專利名稱：一種連鑄鋼包下渣自動(dòng)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種連鑄鋼包下渣自動(dòng)控制裝置，屬于冶金連續(xù)鑄鋼過程自動(dòng)化 控制設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在鋼水連鑄生產(chǎn)過程中，氧化劑和鋼水中的其它雜質(zhì)混合形成液體鋼渣，其比重 較輕，只有純鋼水比重的三分之一到四分之一左右，浮于鋼水上部。在鋼水澆鑄后期，鋼渣 逐漸流入中間包，影響鋼材品質(zhì)，嚴(yán)重時(shí)使鋼水連鑄無法進(jìn)行甚至造成生產(chǎn)事故。下渣檢測 系統(tǒng)作為鋼鐵連鑄生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)之一，世界各國都給予了高度重視。上世紀(jì)80年代，德 國亞琛科技大學(xué)鋼鐵冶金研究所開始開發(fā)鋼包下渣自動(dòng)檢測技術(shù)，并獲得歐共體的資助。 他們用一種電磁方法來檢測鋼液的下渣，在大包包底水口外圍安裝線圈，當(dāng)鋼液通過接交 流電的線圈時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生渦流，這些渦流可改變磁場的強(qiáng)度；由于爐渣的導(dǎo)電性為鋼水的千 分之一，如果鋼流中含有少量爐渣，渦流就會(huì)減弱，而磁場也相應(yīng)減?。淮艌鰪?qiáng)度的變化可 通過二級線圈來檢測，這種低電壓信號必須在鋼廠的噪聲環(huán)境中傳輸，所要求的信號必須 經(jīng)過過濾，才能產(chǎn)生一個(gè)能與其它測量數(shù)據(jù)相匹配的確定的和有用信號，這一點(diǎn)可采用模 擬與數(shù)字過濾器相集合以及一個(gè)溫度補(bǔ)償系統(tǒng)來達(dá)到。系統(tǒng)的組件必須堅(jiān)固耐用，能承受 煉鋼廠的苛刻環(huán)境，才能保證系統(tǒng)應(yīng)用的有效性與穩(wěn)定性。德國蒂森鋼鐵公司于1987年首 先在一臺(tái)板坯連鑄機(jī)采用了鋼包下渣自動(dòng)檢測技術(shù)，取得了滿意的結(jié)果。后來德國亞琛大 學(xué)鋼鐵冶金研究所的幾位研究人員利用所開發(fā)成功的鋼包下渣自動(dòng)檢測技術(shù)成立了 Amepa 公司，在世界上推廣鋼包下渣自動(dòng)檢測技術(shù)。雖然電磁檢測法在鋼水下渣檢測方面獲得了 較大成功，但是其應(yīng)用過程中也存在一些較大的問題1)價(jià)格較高；例如德國Amepa公司 的電磁式鋼包下渣自動(dòng)檢測設(shè)備投資至少需要50萬馬克，對于我國的一些大型鋼鐵企業(yè) 來講，大量引進(jìn)該設(shè)備，是一項(xiàng)相當(dāng)巨大的投資，而對于大多數(shù)中小鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)則很難接 受；2)安裝煩瑣；電磁法檢測裝置結(jié)構(gòu)相對較為復(fù)雜，安裝過程較煩瑣，且安裝傳感器時(shí)需 要對連鑄生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行一定的改造才能安裝，這將會(huì)給連鑄生產(chǎn)帶來一些影響，給鋼鐵生 產(chǎn)企業(yè)造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失；3)維護(hù)費(fèi)用高，使用壽命較短；由于電磁線圈在惡劣的高 溫環(huán)境下長時(shí)間工作，較容易損壞，而使檢測系統(tǒng)失效，因此需要定期維護(hù)，更換線圈(線 圈的價(jià)格較高，幾萬至數(shù)十萬不等)。目前，國內(nèi)一些鋼鐵企業(yè)對于一般鋼種，連鑄生產(chǎn)采用鋼包澆注末期由操作工肉 眼觀察鋼包長水口插入中間包附近鋼水液面的方式判斷鋼包是否下渣。