專(zhuān)利名稱(chēng)：連續(xù)鑄造時(shí)早期識(shí)別斷裂的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在連續(xù)鑄造時(shí)用于早期識(shí)別斷裂的裝置。
連續(xù)鑄造時(shí)在結(jié)晶器內(nèi)生長(zhǎng)過(guò)程中，在鑄坯外殼內(nèi)可能產(chǎn)生這樣一些部位，在那里鑄坯外殼沒(méi)有硬化或硬化得不充分。一旦鑄坯離開(kāi)結(jié)晶器，這些生長(zhǎng)缺陷將導(dǎo)致鑄坯裂口，鋼水通過(guò)裂口流出。由此造成澆注設(shè)備的損害迫使設(shè)備長(zhǎng)期停車(chē)，并造成高額的修理費(fèi)用。因此人們?cè)噲D在鑄坯從結(jié)晶器排出前識(shí)別出在外殼內(nèi)的生長(zhǎng)缺陷。若能做到這一點(diǎn)，便例如可以降低排出速度，使?jié)撛诘臄嗔巡课荒艹浞钟不?br> 可能的斷裂部位根據(jù)表面溫度變化曲線(xiàn)確定，這些表面溫度變化曲線(xiàn)通過(guò)在結(jié)晶器中結(jié)晶器內(nèi)壁所設(shè)的溫度傳感器測(cè)得。傳統(tǒng)的做法是將溫度傳感器布置在沿鑄坯方向錯(cuò)開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)平面內(nèi)圍繞著鑄坯分布。當(dāng)鑄坯外殼內(nèi)一個(gè)缺陷部位途經(jīng)溫度傳感器時(shí)，由于沒(méi)有形成鑄坯外殼或形成的鑄坯外殼很薄弱，在它后面便是鋼水，從而使測(cè)得的溫度升高，在有一個(gè)先兆裂口的情況下測(cè)得的溫度變化曲線(xiàn)具有特殊的形狀。
為了能根據(jù)測(cè)得的溫度變化預(yù)測(cè)可能的斷裂，由US-A-4949777已知，將每一個(gè)溫度傳感器分別測(cè)出的溫度的改變與由所有溫度傳感器測(cè)得的溫度變化曲線(xiàn)的平均值加以比較，并監(jiān)測(cè)如此獲得的比較結(jié)果是否超過(guò)規(guī)定的閥值。若閥值的超越隨時(shí)間和地點(diǎn)的分布與一種預(yù)先規(guī)定的模式相當(dāng)，這便是有關(guān)即將發(fā)生斷裂的征兆。
由在T.Kohonen等人(出版)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Artificial NeuralNetworks)；1991年人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)國(guó)際會(huì)議會(huì)刊(Proc.ofthe 1991 Int.Conf.onArtificial Neural Networks)，Espoo，芬蘭，Elsevier科學(xué)出版社B.V.(北荷蘭)，1991，第835頁(yè)至840頁(yè)中T.Tanaka等人的論文“在鋼鐵工業(yè)的連續(xù)鑄造過(guò)程中依靠多元神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行故障早期預(yù)診的系統(tǒng)(Trouble ForecastingSystem by Multi-Neural Network on Continuous Casting Process of SteelProduction)”已知，為了斷裂的早期識(shí)別，以圖像識(shí)別為基礎(chǔ)借助于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)存各溫度傳感器測(cè)得的溫度變化曲線(xiàn)并檢驗(yàn)特征圖像。
在由JP-A-4172160已知的方法中，由溫度傳感器測(cè)得的溫度輸入一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，后者在空間溫度分布具有先兆斷裂的特征圖像時(shí)產(chǎn)生一個(gè)輸出信號(hào)。
