定至冶金設施的個別組件或系統的RFID標籤，且因此不適用於諸如滑動閘閥板件的耐火元件，這些耐火元件承受由熔融金屬引起的熱、機械及化學應力。置放在滑動閘閥板件上的RFID標籤確實不能抵抗金屬鑄造操作，且因此在使用中不能操作成追蹤滑動閘閥板件。此外，此文獻沒有揭示任何系統或方法來實際評估諸如滑動閘閥板件的耐火元件的狀態。

本發明的目的之一在於提供一種用於追蹤及評估在冶金設施中可替換耐火元件的狀態的系統，以便具有與該等耐火元件的製造特徵及金屬生產參數有關聯之耐火元件的歷史磨損資料的洞察力，該製造特徵及金屬生產參數係與在金屬鑄造過程中耐火元件的使用有關。

在所附的獨立項中界定本發明。在附屬項中界定較佳實施例。尤其，本發明係有關用於一種追蹤及評估在一冶金設施中可替換耐火元件的狀態的系統，該系統包含： a)複數個可識別冶金容器，諸如盛鋼桶，其中該等可識別冶金容器中的每一者包含可移除耐火元件，諸如滑動閘閥板件； b)複數個替換耐火元件，其中每個替換耐火元件包含一機器可讀取識別標籤，該機器可讀取識別標籤包含耐火元件識別資料； c)一讀取站，諸如一RFID工作台，用於讀取位於該讀取站的一讀取區域中的一替換耐火元件的該機器可讀取識別標籤； d)一耐火狀態工具，用於評估與該等冶金容器中的任一者耦合的耐火元件的狀態； e)一監控單元，可以連接至該讀取站及該耐火狀態工具，其中該監控單元係構造成： i. 從該耐火狀態工具接收耦合至該等冶金容器中之一者的至少一個耐火元件的狀態資料； ii. 接收該冶金容器的識別資料； iii. 將與該冶金容器的識別資料相關聯的該狀態資料儲存在一耐火狀態資料庫中； iv. 基於該狀態資料(「合格或不合格」)判定是否必須替換該耐火元件，且在必須替換該耐火元件之情況下(「不合格」)，則該監控單元係構造成： a. 判定從該讀取站接收的耐火元件識別資料係對應於替換該至少一個耐火元件的該替換耐火元件的識別資料； b. 在該耐火狀態資料庫中將該耐火元件識別資料與該冶金容器(1)的識別資料相關聯。

在有利的實施例中，該監控單元包含一人機界面或HMI，其中該HMI係構造成通知一操作人員是否必須替換該耐火元件。

在有利的實施例中，當必須替換一耐火元件時，該HMI係構造成請求一操作人員確認由該讀取站所接收的耐火元件識別資料係對應於替換該至少一個耐火元件的該替換耐火元件的識別資料。

在有利的實施例中，每個冶金容器包含一機器可讀取標籤，且其中該監控單元係構造成當該冶金容器處於該監控單元的一偵測區域時，讀取該機器可讀取標籤。

在有利的實施例中， i.該監控單元係構造成在該耐火狀態資料庫中所預設將置放在該讀取站的讀取區域中的該替換耐火元件的耐火元件識別資料與位於該監控單元的偵測區域中的該冶金容器的識別資料相關聯； ii.該HMI係構造成使得該操作人員可以修改該預設關聯。

在有利的實施例中，該監控單元操作一機器人系統，該機器人系統係構造成執行以下操作中的至少一些：操作該等替換耐火元件、將一替換耐火元件置放在該讀取站的讀取區域中、從該冶金容器移除一已使用的耐火元件、將一替換耐火元件耦合到該冶金容器、將該耐火狀態工具耦合到該冶金容器以及該耐火狀態工具與該冶金容器解耦合。

在有利的實施例中，該讀取站係為一RFID工作台，且該等替換耐火元件包含RFID標籤。

在有利的實施例中，該等冶金容器的識別資料係包括在置放在該等盛鋼桶澆口上的2D條碼上，該監控單元係構造成讀取該等2D條碼。

在有利的實施例中，該監控單元係構造成將與該耐火識別資料相關聯的耐火製造資料儲存在該耐火狀態資料庫中，該耐火製造資料包含以下資料中的至少一者： • 耐火材料； • 耐火製造方法參數，諸如各種製造步驟的溫度、壓力及持續時間； • 耐火製造日期。