如果采用人工判渣 的方式，在操作工觀察到鋼包下渣的時(shí)候，實(shí)際流入到中間包的鋼流渣量已經(jīng)較多。流入中 間包的鋼渣，有一部分到達(dá)中間包鋼水表面，造成表面結(jié)殼，可能會(huì)引起操作事故；而更嚴(yán) 重的是，有部分鋼渣會(huì)隨著鋼流澆入連鑄坯中，造成鋼中夾雜物超標(biāo)，引起質(zhì)量問題。隨著 高等級品種鋼鋼種越來越多，產(chǎn)量也越來越高，鋼包下渣的問題越來越突出。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型目的是提供一種連鑄鋼包下渣自動(dòng)控制裝置，低成本、穩(wěn)定性好、檢測 精度高，使用壽命長，解決背景技術(shù)存在上述問題。[0008]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種連鑄鋼包下渣自動(dòng)控制裝置，包含自動(dòng)檢測投入模塊、特征信號分級模塊、過 程信號監(jiān)控與管理模塊、自動(dòng)檢測撤出模塊，自動(dòng)檢測投入模塊的輸入連接鋼包重量信號， 輸出連接特征信號分級模塊，特征信號分級模塊的輸出連接過程信號監(jiān)控與管理模塊，過 程信號監(jiān)控與管理模塊的輸出連接自動(dòng)檢測撤出模塊。過程信號監(jiān)控與管理模塊的輸入連接鋼流振動(dòng)信號，自動(dòng)檢測撤出模的輸出連接 控制鋼包澆鑄。本實(shí)用新型自動(dòng)檢測投入模塊根據(jù)連鑄生產(chǎn)進(jìn)程確定鋼包下渣自動(dòng)控制系統(tǒng)是 否進(jìn)入工作狀態(tài)，特征信號分級模塊完成鋼流沖擊振動(dòng)時(shí)間序列的指標(biāo)信號提取工作，過 程信號監(jiān)控模塊負(fù)責(zé)鋼包下渣自動(dòng)控制系統(tǒng)在進(jìn)入工作狀態(tài)后的連鑄生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)控制 與管理，自動(dòng)檢測撤出模塊則是在鋼包下渣自動(dòng)控制系統(tǒng)完成某一澆次的下渣檢測后，自 動(dòng)退出工作狀態(tài)，直至等待下一次檢測投入。本實(shí)用新型的有益效果①可以較好的實(shí)現(xiàn)鋼包下渣檢測的自動(dòng)運(yùn)行投入、過程 監(jiān)測與控制、自動(dòng)運(yùn)行終止等任務(wù)，實(shí)現(xiàn)對鋼包澆注過程的全息監(jiān)控；②構(gòu)造簡單、實(shí)時(shí)性 好、穩(wěn)定性高、制造成本較低，能夠較好的克服電磁感應(yīng)線圈式鋼包下渣檢測系統(tǒng)所固有的 檢測準(zhǔn)確率低、使用壽命較短且制造維護(hù)成本較高等問題；③安裝、維護(hù)方便，不需要對連 鑄生產(chǎn)車間的現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行重新布置與改造，不會(huì)對正常的連鑄生產(chǎn)造成任何不良影響。


圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖中自動(dòng)檢測投入模塊1，特征信號分級模塊2，過程信號監(jiān)控與管理模塊3，自 動(dòng)檢測撤出模塊4，鋼包澆鑄5，鋼包重量信號6，鋼流振動(dòng)信號7。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖，通過實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。一種連鑄鋼包下渣自動(dòng)控制裝置，包含自動(dòng)檢測投入模塊1、特征信號分級模塊 2、過程信號監(jiān)控與管理模塊3、自動(dòng)檢測撤出模塊4，自動(dòng)檢測投入模塊1的輸入連接鋼包 重量信號6，輸出連接特征信號分級模塊2，特征信號分級模塊2的輸出連接過程信號監(jiān)控 與管理模塊3，過程信號監(jiān)控與管理模塊3的輸出連接自動(dòng)檢測撤出模塊4。