一種連鑄澆鋼控制方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種連鑄澆鋼控制方法，第一，通過安裝在鋼包回轉臺上的鋼包位置傳感器（14）測量并讀取鋼包澆鑄位置信號；第二，在澆鋼優(yōu)化控制計算機（13）中判斷鋼包是否開始澆鑄；第三，通過安裝在鋼包滑動水口上方的鋼渣測量傳感器（2）將鋼渣測量數(shù)據(jù)饋給推理控制器；第四，在推理控制器中，將讀到的鋼渣測量數(shù)據(jù)與人工給定的鋼渣設定值比較，如果鋼渣測量數(shù)據(jù)小于人工給定鋼渣設定值，轉入上一步；如果鋼渣測量值大于人工給定的鋼渣設定值，輸出油缸控制變量饋給PI控制器；第五，在PI控制器中，將饋入油缸位置信號與實際測量油缸位置信號比較并計算，輸出控制油缸驅動單元（5）推動油缸（3）運動，使鋼包滑動水口開度減少。
【專利說明】一種連鑄澆鋼控制方法和裝置
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及連鑄鋼包出鋼時的一種連鑄澆鋼控制方法和裝置。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)有的連鑄鋼包澆注過程中，澆鑄后期鋼水在大包出鋼口附近形成旋渦，漂浮在 鋼水上面的鋼渣匯集在到旋渦的中心部位，鋼渣在旋渦中心附近形成倒錐體形狀，在旋渦 的吸附作用下，鋼渣卷入鋼水從長水口流入中間包，當鋼渣測量設備檢測到鋼渣超過規(guī)定 標準時，連鑄澆鋼控制裝置啟動控制系統(tǒng)關閉滑動水口，結束澆鋼工作。根據(jù)流體力學原 理，由于鋼渣倒錐體的存在，鋼包中還保留了大量的鋼水，據(jù)對某企業(yè)連鑄大包終澆后鋼包 翻渣量的統(tǒng)計，150噸鋼包倒出的鋼渣中含鋼水重量約f 3噸/包，300噸鋼包含鋼水重量 約I飛噸/包，這些殘留鋼水一般都作為鋼渣處理，造成資源浪費。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種連鑄澆鋼控制方法和裝置，通過對鋼包出鋼鋼水流量 實施優(yōu)化控制，實現(xiàn)在鋼渣不流出或流出很少的情況下鋼水盡可能多的流出，從而提高鋼 水收得率。
[0004]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術方案:
一種連鑄澆鋼控制方法，包括如下步驟:
第一步，通過安裝在鋼包回轉臺上的鋼包位置傳感器，測量并讀取鋼包澆鑄位置信
號;
第二步，在澆鋼優(yōu)化控制計算機中判斷鋼包是否開始澆鑄，如果鋼包沒有開始澆鑄，轉 第一步，如果鋼包已經(jīng)開始澆鑄進入第三步；
第三步，通過安裝在鋼包滑動水口上方的鋼渣測量傳感器，讀取鋼渣測量傳感器數(shù)據(jù) 饋給澆鋼優(yōu)化控制計算機內的推理控制器；
第四步，在推理控制器中，將讀到的鋼渣測量數(shù)據(jù)與人工給定的鋼渣設定值比較，如果 當前的鋼渣測量數(shù)據(jù)小于人工給定的鋼渣設定值，轉入第三步；如果當前的鋼渣測量值大 于人工給定的鋼渣設定值，輸出油缸控制變量饋給澆鋼優(yōu)化控制計算機內的PI控制器，進 入第五步；