在有利的實施例中，該監控單元係構造成將與該冶金容器的識別資料相關聯的金屬生產資料儲存在該耐火狀態資料庫中，該金屬生產資料包含以下資料中的至少一者： • 在該冶金容器中鑄造的金屬的類型及金屬等級； • 在該冶金容器中使用的不同耐火的類型； • 該冶金容器停機的頻率及/或持續時間； • 該金屬生產製程的最終產品特徵； • 鑄造次數； • 鑄造溫度； • 熱化學； • 安裝新耐火元件的日期/時間； • 具有相同耐火元件的鑄件數量。

在有利的實施例中，根據本發明之系統包含一計算單元，該計算單元係構造成計算用於該耐火狀態資料的一機器學習預測模型之係數，其中該計算單元係構造成： i.基於該耐火狀態資料庫的資料來產生複數個訓練實例，其中每個訓練實例包含： 1. 基於從該耐火製造資料擷取的至少一個參數及/或從該金屬生產資料擷取的至少一個參數的一訓練實例輸入； 2. 基於從該耐火狀態資料擷取的至少一個參數的一訓練實例輸出； ii.基於該等訓練實例來訓練該機器學習預測模型。

在有利的實施例中，該耐火狀態工具係為用於量測與諸如盛鋼桶的一冶金容器的該滑動閘閥耦合的滑動閘閥板件的狀態資料的一板件狀態工具，該滑動閘閥包含從該滑動閘閥的一外壁突伸的一下部鑄嘴，該滑動閘閥可以藉由將至少兩個滑動閘閥板件相對於彼此滑動而在一打開構造及一關閉構造之間切換，當該滑動閘閥處於該打開構造時，該下部鑄嘴係與該冶金容器的一鑄造通道作流體連通，該板件狀態工具包含： • 一本體，包含用於至少部分地封閉該下部鑄嘴的一封閉器； • 一氣體注入裝置，包含一壓力調整器，用於在一目標壓力下經由該封閉器將一氣體注入到該下部鑄嘴中； • 一氣體流量量測裝置，用於量測由該氣體注入裝置注入的氣體的流量； • 一控制器，係通訊地連接至該氣體流量量測裝置且構造成接收與該等滑動閘閥板件的相對位置有關的輸入資料。

在有利的實施例中，該控制器係構造成將達到該目標壓力所需的該氣體流量(GF)及該滑動閘閥板件的相對位置(RP)儲存在該控制器的一記憶體中，作為時間變數的函數。

在有利的實施例中，該控制器係構造成處理該氣體流量(GF)函數，以便藉由計算該函數的導數來擷取第一指標，且藉由計算該函數的積分來擷取第二指標。

圖1(a)係顯示根據本發明之系統的第一實施例。盛鋼桶1位於工作間的側面上，在該工作間中檢查其磨損元件及翻新。

根據本發明之一個基本特徵，盛鋼桶1屬於冶金容器的集合體，其中每個冶金容器是可識別的，意謂著該集合體中的每個冶金容器都可以彼此區分。在圖1(a)所示的實施例中，盛鋼桶1在其外壁上帶有唯一的識別號N°###，使得可以例如由操作人員11識別。替代性地，冶金容器可以帶有RFID標籤或條碼，諸如QR碼。

根據本發明之另一個基本特徵，盛鋼桶1包含可移除耐火元件，諸如滑動閘閥板件1p。滑動閘閥板件1p由於在機械及熱約束下需要在短的時間間隔內被替換，滑動閘閥板件1p係在機械及熱約束下被操作。因此，由於可逆的機械耦合，滑動閘閥板件1p係有利地安裝在盛鋼桶1的滑動閘閥上。滑動閘閥板件1p可以例如被夾緊在滑動閘閥的支架中，使得它可以由人或機器人操作者不時地更換。滑動閘的其他耐火元件，諸如下部鑄嘴或內部鑄嘴，在需要時也可以替換。