借助于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)比較可靠地預(yù)測(cè)斷裂的先決條件是，為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提供足夠的訓(xùn)練數(shù)據(jù)。存在的問(wèn)題是，一種設(shè)備的訓(xùn)練數(shù)據(jù)不可能立即轉(zhuǎn)送給另一種設(shè)備。再加上據(jù)此進(jìn)行斷裂預(yù)測(cè)的判定準(zhǔn)則，設(shè)備操作者是根本看不見(jiàn)的。
此外，已知的方法為了圖像識(shí)別要求提供完整的溫度圖像，例如溫度曲線(xiàn)，其結(jié)果是需要大容量的昂貴存儲(chǔ)器。與此同時(shí)，計(jì)算工作量很大，因?yàn)?，?dāng)例如溫度曲線(xiàn)補(bǔ)充了一個(gè)新的溫度值并與此同時(shí)清除最老的溫度值時(shí)，每一次溫度圖像的變化都要求一次全新的圖像識(shí)別。
本發(fā)明的目的在于提供一種早期識(shí)別斷裂的裝置，它可以在只用少量的計(jì)算工作耗費(fèi)的情況下，保證可靠地和對(duì)設(shè)備操作者能理解地進(jìn)行可能斷裂的識(shí)別。
本發(fā)明的目的通過(guò)權(quán)利要求1的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。
按本發(fā)明的斷裂早期識(shí)別以模糊圖像識(shí)別器為基礎(chǔ)，其控制規(guī)則由過(guò)程知識(shí)導(dǎo)出。其中，為了圖像識(shí)別所需的有關(guān)溫度變化曲線(xiàn)的信息，僅由當(dāng)前測(cè)得的溫度和代表在先溫度變化曲線(xiàn)和連續(xù)適時(shí)修正的內(nèi)部狀態(tài)參數(shù)組成。因此，對(duì)每一個(gè)新的溫度值，圖像識(shí)別可建立在以前圖像識(shí)別結(jié)果的基礎(chǔ)上，亦即建立在內(nèi)部狀態(tài)參數(shù)的基礎(chǔ)上，所以不需要每次都根據(jù)溫度變化曲線(xiàn)進(jìn)行全新的圖像識(shí)別。此外，取消了溫度變化曲線(xiàn)的儲(chǔ)存，所以，從總體上看借助于按本發(fā)明的裝置的圖像識(shí)別，與以提供全部圖像為基礎(chǔ)的圖像識(shí)別的方法相比，既快速又高效。
下面借助于附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，附圖中

圖1所示為連鑄設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)；圖2所示為一種在連鑄設(shè)備中應(yīng)用的結(jié)晶器，在結(jié)晶器內(nèi)壁中有溫度傳感器；圖3和4為在鑄坯外殼中有不同生長(zhǎng)缺陷時(shí)用溫度傳感器測(cè)得的溫度變化曲線(xiàn)舉例；圖5為用于根據(jù)溫度傳感器測(cè)得的溫度變化曲線(xiàn)產(chǎn)生斷裂概率預(yù)測(cè)值的模糊圖像識(shí)別器的舉例；圖6為在出現(xiàn)一個(gè)確定的生長(zhǎng)缺陷時(shí)測(cè)得的溫度變化曲線(xiàn)連同根據(jù)此溫度變化曲線(xiàn)得出的斷裂概率的舉例；圖7為模糊圖像識(shí)別器模糊狀態(tài)的舉例；圖8為模糊圖像識(shí)別器的模糊控制器的舉例；圖9為模糊圖像識(shí)別器一般性實(shí)施例；圖10為預(yù)測(cè)斷裂總概率的裝置舉例；圖11為輸入圖像識(shí)別器信號(hào)的測(cè)量值處理裝置舉例。
圖1示意表示一種連鑄設(shè)備。鋼水2從澆包1注入分配器3，分配器將鋼水分配給不同的鑄坯4，除此之外它還作為緩沖器和非金屬雜質(zhì)的沉淀器。鋼水從分配器3流入結(jié)晶器5，結(jié)晶器內(nèi)壁用銅制造并含有水冷通道6。由于在結(jié)晶器內(nèi)壁處散熱，鋼被冷卻并構(gòu)成一個(gè)固態(tài)的鑄坯外殼7。鑄坯外殼7圍繞著鋼水，所以鑄坯4離開(kāi)結(jié)晶器5后可通過(guò)輥8輸送，并最后切斷成一個(gè)個(gè)板坯9。