過程信號監(jiān)控 與管理模塊3的輸入連接鋼流振動(dòng)信號7，自動(dòng)檢測撤出模4的輸出連接控制鋼包澆鑄5。自動(dòng)檢測投入模塊(Automatic Detection Entering Module, ADEM)、特征信號 分級模塊(Characteristics Signal Grading Module, CSGM)、過程信號監(jiān)控與管理模塊 (Process Signal Monitoring Module, PSMM) > ^ ] !!! !! : (Automatic Detection Release Module, ADRM)均為功能性模塊。所述的自動(dòng)檢測投入模塊，根據(jù)經(jīng)過處理的鋼包重量信號判斷當(dāng)前的澆注狀態(tài)； 當(dāng)鋼包重量達(dá)到所預(yù)先設(shè)定的閾值時(shí)，模塊被觸發(fā)，向過程信號監(jiān)控與管理模塊發(fā)出進(jìn)入 工作狀態(tài)請求；請求被驗(yàn)證后，鋼包下渣檢測系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)。所述的鋼包重量信號處理 包括數(shù)字濾波與時(shí)滯處理兩個(gè)過程；所述的數(shù)字濾波過程是對所采集的鋼包重量信號進(jìn)行 巴特沃茲濾波、抗混頻濾波、中值濾波的三級數(shù)據(jù)處理操作，以消除連鑄生產(chǎn)車間的強(qiáng)電干 擾與連鑄工作平臺(tái)振動(dòng)沖擊干擾影響；所述的時(shí)滯處理是指針對鋼包稱重傳感器的時(shí)間滯 后特征，對采集到的信號序列進(jìn)行時(shí)間補(bǔ)償計(jì)算，從而保證所采集信號的實(shí)時(shí)性。所述的鋼包重量閾值設(shè)定是連鑄鋼包下渣檢測系統(tǒng)工作的觸發(fā)條件，即當(dāng)前鋼包重量為初始重量的 五分之一時(shí)，自動(dòng)檢測投入模塊被激活；所述的請求驗(yàn)證過程是指過程信號監(jiān)控與管理模 塊用循環(huán)冗余校驗(yàn)方法對自動(dòng)檢測投入模塊所發(fā)出的請求指令進(jìn)行驗(yàn)證。所述的特征信號分級模塊，將采集到的鋼流沖擊實(shí)時(shí)振動(dòng)信號進(jìn)行特征提取處 理，構(gòu)成鋼包澆注過程標(biāo)準(zhǔn)模板。所述的信號特征提取處理過程為將實(shí)時(shí)鋼流沖擊振動(dòng)信 號進(jìn)行預(yù)處理后，分別計(jì)算其能量值與峭度值；所述的能量值反映鋼流沖擊振動(dòng)信號的強(qiáng) 度，所述的峭度值反映鋼流沖擊振動(dòng)的突變特征；在得到上述特征參數(shù)后，結(jié)合連鑄過程其 它技術(shù)參數(shù)，共同組成面向鋼流澆注狀態(tài)動(dòng)態(tài)識別的標(biāo)準(zhǔn)模板，作為在線判斷的依據(jù)。所述的過程信號監(jiān)控與管理模塊，響應(yīng)由自動(dòng)檢測投入模塊、自動(dòng)檢測撤出模塊 的任務(wù)請求，并根據(jù)當(dāng)前信號特征與標(biāo)準(zhǔn)模板進(jìn)行匹配計(jì)算，最終得到當(dāng)前鋼流澆注狀態(tài)。 所述的匹配計(jì)算的實(shí)現(xiàn)過程為將采集到實(shí)時(shí)振動(dòng)信號與標(biāo)準(zhǔn)模板進(jìn)行比對，利用最小二 乘法確定當(dāng)前的鋼流澆注狀態(tài)。所述的自動(dòng)檢測撤出模塊，在線偵聽過程信號監(jiān)控與管理模塊的實(shí)時(shí)指令，在本 澆次下渣過程檢測結(jié)束時(shí)，向檢測系統(tǒng)發(fā)出退出工作狀態(tài)請求；系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。