在圖1(a)中，操作人員11站在一堆替換的耐火元件1r旁邊。每個替換的耐火元件1r帶有機器可讀取標籤(未顯示)，諸如RFID標籤或條碼。操作人員11與讀取站2交互作用，讀取站2係構造成讀取位於讀取站2的讀取區域21中的替換的耐火元件1d的機器可讀取識別標籤。根據本發明之系統也包含耐火狀態工具3，用於評估冶金容器1的耐火元件的狀態，耐火元件係諸如滑動閘閥板件1p。耐火狀態工具3係有利地構造成量測物理參數，可以從物理參數推導出耐火元件1p的磨損狀態。尤其，耐火狀態工具3必須可以偵測耐火元件何時處於過度磨損的狀態，達到必須替換它的程度。文獻JP2008221271係揭示例如此種耐火狀態工具3，用於評估冶金容器的滑動閘閥板件的磨損狀態。耐火狀態工具的其他例子將在本文中另外地介紹。

根據本發明之另一個基本特徵，該系統包含監控單元4。監控單元4可以連接至讀取站2及耐火狀態工具3。監控單元4係構造成從耐火狀態工具3接收與冶金容器1耦合的至少一個耐火元件的狀態資料。在已經接收到它們之後，監控單元4將狀態資料儲存在與冶金容器1的識別資料相關聯的耐火狀態資料庫中。監控單元4也構造成基於該狀態資料來判定是否必須替換耐火元件1p，且相應地發出「合格」或「不合格」決定。監控單元4包含至少一個處理器，且較佳地包含記憶體。此種處理器可以位於冶金設施的工作間中，與根據本發明之系統的其他組件(諸如讀取站2及耐火狀態工具3)直接地相鄰。接著，耐火狀態工具3有利地使用有線連接(如圖1a所示)或使用無線連接(如圖1b所示)(天線c)而通訊地連接至監控單元4。

替代性地，由於諸如TCP/IP的通訊協定，監控單元4可以位於遠端且可以藉由有線或無線連接經由電腦網絡與根據本發明之系統的其他組件通訊。它也可以包含複數個處理器，其中這些處理器中的至少一些處理器係嵌入至系統的其他組件中，諸如讀取站2或耐火狀態工具3。耐火狀態資料庫可以儲存在監控單元4的記憶體中。替代性地，耐火狀態資料庫可以是託管在遠端伺服器上且從不同的冶金設施收集耐火狀態資料的中央資料庫。

在圖1(a)的實施例中，耐火狀態工具3及替換的耐火元件1r係由操作人員11來操作。在此實施例中，操作人員11負責將替換的耐火元件1r置放在讀取站2的讀取區域21中。在從監控單元4做出「不合格」決定之情況下，從冶金容器1中擷取已使用的耐火元件1p及將替換耐火元件耦合在冶金容器1 中也是由操作人員11手動地執行。因此，在此實施例中，監控單元4有利地包含人機界面41(HMI)，用於管理根據本發明之系統與操作人員11之間的交互作用。接著，HMI 41係有利地構造成藉由例如在螢幕上顯示訊息來通知操作人員11是否必須替換耐火元件1p。HMI 41有利地以有線連接之方式通訊地連接至監控單元4，如圖1a)所示。替代性地，HMI 41可以與監控單元4無線連接。在又一實施例中，HMI 41可以整合到監控單元4，使得它們共享至少一個共用電子處理器。