當(dāng)鑄坯外殼7有生長(zhǎng)缺陷時(shí)可能產(chǎn)生問(wèn)題。往往在個(gè)別局部只構(gòu)成一個(gè)很薄的凝固層，當(dāng)離開(kāi)結(jié)晶器5時(shí)此薄層可能斷裂。在這種情況下鋼水流出損壞設(shè)備，從而要求設(shè)備停車(chē)和作相應(yīng)的修理。為了防止在鑄坯外殼7中產(chǎn)生這種斷裂，在其形成時(shí)便在結(jié)晶器5中測(cè)定生長(zhǎng)缺陷在鑄坯外殼7中的位置。
如圖2所示，為此在結(jié)晶器5的內(nèi)壁中，沿鑄坯方向錯(cuò)開(kāi)的兩個(gè)平面內(nèi)圍繞著鑄坯分布地設(shè)有一些溫度傳感器10。也可以規(guī)定多個(gè)平面或只設(shè)一個(gè)平面。根據(jù)在測(cè)得的溫度變化曲線(xiàn)中發(fā)生的改變，可以推斷出在鑄坯外殼7中的薄弱部位。若發(fā)現(xiàn)了一個(gè)缺陷，便應(yīng)降低澆注速度，從而增加在結(jié)晶器5內(nèi)的冷卻時(shí)間，以及可以在此缺陷部位形成一個(gè)足夠牢固的鑄坯外殼。
最常見(jiàn)的生長(zhǎng)缺陷即所謂粘結(jié)的形成，是由于鑄坯4與結(jié)晶器5內(nèi)壁之間局部有較大的摩擦力。鑄坯4在摩擦部位在結(jié)晶器內(nèi)壁的粘附比周?chē)鼮閲?yán)重，所以在那里降低了其速度。其結(jié)果是導(dǎo)致在鑄坯外殼7內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力，使外殼開(kāi)裂。鋼水流到結(jié)晶器內(nèi)壁，并使那里的溫度升高。
圖3表示當(dāng)一個(gè)這樣的缺陷途經(jīng)有關(guān)的溫度傳感器10時(shí)，用其中一溫度傳感器10測(cè)得的溫度變化曲線(xiàn)的舉例。當(dāng)此粘結(jié)在此溫度傳感器10處經(jīng)過(guò)時(shí)，測(cè)出的溫度有明顯的升高。當(dāng)粘結(jié)通過(guò)此溫度傳感器10之后，溫度下降到低于在正常澆注條件時(shí)的溫度水平。這一下降歸諸于粘結(jié)后面鑄坯外殼的增厚，這種增厚是由于該處速度較低引起的。
在鑄坯外殼內(nèi)造成斷裂的另一個(gè)原因是氣墊，所謂熱裂(Cracks)，氣墊在鑄坯4與結(jié)晶器5之間形成。
圖4表示在出現(xiàn)這種缺陷時(shí)測(cè)得的溫度變化曲線(xiàn)舉例。由于空氣熱導(dǎo)率低，使鑄坯4向結(jié)晶器5的散熱顯著減小，所以只形成一個(gè)很薄的鑄坯外殼7。當(dāng)氣墊經(jīng)過(guò)其中一個(gè)溫度傳感器10時(shí)，它在測(cè)得的溫度變化曲線(xiàn)中反映出一個(gè)明顯的干擾。粘結(jié)與氣墊總共占所有斷裂成因的90％以上。
在鑄坯外殼7中不同的生長(zhǎng)缺陷在測(cè)得的溫度變化曲線(xiàn)中引起特有的圖像。這些圖像按時(shí)序形成，此時(shí)新的測(cè)量值添補(bǔ)到溫度變化曲線(xiàn)中去。
圖5表示了一種圖像識(shí)別器11的舉例，它順序地由借助于一個(gè)溫度傳感器10在時(shí)間步驟i測(cè)得的當(dāng)前溫度值T(i)和隨時(shí)間的溫度改變?chǔ)(i)＝T(i)-T(i-1)，確定在測(cè)得的溫度變化曲線(xiàn)中發(fā)生粘結(jié)模式或熱裂模式的概率。因?yàn)閮H僅根據(jù)當(dāng)前值T(i)和ΔT(i)還不能完成圖像識(shí)別，附加地應(yīng)用事先獲知的斷裂概率P(i)作為代表在先溫度變化曲線(xiàn)的一個(gè)內(nèi)部狀態(tài)參數(shù)，并與當(dāng)前測(cè)量值T(i)和ΔT(i)一起輸入模糊邏輯電路12中，后者由這些確定當(dāng)前的斷裂概率P(i+1)。將它暫存在存儲(chǔ)元件13中，并在下一個(gè)時(shí)間步驟反饋到模糊邏輯電路12的入口。通過(guò)將前一個(gè)時(shí)間步驟確定的斷裂概率P(i)暫存和反饋，模糊邏輯電路12有能力只借助于當(dāng)前的溫度T(i)及其改變?chǔ)(i)，亦即無(wú)需了解溫度變化曲線(xiàn)，實(shí)施圖像識(shí)別。