在推理控制器中，當選定鋼包和鋼種后，滑動水口開度是大包內部鋼水質量 L的函數(shù)，鋼包滑動水口開度rf計算公式如下:P'大包內部鋼水密度；
L:長水口長度；
G:大包內部鋼水質量；
D:鋼包內部有效直徑；
μ鋼水黏度；
第五步，在PI控制器中，將推理控制器輸出的油缸位置信號與實際測量得到的油缸位置信號比較并進行計算，輸出控制信號饋給油缸驅動單元推動滑動水口驅動油缸運動，使鋼包滑動水口開度減少；
第六步，PI控制器發(fā)出延遲信號，延遲一段時間再讀取油缸位置信號；
第七步，延遲時間到，PI控制器讀取油缸當前位置信號；
第八步，在PI控制器中，判斷油缸是否完全關閉，如果油缸沒有完全關閉，轉到第三步重復上述工作；如果油缸已經(jīng)完全關閉，進入第九步；
第九步，發(fā)出澆鋼終止信號，轉入第一步重復上述工作。
[0005]一種連鑄澆鋼控制裝置，包括鋼包、滑動水口、鋼包長水口、中間包、滑動水口驅動油缸、油缸驅動單元、鋼渣測量傳感器、鋼渣測量信號放大器、鋼包位置傳感器、油缸活塞位置傳感器、報警器和澆鋼優(yōu)化控制計算機，澆鋼優(yōu)化控制計算機包括推理控制器和PI控制器，鋼渣測量傳感器安裝在滑動水口上方，鋼渣測量傳感器輸出信號饋給鋼渣測量信號放大器后接澆鋼優(yōu)化控制計算機，鋼包位置傳感器安裝在鋼包回轉臺上，鋼包位置傳感器輸出信號饋給現(xiàn)場過程控制計算機，現(xiàn)場過程控制計算機輸出鋼包位置信號饋給過程信號接口單元，過程信號接口單元輸出鋼包位置信號饋給澆鋼優(yōu)化控制計算機，油缸活塞位置傳感器4安裝在滑動水口驅動油缸3上，油缸活塞位置傳感器4輸出信號饋給澆鋼優(yōu)化控制計算機13，澆鋼優(yōu)化控制計算機13輸出接油缸驅動單元5和報警器9，油缸驅動單元5輸出信號饋給滑動水口驅動油缸3推動油缸運動，從而控制滑動水口 15開口度。
[0006]本發(fā)明連鑄澆鋼優(yōu)化控制方法和控制裝置是通過安裝在鋼包滑動水口上的鋼渣測量傳感器，測量鋼包在澆鑄過程中鋼渣卷入鋼水的變化信號，在澆鋼優(yōu)化控制計算機系統(tǒng)中進行推理分析作出判斷，給出滑動水口的當前新的位置，控制滑動水口的關閉過程，通過控制鋼包滑動水口達到控制鋼包內部鋼水流場分布，從而控制鋼包內部鋼水不出現(xiàn)湍流，達到控制鋼包內部殘留鋼水的目的。
[0007]本發(fā)明通過對鋼包出鋼鋼水流量實施優(yōu)化控制，實現(xiàn)在鋼渣不流出或流出很少的情況下鋼水盡可能多的流出，從而提高鋼水收得率，降低生產成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明連鑄澆鋼控制裝置示意圖；
圖2為本發(fā)明連鑄澆鋼控制原理示意圖；
圖3為本發(fā)明連鑄澆鋼控制方法流程圖。
[0009]圖1中:1鋼包，2鋼渣測量傳感器，3滑動水口驅動油缸，4油缸活塞位置傳感器，5油缸驅動單元，6鋼包長水口，7中間包，8機械臂，9現(xiàn)場報警和操作單元，10鋼渣測量信號放大器，11過程信號接口單元，12現(xiàn)場過程控制計算機，13澆鋼優(yōu)化控制計算機，14鋼包位置傳感器，15滑動水口?！揪唧w實施方式】