如上所述，冶金容器1的識別資料係為與冶金容器1相關聯的資料，允許將此種冶金容器1與金屬鑄造設施中的其他冶金容器分開。如圖1a)所示，它們可以對應於冶金容器1的外壁上的唯一識別號N°###。在此實施例中，HMI 41可以構造成從操作人員11接收目前在工作間中的冶金容器1的識別號N°###。替代性地，冶金容器1可以帶有機器可讀取標籤，諸如RFID標籤，如圖1b)所示(天線a)。在此實施例中，監控單元4係構造成當冶金容器1位於監控單元4的偵測區域42中時讀取冶金容器1的RFID標籤以便獲得其識別資料。重要的是，注意到，在全文中，唯一的識別號或機器可讀取標籤可以位於來自冶金容器1的可移除部件上，諸如設置在冶金容器1上的滑動閘閥1v此種可移除部件具有使用壽命，至少具有比耐火元件1p的使用壽命大一個數量級的等級。當實施根據本發明的系統時，此種可移除部件的識別號可以被認為是冶金容器識別資料。

如果監控單元4判定必須替換耐火元件1p，或者換句話說，它已經發出「不合格」的決定，則監控單元4將判定從讀取站2所接收的耐火元件識別資料係對應於替換至少一個耐火元件1p的替換耐火元件的識別資料。接著，監控單元4係構造成在耐火狀態資料庫中將此種耐火元件識別資料與冶金容器1的識別資料相關聯。

本發明也有關一種由該監控單元4的至少一個處理器實施的方法，其中該方法包含以下步驟：i.從該耐火狀態工具3接收耦合至一可識別冶金容器1的一耐火元件1p的狀態資料；ii.接收該冶金容器1的識別資料；iii.將與該冶金容器1的識別資料相關聯的該狀態資料儲存在一耐火狀態資料庫中；iv.基於該狀態資料(「合格或不合格」)判定是否必須替換該耐火元件1p，且在必須替換該耐火元件1p之情況下(「不合格」)，則該監控單元4係構造成實施以下步驟：a.判定從一讀取站2接收的該耐火元件識別資料係對應於替換該至少一個耐火元件1p的該替換耐火元件的識別資料；b.在該耐火狀態資料庫中將該耐火元件識別資料與該冶金容器1的識別資料相關聯。

對複數個可識別的冶金容器1有利地執行上述方法，且以規則的時步(timesteps)重複該方法。

當操作人員負責操作替換的耐火元件1r且將其等耦合到各種冶金容器時，判定從讀取站2所接收的耐火元件識別資料係對應於替換耐火元件1p的替換耐火元件的識別資料，將請求來自操作人員11的輸入。

HMI 41係有利地構造成：當必須替換耐火元件1p時，請求操作人員11確認讀取站2所接收的耐火元件識別資料係對應於替換已使用的耐火元件1p的替換耐火元件的識別資料。在一個實施例中，HMI 41可以構造成：當必須替換耐火元件1p時，請求操作人員11確認目前置放在讀取站2的讀取區域21中的替換的耐火元件1d係對應於他將要耦合至冶金容器1的耐火元件，以替換已使用的耐火元件1p。可以例如請求操作人員11按下鍵盤上的按鍵，以確認讀取站2剛從讀取區域21中的替換的耐火元件1d所接收的耐火元件識別資料係對應於由操作人員將其耦合至冶金容器1的耐火元件的識別資料。

在另一個實施例中，當冶金容器帶有RFID標籤且監控單元4係構造成從此種RFID標籤擷取冶金容器識別資料時，監控單元4可以構造成在耐火狀態資料庫中所預設將置放在讀取站2的讀取區域21中的替換的耐火元件1d的耐火元件識別資料與位於監控單元4的RFID偵測區域42中的冶金容器1的識別資料相關聯。在此配置中，將訓練操作人員11僅在監控單元4已經針對冶金容器1發出「不合格」決定之後，置放替換的耐火元件1d。在此實施例中，將替換的耐火元件1d置放在讀取站2的讀取區域21中確實被監控單元4視為由操作者確認耐火元件1d係替換冶金容器1中的耐火元件1p。然而，HMI 41係有利地構造成使得操作人員11可以修改預設關聯。此將允許操作人員11糾正預設關聯，以防他無意地將替換的耐火元件1d置放在讀取區域21中，而監控單元4最終針對目前在工作間中的冶金容器1發出「合格」決定。