為了說(shuō)明圖像識(shí)別器11的工作方式，列舉如圖6中所表示的由粘結(jié)引起的溫度變化曲線(xiàn)T作為例子進(jìn)行研究在正常澆注條件下溫度T為常數(shù)，溫度隨時(shí)間的改變波動(dòng)很小。斷裂的概率P在這里為零。
一個(gè)粘結(jié)的開(kāi)始處溫度T升高。因此概率P提高到一個(gè)小的正值，例如0.1。
隨著粘結(jié)的繼續(xù)經(jīng)過(guò)，溫度T上升，溫度T隨時(shí)間的改變量也增加。若現(xiàn)在從前一個(gè)步驟得知存在一個(gè)較小的概率P，它意味著觀察到一個(gè)粘結(jié)的開(kāi)始，則概率P增加到一個(gè)中間值例如0.4。若相反由前一個(gè)步驟得知不存在小的概率P，亦即不存在粘結(jié)的開(kāi)始，則此概率P也不改變。
現(xiàn)在由粘結(jié)引起的溫度升高達(dá)到其最大值，與此同時(shí)溫度T隨時(shí)間的改變成為零。若至這一時(shí)刻經(jīng)過(guò)了一個(gè)粘結(jié)的典型溫度曲線(xiàn)并因而迄今確定了一個(gè)中間的斷裂概率P，則概率P提高到一個(gè)大的值例如0.7。
現(xiàn)在此粘結(jié)通過(guò)了溫度傳感器10，溫度T在負(fù)的溫度改變的情況下下降到中間值。于是遵循上述模式概率P進(jìn)一步提高，例如到0.9，當(dāng)然前提條件是它已經(jīng)有了一個(gè)大的值。
由于在粘結(jié)的末端鑄坯外殼增厚，所以溫度T接著進(jìn)一步降低到低于在正常澆注條件時(shí)的溫度水平之下。一旦出現(xiàn)了這一結(jié)果和由于迄今所發(fā)生的事件使得概率P有了一個(gè)很大的值，則此概率P提高到其最大值，例如1.0。
圖7表示圖像識(shí)別器11模糊狀態(tài)圖。這些狀態(tài)，換句話(huà)說(shuō)這些斷裂概率P(i)的語(yǔ)言學(xué)的值構(gòu)成狀態(tài)圖的節(jié)點(diǎn)14。其中，概率P(i)可采用下列語(yǔ)言學(xué)的值Z＝0，T＝很小，S＝小，M＝中，B＝大，H＝很大。
狀態(tài)14之間的轉(zhuǎn)接箭頭15上，斜線(xiàn)前寫(xiě)有轉(zhuǎn)接條件，亦即模糊控制規(guī)則，它們引起狀態(tài)變換；斜線(xiàn)后面指出了新達(dá)到的狀態(tài)。在圖像識(shí)別過(guò)程中，只要在溫度模式導(dǎo)致依次滿(mǎn)足控制規(guī)則R2、R5、R9、R13和R17，則概率P(i)才能步進(jìn)式地從Z提高到H。在粘結(jié)模式或熱裂模式時(shí)便是這種情況。若測(cè)得的溫度模式偏離此基準(zhǔn)模式很小，則或保持此瞬時(shí)狀態(tài)，或取下一個(gè)較低的狀態(tài)。若偏離較大，則根據(jù)所達(dá)到的當(dāng)前實(shí)際狀態(tài)，使控制規(guī)則R3、R8、R12、R16或R20中之一有效，以及概率P(i)變?yōu)閆。
改變澆注速度對(duì)于用于表明鑄坯外殼7內(nèi)斷裂特征的溫度變化曲線(xiàn)有很大的影響。因此有重要意義的是，在圖像識(shí)別時(shí)附加考慮這一改變?chǔ)(i)，如圖5中用虛線(xiàn)表示的那樣。例如，澆注速度提高，減少了停留時(shí)間并因而也縮短了鑄坯4在結(jié)晶器5中的冷卻時(shí)間。這意味著同時(shí)提高了測(cè)得的溫度。若在澆注速度改變時(shí)在鑄坯外殼7內(nèi)出現(xiàn)了生長(zhǎng)缺陷，則將使對(duì)于這種澆注速度為典型的溫度變化曲線(xiàn)產(chǎn)生畸變。