[0010]下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0011]參見圖1，本發(fā)明連鑄澆鋼控制方法是通過安裝在鋼包滑動水口 15上方的鋼渣測量傳感器2在線測量鋼水中的鋼渣含量，鋼渣測量信號放大器10將測量到的傳感器小信號進行放大并饋給推理控制器，在推理控制器中將實際測量得到的鋼水中含鋼渣的數(shù)值與人工給定的鋼渣設定值比較，如果實際測量得到的鋼渣含量值小于給定值，推理控制器繼續(xù)讀取鋼渣測量傳感 器放大器10的輸出值并與人工給定的鋼渣含量值比較，當實際測量得到的鋼渣含量值大于人工給定的鋼渣含量值時，推理控制器計算出一個油缸位置信號饋給PI控制器，PI控制器將推理控制器的輸出油缸位置信號與油缸實際位置反饋信號進行比較和計算控制油缸動作，油缸帶動鋼包滑動水口運動改變鋼水流量，控制鋼包內部的鋼水不產生湍流。具體分析如下:
根據(jù)哥里奧利定理，管道中的流體質點，在壓力差的作用下，分別受到軸向力和徑向力的作用，因此，流體在管道中的軌跡是旋進的。在流體力學模型中大包長水口是直徑較細的管道，大包本身是直徑較粗的管道，因此只要有壓力差存在，鋼水就會以旋進的方式流動，在鋼水流動的過程中，處于管道邊緣的鋼水與管道壁有磨檫存在，因此管道壁邊緣的鋼水流速比中心位置的鋼水流速慢，所以管道中的流體，管道中心位置鋼水流速快，管道邊緣鋼水流速慢，遠離中心的鋼水就會向中心運動，就是大包中鋼水產生旋渦的成因。
[0012]由流體力學中的雷諾定理可知，當容器中液體液面降到臨界高度時，在流出口上方就會形成旋渦。鋼水具有同樣的現(xiàn)象，在鋼包內鋼水接近臨界高度時，就會在出鋼口上方形成漩渦，從而將鋼渣卷入。本發(fā)明的連鑄澆鋼控制方法就是利用鋼包內漩渦形成機理，通過優(yōu)化控制技術對鋼包鋼水流量進行控制，從而抑制鏇渦形成，從而使鋼水流出而鋼洛留在鋼包中。本發(fā)明的連鑄澆鋼控制方法工作原理如下:
大包澆鑄后期鋼水在內部會形成漩渦，在大包內部的鋼水接近終了時，鋼水旋轉速度加快，熔渣被卷入鋼水，流入中間 包。由于鋼水旋轉速度的變化引起鋼水在水口中流動的雷諾數(shù)變化，當達到臨界雷諾數(shù)時出現(xiàn)湍流。在一定條件下，液體在管道中流動引起的自激振動的規(guī)律不會發(fā)生變化，當鋼渣出現(xiàn)時，管道的自激振動規(guī)律會發(fā)生變化。由雷諾實驗可以知道，流體呈現(xiàn)何種運動狀態(tài)與管道直徑、流體的黏度以及流體速度有關，如果管道直徑
以及流體運動黏度V —定，則稱從層流變?yōu)橥牧鲿r的速度為上臨界速度，以4表示；從湍流變?yōu)閷恿鲿r的平均速度為下臨界速度以4表示，。如果管道直徑d或者流體運動黏度V發(fā)生改變，但是無論、V、K怎樣變化，而相應的無量綱數(shù)4 d / V總是一定的。將4d /V這一無量綱數(shù)稱為雷諾數(shù)<。對應于上、下臨界速度有:
雷諾數(shù):
式中:
d 一管道直徑，m P 一流體密度，kg.π1~3u 一流體粘度，Pa sμ 一流體流速，m ?