圖1b)係顯示本發明之實施例，其中，該系統係構造成在有限的人工干預下或者甚至沒有任何操作人員11之情況下以自動化配置工作。在此情況下，監控單元4可以操作機器人系統5。此種機器人系統5係有利地構造成執行操作者11在圖1a)的實施例中必須管理的操作中的至少一些，包括：操作替換的耐火元件1r、將替換的耐火元件1r置放在讀取站2的讀取區域21中、從冶金容器1中移除已使用的耐火元件1p、將替換的耐火元件1r耦合至冶金容器1、將耐火狀態工具3耦合至冶金容器1且耐火狀態工具3與該冶金容器1解耦合。

圖2a)及2b)係總結圖1a)及1b)的實施例中的監控單元4及其他組件之間的相互作用。在這些附圖中，「RC Db」代表「耐火狀態資料庫」。如圖1b)及2b)所示，在根據本發明之系統的全自動化配置之情況下，不同的冶金容器係有利地帶有機器可讀取標籤(天線a)，使得當冶金容器1係在靜態偵測區域42時，監控單元4可以讀取包含在機器可讀取標籤中的冶金容器1的識別資料。替代性地，由於整合到機器人系統5的適當讀取系統，諸如機器視覺系統或RFID讀取站，機器人系統5可以構造成讀取冶金容器1的機器可讀取標籤。

圖3係顯示一個例子，該例子係顯示監控單元4如何針對其識別資料為L1234的盛鋼桶來更新耐火狀態資料庫。由耐火狀態工具3在不同時刻的連續耐火狀態測試RCT1至9產生耐火狀態資料，且從監控單元4做出「合格」或「不合格」決定。最初，具有識別資料R111的耐火元件係耦合至盛鋼桶L1234。如圖所示，兩個第一耐火狀態測試RCT1、RCT2導致「合格」決定，因為它們反映出耐火元件R111沒有顯示過度磨損的跡象。另一方面，第三耐火測試RCT3導致「不合格」決定。此「不合格」決定觸發由替換耐火元件R344替換耐火元件R111，該替換耐火元件R344的識別係由監控單元4從讀取站2獲得的。接著，監控單元4將後續耐火狀態測試RCT4至7與此新的耐火元件R344相關聯，直到耐火狀態測試RCT7為止，在耐火狀態測試RCT7因為發出「不合格」決定，判定必須替換耐火元件R344。可以由監控單元4針對冶金設施的不同的冶金容器1應用相同的更新過程。耐火狀態資料庫也可以收集來自包含每個根據本發明之系統的不同冶金設施的耐火狀態資料。

由至少一個監控單元4更新的耐火狀態資料庫係允許因此追蹤在一個或多個冶金設施中使用的耐火元件，且將每個耐火元件鏈接至其在連續時步所量測的狀態資料。利用根據本發明之系統，即使它們已經在冶金容器中操作，儘管缺乏對由耐火元件產生的識別標籤的存取，或者甚至它們的破壞，仍可以建立此種有用的資料庫。

雖然此耐火狀態資料庫將允許單獨地追蹤冶金設施中的各種耐火元件，且可以例如整合到用於金屬鑄造設施的供應鏈管理應用中，但它也可以用於產生冶金設施中的耐火元件1p、1r的行為的計算模型。為此目的，可以有利地由監控單元4將與相對應耐火元件的識別資料相關聯的諸如耐火材料的耐火製造資料、或諸如各種耐火製造步驟的溫度、壓力及持續時間的一些耐火製造方法參數儲存在耐火狀態資料庫中。由於與耐火元件相關聯的耐火識別資料及/或批號及/或生產時間，可以例如從耐火製造資料庫中擷取此種耐火製造資料。

金屬生產資料也可以有利地由監控單元4儲存在耐火狀態資料庫中。此種金屬生產資料可以與相對應冶金容器1的識別資料相關聯，且有利地包含以下資料中的至少一者：在冶金容器1中鑄造的金屬的類型、在冶金容器1中使用的不同耐火的類型、冶金容器停機時間的頻率及/或持續時間、金屬生產製程的最終產品特徵。當待被監控的耐火元件1p係為滑動閥閥板件時，金屬生產資料也有利地包括處於磨損狀態的板件的使用時間。針對此，可以從總鑄造時間中推導出滑動閘閥板件的完全關閉時間及完全打開時間，由於在這兩個位置上，這些板件幾乎很少磨損或沒有磨損。替代性地，也可以儲存與由冶金容器1的滑動閘閥板件執行的相對移動的數量有關的資料，此資料可以與相對應冶金容器1的識別資料相關聯。