圖8表示了一個(gè)在圖像識(shí)別器11的模糊邏輯電路中已執(zhí)行的模糊調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的舉例，其中除了測(cè)得的溫度T(i)和溫度改變?chǔ)(i)外，還采用了澆注速度的改變?chǔ)(i)，用于確定斷裂概率P(i)。此外，在圖7中表示的模糊狀態(tài)圖和在圖8中表示的這一模糊控制器互相是等價(jià)的?？刂破鞯目刂埔?guī)則由輸入變量T(i)、ΔT(i)和ΔV(i)的語(yǔ)言學(xué)的值的組合來(lái)說(shuō)明，必須滿(mǎn)足這些值，以便圖像識(shí)別器11改變或保持它的狀態(tài)。其中為溫度T(i)分配下列值NB＝負(fù)大值，N＝負(fù)小值，Z＝零，PS＝正小值，PM＝正中值，PB＝正大值。
為溫度改變?chǔ)(i)分配下列值NB＝負(fù)大值，NS＝負(fù)小值，Z＝零，PS＝正小值，PB＝正大值。
為澆注速度的改變?chǔ)(i)規(guī)定下列值N＝負(fù)值，Z＝零，PN＝正正常值，PE＝正極限值。
內(nèi)部狀態(tài)參數(shù)，亦即暫存的概率P(i)，采用下列語(yǔ)言學(xué)的值Z＝零，T＝很小，S＝小，M＝中等，B＝大，H＝很大。
對(duì)每一種溫度T(i)、溫度改變?chǔ)(i)、澆注速度改變?chǔ)(i)和暫存的概率P(i)的值的組合，各給出一個(gè)由圖像識(shí)別器11預(yù)測(cè)的斷裂概率P(i+1)的確定的語(yǔ)言學(xué)的值。預(yù)測(cè)的斷裂概率P(i+1)語(yǔ)言學(xué)的值，為了一目了然采用下列代碼Z＝1，T＝2，S＝3，M＝4，B＝5，H＝6。
模糊邏輯電路12的所有控制規(guī)則均可從此控制器直接讀出。例如當(dāng)P(i)＝Z和ΔV(i)＝Z和T＝Z和ΔT＝2時(shí)，P(i+1)＝1(＝Z)。
推論按極大-極小法進(jìn)行，模糊化按加權(quán)法進(jìn)行。
圖9表示圖像識(shí)別器一概括實(shí)施例，其中，輸入?yún)?shù)T(i)、ΔT(i)和ΔV(i)綜合在一輸入矢量u(i)中。第一個(gè)模糊邏輯電路16根據(jù)輸入矢量u(i)和一個(gè)暫存的內(nèi)部狀態(tài)矢量z(i)產(chǎn)生一個(gè)校正的狀態(tài)矢量z(i+1)，并將它暫存在存儲(chǔ)元件17中。暫存的狀態(tài)矢量z(i)和輸入矢量u(i)在第二個(gè)邏輯電路18中互相連接經(jīng)邏輯運(yùn)算得出一輸出矢量Y。在圖5中表示的圖像識(shí)別器11是圖9中所表示的裝置的一種特殊情況，它只有一個(gè)內(nèi)部狀態(tài)參數(shù)Z(i)＝P(i)，一個(gè)輸出參數(shù)Y(i)＝P(i+1)，以及第一模糊邏輯電路16和第二模糊邏輯電路18有一致的傳輸特性，亦即f＝g。
圖10表示根據(jù)用溫度傳感器10測(cè)得的各個(gè)溫度變化曲線(xiàn)預(yù)測(cè)斷裂總概率的裝置的舉例。鑄坯外殼某些生長(zhǎng)缺陷的模式不僅可在溫度變化曲線(xiàn)中發(fā)現(xiàn)，而且由于生長(zhǎng)缺陷的擴(kuò)展和鑄坯的運(yùn)動(dòng)，在相鄰的測(cè)得的溫度變化曲線(xiàn)中也可以再次發(fā)現(xiàn)。如圖10所示，在每一個(gè)溫度傳感器10下游設(shè)有自己的圖像識(shí)別器11，它們監(jiān)視所測(cè)得的溫度變化曲線(xiàn)是否出現(xiàn)規(guī)定的模式。為了能對(duì)鑄坯外殼內(nèi)的生長(zhǎng)缺陷可靠地進(jìn)行識(shí)別，由直接相鄰的兩個(gè)溫度傳感器10的圖像識(shí)別器11提供的預(yù)測(cè)值Pa和Pb，在一個(gè)邏輯運(yùn)算器19內(nèi)，綜合成一個(gè)局部斷裂概率Ploc。所以，當(dāng)無(wú)論是Pa還是Pb分別具有大值時(shí)，通過(guò)為局部斷裂概率Ploc僅分配一個(gè)大值，修正單個(gè)圖像識(shí)別器11的有缺陷的圖像識(shí)別。此外，還可改善對(duì)粘結(jié)或熱裂的識(shí)別，因?yàn)橛商岣吡说膯蝹€(gè)概率Pa、Pb的值，可以推論出一個(gè)局部斷裂概率Ploc，它比每一個(gè)單個(gè)概率Pa、Pb都要大。因此，由單個(gè)概率Pa和Pb的邏輯運(yùn)算得出局部斷裂概率Ploc，最好以模糊推論為基礎(chǔ)。