上臨界雷諾數(shù):
【權利要求】
1.一種連鑄澆鋼控制方法，其特征是，包括如下步驟:第一步，通過安裝在鋼包(I)回轉臺上的鋼包位置傳感器(14)，測量并讀取鋼包澆鑄位置信號；第二步，在澆鋼優(yōu)化控制計算機(13)中判斷鋼包是否開始澆鑄，如果鋼包沒有開始澆鑄，轉第一步，如果鋼包已經(jīng)開始澆鑄進入第三步；第三步，通過安裝在鋼包滑動水口(15)上方的鋼渣測量傳感器(2)，讀取鋼渣測量傳感器數(shù)據(jù)饋給澆鋼優(yōu)化控制計算機(13)內的推理控制器；第四步，在推理控制器中，將讀到的鋼渣測量數(shù)據(jù)與人工給定的鋼渣設定值比較，如果當前的鋼渣測量數(shù)據(jù)小于人工給定的鋼渣設定值，轉入第三步；如果當前的鋼渣測量值大于人工給定的鋼渣設定值，輸出油缸控制變量饋給澆鋼優(yōu)化控制計算機(13)內的PI控制器，進入第五步；在推理控制器中，當選定鋼包和鋼種后，滑動水口開度 d是大包內部鋼水質量G的函數(shù)，鋼包滑動水口開度計算公式如下:^ = rZglp2Ti)2S:重力加速度；P'大包內部鋼水密度；I:長水口長度；G:大包內部鋼水質量；D:鋼包內部有效直徑；^:鋼水黏度；第五步，在PI控制器中，將推`理控制器輸出的油缸位置信號與實際測量得到的油缸位置信號比較并進行計算，輸出控制信號饋給油缸驅動單元(5)推動滑動水口驅動油缸(3) 運動，使鋼包滑動水口(15)開度減少；第六步，PI控制器發(fā)出延遲信號，延遲一段時間再讀取油缸位置信號；第七步，延遲時間到，PI控制器讀取油缸當前位置信號；第八步，在PI控制器中，判斷油缸是否完全關閉，如果油缸沒有完全關閉，轉到第三步重復上述工作；如果油缸已經(jīng)完全關閉，進入第九步；第九步，發(fā)出澆鋼終止信號，轉入第一步重復上述工作。
2.一種連鑄澆鋼控制裝置，包括鋼包(I)、滑動水口(15)、鋼包長水口(6)、中間包(7)、 滑動水口驅動油缸(3)和油缸驅動單元(5)，其特征是:所述控制裝置還包括鋼渣測量傳感器(2)、鋼渣測量信號放大器(10)、鋼包位置傳感器(14)、油缸活塞位置傳感器(4)、報警器(9)和澆鋼優(yōu)化控制計算機(13)，澆鋼優(yōu)化控制計算機(13)包括推理控制器和PI控制器， 鋼渣測量傳感器(2)安裝在滑動水口(15)上方，鋼渣測量傳感器(2)輸出信號饋給鋼渣測量信號放大器(10)后接澆鋼優(yōu)化控制計算機(13)，鋼包位置傳感器(14)安裝在鋼包(I)回轉臺上，鋼包位置傳感器(14)輸出信號饋給現(xiàn)場過程控制計算機(12)，現(xiàn)場過程控制計算機(12)輸出鋼包位置信號饋給過程信號接口單元(11)，過程信號接口單元(11)輸出鋼包位置信號饋給澆鋼優(yōu)化控制計算機(13)，油缸活塞位置傳感器(4)安裝在滑動水口驅動油缸(3)上，油缸活塞位置傳感器(4)輸出信號饋給澆鋼優(yōu)化控制計算機(13)，澆鋼優(yōu)化控制計算機(13)輸出接油缸驅動單元(5)和報警器(9)，油缸驅動單元(5)輸出信號饋給滑動水口驅動油缸(3)推動油缸運動，從而控制滑動水口( 15)開口度。
【文檔編號】B22D11/18GK103506592SQ201210219611
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年6月29日 優(yōu)先權日:2012年6月29日
【發(fā)明者】唐安祥, 申屠理鋒, 胡繼康, 曹德鞍, 王興玉, 陳臣, 姚建青, 陸興華, 陳錦松, 馮愛萍, 俞曉光 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司