在有利的實施例中，根據本發明之系統包含計算單元，該計算單元係構造成訓練用於耐火狀態資料的機器學習預測模型，諸如(深度)神經網路模型或機率圖形模型，其中該計算單元係構造成： i.基於該耐火狀態資料庫的資料來產生複數個訓練實例，其中每個訓練實例包含： • 基於從該耐火製造資料擷取的至少一個參數及/或從該金屬生產資料擷取的至少一個參數的一訓練實例輸入； • 基於從該耐火狀態資料擷取的至少一個參數的一訓練實例輸出； ii.基於該等訓練實例來訓練該機器學習預測模型。

如上已經所述，耐火元件1r、1p可以是滑動閘閥板件。此種滑動閘閥板件1r、1p係為冶金容器的滑動閘閥1v中的主要部件。滑動閘閥可以是兩板式或三板式的滑動閘閥。如圖4a)所示，兩板式滑動閘閥包含頂部滑動閘閥板件1u及底部滑動閘閥板件1L，而圖2(b)所示的三板式滑動閘閥更包含夾在頂部及底部滑動閘閥板件1u、1L之間的中間滑動板閘閥板件1m。

滑動閘閥板件包含滑動表面1s，該滑動表面1s藉由滑動閘閥板件的厚度與第二表面1d分開，且藉由外圍邊緣彼此接合。它也包含垂直於滑動表面延伸的通孔1b。中間滑動閘閥板件1m的第二表面1d也是滑動表面。頂部、底部及選擇性的中間滑動閘閥板件係各自與相對應的頂部、底部及選擇性的中間板件支撐框架11t、11L、11m的接收支架1c耦合，其中一個板件的至少一個滑動表面1s係與第二板件的滑動表面1s滑動接觸。

頂部板件支撐框架11u係相對於冶金容器固定，且頂部滑動閘閥板件1u通常耦合至冶金容器的內部鑄嘴。在兩板式滑動閘閥中(參見圖4(a))，底部板件支撐框架11L係為可移動托架，該托架可以藉由氣動或液壓活塞17被平移地驅動，使得底部滑動閘閥板件的滑動表面係抵靠且相對於頂部滑動閘閥板件的滑動表面滑動接觸。在三板式滑動閘閥中，底部板件支撐框架11L係相對於頂部板件支撐框架及冶金容器固定。中間板件支撐框架11m係為可移動托架，該托架適於使中間滑動閘閥板件的兩個滑動表面分別抵靠且相對於頂部及底部滑動閘閥板件的滑動表面滑動。如在此技藝中所熟知的，在三板式滑動閘閥中，滑動閘閥板件的滑動表面相對於頂部滑動閘閥板件及選擇性的底部滑動閘閥板件的滑動表面的滑動平移，係允許控制兩個(或三個)板件的通孔(bore)2b之間的重疊程度。

如上所述，滑動閘閥板件由於在機械及熱約束下，需要在短時間間隔內被替換，滑動閘閥板件係在機械及熱約束下被操作的。尤其，在多次鑄造操作之後，它們的滑動表面1s會被腐蝕及/或它們的通孔1b會被擴大。為了決定是否必須替換滑動閘閥板件，需要事先評估其磨損狀態。在本發明中，耐火狀態工具3可以是板件狀態工具，用於藉由實施板件狀態測試來評估當板件仍耦合至冶金容器1的滑動閘閥時，滑動閘閥板件的磨損狀態。