因?yàn)樵阼T坯外殼內(nèi)的生長(zhǎng)缺陷從各個(gè)溫度傳感器10旁經(jīng)過(guò)，其中，生長(zhǎng)缺陷的運(yùn)動(dòng)方向和擴(kuò)展可能不同，所以?xún)蓚€(gè)相鄰溫度傳感器10的圖像識(shí)別器11，對(duì)于同一個(gè)生長(zhǎng)缺陷的圖像識(shí)別結(jié)果Pa和Pb，具有時(shí)間上的錯(cuò)移。為了使兩個(gè)圖像識(shí)別結(jié)果Pa和Pb能在邏輯運(yùn)算器19內(nèi)綜合，它們必須同時(shí)存在。由于這一原因，為每個(gè)圖像識(shí)別器11后設(shè)一延遲器20，借助于延遲器來(lái)補(bǔ)償時(shí)間上的錯(cuò)移。在這種情況下延遲器20各由一個(gè)最大值保持元件組成，它由在上游的圖像識(shí)別器11出口處的每一個(gè)單個(gè)概率P(i)，確定最后K個(gè)時(shí)間步驟的最大值Pmax(i)＝max(P(i-k)，…，P(i))，并將其輸入邏輯運(yùn)算器19。
在設(shè)在所有邏輯運(yùn)算器19下游的邏輯線(xiàn)路21中，確定所有局部斷裂概率Ploc的最大值，它表示斷裂的總概率Pges。
在圖像識(shí)別器11中的圖像識(shí)別必須與不同的設(shè)備條件和運(yùn)行條件無(wú)關(guān)。因此，在每個(gè)溫度傳感器10與配屬于它的圖像識(shí)別器11之間，設(shè)有一個(gè)用于處理測(cè)量值的裝置22，在其中將圖像識(shí)別器11的輸入?yún)?shù)，亦即溫度T、溫度隨時(shí)間的改變?chǔ)以及澆注速度隨時(shí)間的改變?chǔ)標(biāo)準(zhǔn)化或加以變換，使不同的設(shè)備狀況或改變了過(guò)程條件，對(duì)于粘結(jié)模式和熱裂模式的識(shí)別沒(méi)有影響或只有很小的影響。
圖11表示這種用于測(cè)量值處理的裝置22的線(xiàn)路框圖。在一個(gè)時(shí)間步驟i測(cè)得的溫度值T(i)，取決于不同的設(shè)備條件和運(yùn)行條件，在正常澆注條件下相對(duì)恒定地在約100℃和200℃之間。粘結(jié)和熱裂引起偏離此恒定的偏置溫度To達(dá)50℃。此圖像識(shí)別器11只有在粘結(jié)模式和熱裂模式從一個(gè)始終相同的溫度水平出發(fā)才能識(shí)別它們。為了達(dá)到這一點(diǎn)，借助于一個(gè)一階的時(shí)間離散過(guò)濾器23確定偏置溫度To，并在一個(gè)減法器24內(nèi)從當(dāng)前的溫度值T(i)中減去。如此獲得的溫度TA(i)＝T(i)-To(i)必要時(shí)為了抑制噪聲在一濾波器25中濾波，并接著輸入一標(biāo)準(zhǔn)化裝置26，在那里，由典型的生長(zhǎng)缺陷引起的溫度從標(biāo)準(zhǔn)的溫度水平的偏離被限制在0和1之間的數(shù)值范圍內(nèi)。然后，如此獲得的標(biāo)準(zhǔn)化的溫度TA(i)輸入圖像識(shí)別器11。
此外，圖像識(shí)別器11獲得溫度隨時(shí)間的改變?chǔ)A(i)，它是在裝置27中借助于差分比例器由減法器24的輸出信號(hào)形成的，并接著在另一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化裝置28中標(biāo)準(zhǔn)化在一個(gè)0和1之間的數(shù)值范圍內(nèi)。