所述的 在線偵聽過程是指該模塊按照一定的時(shí)間間隔進(jìn)行實(shí)時(shí)指令接受，并根據(jù)指令首部的狀態(tài) 字執(zhí)行不同任務(wù)；所述的指令首部狀態(tài)字表示鋼包下渣檢測系統(tǒng)即將進(jìn)入的工作狀態(tài)，即 該模塊的任務(wù)響應(yīng)類別，主要包括待機(jī)狀態(tài)持續(xù)、工作狀態(tài)進(jìn)入、工作狀態(tài)持續(xù)、工作狀態(tài) 撤出；所述的系統(tǒng)工作狀態(tài)是指系統(tǒng)采集實(shí)時(shí)鋼流沖擊振動(dòng)信號，并進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)識別，其 通過前述的鋼包稱重信號閾值觸發(fā)進(jìn)入；所述的系統(tǒng)待機(jī)狀態(tài)是指系統(tǒng)退出檢測后等待后 續(xù)任務(wù)的狀態(tài)，其通過響應(yīng)過程信號監(jiān)控與管理模塊的實(shí)時(shí)指令進(jìn)入，并由自動(dòng)檢測撤出 模塊輸出持續(xù)的水口關(guān)閉信號，實(shí)現(xiàn)鋼包澆注過程的實(shí)時(shí)監(jiān)測與控制。
權(quán)利要求1.一種連鑄鋼包下渣自動(dòng)控制裝置，其特征在于包含自動(dòng)檢測投入模塊(1)、特征信 號分級模塊(2)、過程信號監(jiān)控與管理模塊(3)、自動(dòng)檢測撤出模塊(4)，自動(dòng)檢測投入模塊 (1)的輸入連接鋼包重量信號(6)，輸出連接特征信號分級模塊(2)，特征信號分級模塊(2) 的輸出連接過程信號監(jiān)控與管理模塊(3)，過程信號監(jiān)控與管理模塊(3)的輸出連接自動(dòng) 檢測撤出模塊(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述之連鑄鋼包下渣自動(dòng)控制裝置，其特征在于過程信號監(jiān)控與管 理模塊(3)的輸入連接鋼流振動(dòng)信號(7)，自動(dòng)檢測撤出模(4)的輸出連接控制鋼包澆鑄 (5)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種連鑄鋼包下渣自動(dòng)控制裝置，屬于冶金連鑄自動(dòng)控制設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。技術(shù)方案是自動(dòng)檢測投入模塊的輸入連接鋼包重量信號，輸出連接特征信號分級模塊，特征信號分級模塊的輸出連接過程信號監(jiān)控與管理模塊，過程信號監(jiān)控與管理模塊的輸出連接自動(dòng)檢測撤出模塊；程信號監(jiān)控與管理模塊的輸入連接鋼流振動(dòng)信號，自動(dòng)檢測撤出模的輸出連接控制鋼包澆鑄。本實(shí)用新型的有益效果可以較好的實(shí)現(xiàn)鋼包下渣檢測的自動(dòng)運(yùn)行投入、過程監(jiān)測與控制、自動(dòng)運(yùn)行終止等任務(wù)，實(shí)現(xiàn)對鋼包澆注過程的全息監(jiān)控；構(gòu)造簡單、實(shí)時(shí)性好、穩(wěn)定性高、制造成本較低，安裝、維護(hù)方便。
文檔編號B22D11/18GK201871705SQ20102056522
公開日2011年6月22日 申請日期2010年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月18日
發(fā)明者付建軍, 佟明博, 劉冰, 劉雙利, 劉太新, 劉宏偉, 劉少芹, 周曉紅, 孫彩君, 常玉國, 張國華, 張大勇, 楊剛, 楊曉江, 楊杰, 王春海, 紀(jì)文茹, 耿立唐, 董福勝, 郝常鑫 申請人:河北鋼鐵股份有限公司唐山分公司