如圖5所示，根據本發明之板件狀態工具3具有本體44，該本體44包含封閉器9，該封閉器9用於至少部分地封閉冶金容器1中的滑動閘閥1v的下部鑄嘴1n。封閉器9的功能係為妨礙抵抗有時試圖從下部鑄嘴1n流出的氣體的位移的阻力，該阻力有時被不準確地稱為「背壓」。封閉器9可以包含密封件保持器，用於保持由致動器按壓在下部鑄嘴1n的密封件。在另一個實施例中，封閉器可以包含擰在下部鑄嘴1n的螺紋上的蓋件。在又一實施例中，封閉器可以包含例如由於水泥而化學密封至下部鑄嘴1n的蓋件。在較佳實施例中，封閉器係構造成下部鑄嘴1n的完美氣密性封閉。然而，對於用根據本發明之板件狀態工具來實施板件狀態測試而言，完美氣密性封閉不是必要的。實際上，板件狀態工具3也可以使用於例如即使在損壞的下部鑄嘴1n之情況，而封閉器9不能再被氣密地密封到該下部鑄嘴1n。

本發明之一個基本特徵係為包含壓力調整器6的氣體注入裝置，用於在目標壓力下將氣體經由封閉器9注入到下部鑄嘴1n中。壓力調整器係為控制閥，該控制閥係構造成在輸入壓力下接收氣體且在其輸出端處將此種輸入壓力減小至所欲的值，亦即目標壓力。在本發明中，壓力調整器6可以例如是電子比例壓力調整器，其構造成在6巴之壓力下從高壓空氣供應源接收壓縮空氣，且調整在其輸入端及輸出端之間的氣體流量，使得在其輸出端處保持1.5巴的目標壓力。氣體注入裝置係有利地構造成由於供應導管而將氣體注入到封閉器9的通孔中。

本發明之另一基本特徵係為存在氣體流量量測裝置7或流量計7，其構造成量測在下部鑄嘴1n中由氣體注入裝置注入的氣體的流量。如圖5所示，此種氣體流量量測裝置7係有利地裝配在壓力調整器6及封閉器9之間，使得來自壓力調整器6的輸出端的氣體在進入下部鑄嘴1n之前流過氣體流量量測裝置7。

本發明之第三基本特徵係為控制器8，該控制器8係通訊地連接至氣體流量量測裝置7，且構造成接收與滑動閘閥板件的相對位置有關的輸入資料。此種控制器有利地係為諸如PLC的電子控制器，其構造成在連續時步將(i)氣體流量及(ii)滑動閘閥板件的相對位置的該等控制器值儲存在記憶體中。在有利的實施例中，控制器8係通訊地連接至壓力調整器6。接著，控制器8係為中央單元，其監控由壓力調整器6所調整的壓力、由流量計7所量測的氣體流量、及滑動閥閥板件1u、1L、1m的相對位置。在有利的實施例中，控制器8更構造成藉由致動氣動或液壓活塞17來控制滑動閘閥板件1u、1L、1m的相對滑動運動。在此配置中，控制器8將可以啟動自身用於實施完整板件狀態測試所需的滑動閥閥板件1u、1L、1m的相對滑動運動。在有利的實施例中，控制器8係構造成在滑動閘閥1v從關閉構造移動至打開構造時實施板件狀態測試。

藉由處理氣體流量量測資料及滑動閘閥板件1u、1L、1m的相對位置資料，控制器8將可以評估與滑動閘閥板件1u、1L、1m的磨損狀態有關的指標。在滑動閘閥板件的相對位移之期間由流量計7所量測的氣體流量確實與流過滑動閘閥1v的氣體量強烈相關。如上已經述及的，利用處於理想狀態(無磨損)的滑動閘閥板件，只有當滑動閘閥板件1u、1L、1m的通孔1b之間至少有部分重疊時，流體才可以流過滑動閘閥。由於處於理想狀態的滑動閘閥板件的通孔1b具有已知的直徑，氣體流量的剖面具有一形狀，在滑動閘閥板件的已知相對位置處具有急遽變化。確實在通孔1b開始或停止的位置處觀察到氣體流量的此種急遽變化，根據滑動閘閥1v最初是處於關閉閘構造(急遽增加)還是處於打開閘構造(急遽下降)而定。