如前面已說(shuō)明的那樣，澆注速度隨時(shí)間的改變也可以是圖像識(shí)別器11的一個(gè)輸入變量。它以這樣的方式在那里改變用于圖像識(shí)別的控制規(guī)則，即，當(dāng)粘結(jié)和熱裂的模式由于澆注速度改變而畸變時(shí)，仍還能可靠地識(shí)別粘結(jié)和熱裂。澆注速度隨時(shí)間的改變?chǔ)(i)，在裝置29中借助于差分比例器根據(jù)澆注速度V(i)確定。澆注速度V(i)往往是不連續(xù)的，而是階躍式地提高。但由于在結(jié)晶器5中冷卻時(shí)間較短引起的溫度升高卻在某一個(gè)時(shí)期連續(xù)進(jìn)行。為了在整個(gè)溫度上升期間達(dá)到相應(yīng)地改變圖像識(shí)別的控制規(guī)則，在溫度上升期間必須將此值ΔV(i)置于一個(gè)比較高的值，此值虛構(gòu)一個(gè)持續(xù)增加的澆注速度V(i)。這借助于一個(gè)最大值保持元件30實(shí)現(xiàn)，它的輸出端由最后K個(gè)時(shí)間步驟產(chǎn)生最大的ΔV(i)正值。亦即適用下式當(dāng)V(i)＞0，ΔVA(i)＝max(ΔV(i-k)，…，ΔV(i))，以及當(dāng)ΔV(i)≤0，ΔVA(i)＝ΔV(i)，最后，如此獲得的ΔVA(i)值在一標(biāo)準(zhǔn)化裝置31中標(biāo)準(zhǔn)化，然后再將它輸入圖像識(shí)別器11。
如已提及的那樣，澆注速度隨時(shí)間的改變對(duì)溫度變化曲線(xiàn)的影響，通過(guò)改變用于圖像識(shí)別的控制規(guī)則來(lái)加以考慮。另一種減小澆注速度變化所帶來(lái)影響的可能性在于，由此引起的在測(cè)得的溫度變化曲線(xiàn)中的溫度改變，還在圖像識(shí)別之前就加以消除。實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)是通過(guò)對(duì)在結(jié)晶器5中一個(gè)平面的所有溫度傳感器10同時(shí)提供的溫度值T(i)求平均值，并在減法器32中從各個(gè)溫度值T(i)中減去如此獲得的平均值MT(i)。將如此獲得的與由于澆注速度改變引起的溫度改變無(wú)關(guān)的溫度差TD(i)＝T(i)-MT(i)，進(jìn)一步輸入過(guò)濾器23和減法器24。在這種情況下也可以取消圖像識(shí)別通過(guò)ΔVA(i)的匹配，由此使早期識(shí)別斷裂的裝置結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單。
另一種可供選擇的方案規(guī)定，在澆注速度V(i)不變時(shí)或澆注速度V(i)小量改變時(shí)，不做補(bǔ)償澆注速度的工作，以免通過(guò)平均值MT(i)將干擾帶入各個(gè)溫度變化曲線(xiàn)TA(i)中。為此，平均值MT(i)通過(guò)可控制的開(kāi)關(guān)裝置33輸入比較器32，只有當(dāng)澆注速度改變?chǔ)A(i)超過(guò)一個(gè)規(guī)定的閥值Vs時(shí)，開(kāi)關(guān)裝置33才將平均值MT(i)進(jìn)一步與比較器32連接。為此，將值ΔVA(i)和Vs輸入一閥值檢測(cè)器34，它在輸出端控制可被控制的開(kāi)關(guān)裝置33。為了避免由于輸入平均值MT(i)使值TA(i)階躍式地改變，過(guò)濾器23的值To(i+1)經(jīng)減法器35的出口成為T(mén)o(i+1)＝T(i)-MT(i)-TA(i)，從而使TA(i)的變化不斷連續(xù)。
權(quán)利要求
1.一種在連續(xù)鑄造時(shí)早期識(shí)別斷裂的裝置，其帶有一個(gè)結(jié)晶器(5)，在結(jié)晶器中圍繞著鑄坯(4)分布地設(shè)有溫度傳感器(10)，其中，為每一個(gè)溫度傳感器(10)配設(shè)一個(gè)圖像識(shí)別器(11)，圖像識(shí)別器以模糊推論為基礎(chǔ)，根據(jù)測(cè)得的溫度(T(i))和代表在先的溫度變化曲線(xiàn)的內(nèi)部狀態(tài)參數(shù)(P(i))，適時(shí)修正內(nèi)部狀態(tài)參數(shù)(P(i))，以及，在輸出端產(chǎn)生一個(gè)有關(guān)斷裂概率的當(dāng)前預(yù)測(cè)值(P(i+1))。
2.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于預(yù)測(cè)值(P(i+1))與內(nèi)部狀態(tài)參數(shù)是一致的。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于每一個(gè)圖像識(shí)別器(11)評(píng)估由配屬于它的各溫度傳感器(10)測(cè)得的溫度的當(dāng)前值(T(i))和改變(ΔT(i))。
4.按照上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于為了產(chǎn)生有關(guān)斷裂概率的預(yù)測(cè)值(P(i+1))，圖像識(shí)別器(11)附加地評(píng)估澆注速度的改變(ΔV(i))。
5.按照上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于在每個(gè)溫度傳感器(10)與配屬于它的圖像識(shí)別器(11)之間有一個(gè)用于處理測(cè)量值的裝置(22)，在此裝置中從測(cè)得的溫度(T(i))中減去由在先的溫度變化曲線(xiàn)確定的溫度隨時(shí)間的平均值(T0(i))。
6.按照權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于在測(cè)量值處理裝置(22)中，從測(cè)得的溫度(T(i))中附加地減去一個(gè)平均值(MT(i))，該平均值是由所有在同一平面內(nèi)圍繞著鑄坯(4)分布的溫度傳感器(10)同時(shí)測(cè)得的溫度值構(gòu)成的。
7.按照上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于分別配屬于至少兩個(gè)直接相鄰的溫度傳感器(10)的那些圖像識(shí)別器(11)，其輸出端分別連接在一個(gè)邏輯運(yùn)算器(19)上，邏輯運(yùn)算器對(duì)圖像識(shí)別器(11)提供的預(yù)測(cè)值(Pa、Pb)進(jìn)行邏輯運(yùn)算得出在相鄰的溫度傳感器(10)所在區(qū)有關(guān)局部斷裂的概率值(Ploc)。
8.按照權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于在配屬于圖像識(shí)別器的溫度傳感器(10)設(shè)在結(jié)晶器(5)中其余溫度傳感器(10)上方時(shí)，至少這些圖像識(shí)別器(11)下游各設(shè)一個(gè)延遲器(20)。
9.按照權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于延遲器(20)輸出端產(chǎn)生最后輸入它的一些規(guī)定數(shù)量的預(yù)測(cè)值(P(i+1))的最大值。
10.按照權(quán)利要求7至9中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于在邏輯運(yùn)算器(19)下游設(shè)一公共的邏輯線(xiàn)路(21)，它根據(jù)局部斷裂的概率(Ploc)確定斷裂的總概率值(Pges)。
全文摘要
一種在連續(xù)鑄造時(shí)早期識(shí)別斷裂的裝置,其中借助于圍繞著鑄坯分布地設(shè)在結(jié)晶器中的溫度傳感器測(cè)量鑄坯的表面溫度并緊接著進(jìn)行評(píng)估。為了能只用少量的計(jì)算工作耗費(fèi),獲得盡可能準(zhǔn)確的有關(guān)斷裂的預(yù)測(cè),為每一個(gè)溫度傳感器(10)配設(shè)一個(gè)圖像識(shí)別器(11),它以模糊推論為基礎(chǔ),根據(jù)測(cè)得的溫度和代表在先的溫度變化曲線(xiàn)的內(nèi)部狀態(tài)參數(shù),適時(shí)修正內(nèi)部狀態(tài)參數(shù),以及在輸出端產(chǎn)生一個(gè)有關(guān)斷裂概率的當(dāng)前預(yù)測(cè)值(P
文檔編號(hào)B22D11/16GK1189113SQ96192860
公開(kāi)日1998年7月29日 申請(qǐng)日期1996年3月28日 優(yōu)先權(quán)日1995年4月3日
發(fā)明者于爾根·阿達(dá)米 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司