氣體流量的此種急遽變化係在圖7a)顯示，圖7a)顯示當滑動閘閥板件的相對位置RP從關閉閘構造改變到打開構造時，氣體流量相對於時間變量的曲線圖GF。初始峰值S1對應於升高下部鑄嘴1n中的壓力所需的氣體流量。氣體流量的急遽增加S2對應於滑動閘閥1v的相對位置，通孔2b在該相對位置處開始重疊。曲線圖NP係顯示由壓力調整器6所監控的氣壓，該氣壓在初始氣體流量峰值S1之後達到其目標值1.5巴。

圖7b)顯示與圖7a)相同的曲線圖，但此次是磨損的板件。磨損的板件的特徵係為腐蝕的滑動表面1s及/或擴大的通孔1b。在腐蝕表面1s之情況下，氣體流量中的急遽增加S2之前是溫和增加M1，此反映當通孔1b在開始重疊之前變得流體連通時發生的洩漏。當磨損的板件具有擴大的通孔1b時，也可以觀察到急遽增加的S2向左偏移。板件狀態工具3及其控制器8將允許偵測且量化GF曲線圖的這些改變。

在一個實施例中，控制器8可以構造成藉由計算氣體流量的曲線圖GF下方的面積，或者換句話說，藉由計算氣體流量相對於時間變量的積分，來量化由於滑動表面1s的侵蝕而引起的洩漏。為了產生與由於腐蝕引起的洩漏有關的有意義的物理指標，將有利地通盤觀察此種積分，例如在測試期間以移動滑動閘閥板件的滑動速度將它正規化。另一方面，板件的通孔1b的擴大可以藉由評估急遽增加S2的偏移來量化。在一個實施例中，可以藉由計算氣體流量的曲線圖GF的導數且藉由尋找此導數的局部最大值來找到急遽增加S2的位置。接著，藉由使用曲線圖RP，滑動閘閥板件1u、1L、1m的相對位置可以與此急遽增加S2相關聯。

為了產生滑動閘閥板件1u、1L、1m的相對位置的曲線圖RP，且擷取上述物理指標，控制器8必須接收與該相對位置有關的電子訊號。在一個實施例中，此種電子訊號可以由測距儀來提供，測距儀係構造成量測移動滑動閘閥板件1L、1m的位移。替代性地，可以從致動滑動閘閥11的可移動托架11L、11m的氣動或液壓活塞17的控制系統中直接地獲得此種電子訊號。然而，只有當控制系統可以以足夠的精確度來判定移動滑動閘閥板件1L、1m的位置時，此實施方式是有利的。

1:盛鋼桶

1b:通孔

1c:支架

1d:耐火元件

1L:滑動閘閥板件

1m:滑動閘閥板件

1n:下部鑄嘴

1p:耐火元件

1r:耐火元件

1s:滑動表面

1u:滑動閘閥板件

1v:滑動閘閥

2:讀取站

2b:通孔

3:耐火狀態工具

4:監控單元

5:機器人系統

6:壓力調整器

7:流量計

8:控制器

9:封閉器

11:操作人員

11t:頂部板件支撐框架

11L:底部板件支撐框架 11m:中間板件支撐框架 11u:頂部板件支撐框架 17:氣動或液壓活塞 21:讀取區域 41:HMI 42:靜態偵測區域 44:本體

將藉由例子且參考附圖來更詳細地說明本發明的這些及其他態樣，其中：圖1a)及1b)係分別顯示根據本發明之系統的第一及第二實施例；圖2a)及2b)係顯示圖1a)及1b)的實施例中的監控單元及其他組件之間的相互作用；圖3係顯示一個例子，該例子係顯示如何由監控單元來更新耐火狀態資料庫；圖4係顯示冶金容器的(a)兩板式及(b)三板式滑動閘閥；圖5係為用於根據本發明之系統中的板件狀態工具之例子的主要組件的示意圖；圖6係顯示盛鋼桶的底部的透視圖，該盛鋼桶包含與根據本發明之系統的板件狀態工具耦合的滑動閘閥；圖7係顯示由根據本發明之系統的板件狀態工具所監控的參數的曲線圖。這些附圖未按比例繪製。