專(zhuān)利名稱(chēng)：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(guò)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(guò)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(wú)法進(jìn)行甚至造成生產(chǎn)事故。下渣檢測(cè) 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(guó)都給予了高度重視。上世紀(jì)80年代，德 國(guó)亞琛科技大學(xué)鋼鐵冶金研究所開(kāi)始開(kāi)發(fā)鋼包下渣自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)，并獲得歐共體的資助。 他們用一種電磁方法來(lái)檢測(cè)鋼液的下渣，在大包包底水口外圍安裝線圈，當(dāng)鋼液通過(guò)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(chǎng)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(chǎng)也相應(yīng)減小；磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化可 通過(guò)二級(jí)線圈來(lái)檢測(cè)，這種低電壓信號(hào)必須在鋼廠的噪聲環(huán)境中傳輸，所要求的信號(hào)必須 經(jīng)過(guò)過(guò)濾，才能產(chǎn)生一個(gè)能與其它測(cè)量數(shù)據(jù)相匹配的確定的和有用信號(hào)，這一點(diǎn)可采用模 擬與數(shù)字過(guò)濾器相集合以及一個(gè)溫度補(bǔ)償系統(tǒng)來(lái)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(guó)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(cè)技術(shù)，取得了滿意的結(jié)果。后來(lái)德國(guó)亞琛大 學(xué)鋼鐵冶金研究所的幾位研究人員利用所開(kāi)發(fā)成功的鋼包下渣自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)成立了 Amepa 公司，在世界上推廣鋼包下渣自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)。雖然電磁檢測(cè)法在鋼水下渣檢測(cè)方面獲得了 較大成功，但是其應(yīng)用過(guò)程中也存在一些較大的問(wèn)題1)價(jià)格較高；例如德國(guó)Amepa公司 的電磁式鋼包下渣自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備投資至少需要50萬(wàn)馬克，對(duì)于我國(guó)的一些大型鋼鐵企業(yè) 來(lái)講，大量引進(jìn)該設(shè)備，是一項(xiàng)相當(dāng)巨大的投資，而對(duì)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(cè)裝置結(jié)構(gòu)相對(duì)較為復(fù)雜，安裝過(guò)程較煩瑣，且安裝傳感器時(shí)需 要對(duì)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(lái)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(zhǎng)時(shí)間工作，較容易損壞，而使檢測(cè)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(wàn)至數(shù)十萬(wàn)不等)。目前，國(guó)內(nèi)一些鋼鐵企業(yè)對(duì)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(zhǎng)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(wèn)題。隨著 高等級(jí)品種鋼鋼種越來(lái)越多，產(chǎn)量也越來(lái)越高，鋼包下渣的問(wèn)題越來(lái)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(cè) 精度高，使用壽命長(zhǎng)，解決背景技術(shù)存在上述問(wèn)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(cè)投入模塊、特征信號(hào)分級(jí)模塊、過(guò) 程信號(hào)監(jiān)控與管理模塊、自動(dòng)檢測(cè)撤出模塊，自動(dòng)檢測(cè)投入模塊的輸入連接鋼包重量信號(hào)， 輸出連接特征信號(hào)分級(jí)模塊，特征信號(hào)分級(jí)模塊的輸出連接過(guò)程信號(hào)監(jiān)控與管理模塊，過(guò) 程信號(hào)監(jiān)控與管理模塊的輸出連接自動(dòng)檢測(cè)撤出模塊。過(guò)程信號(hào)監(jiān)控與管理模塊的輸入連接鋼流振動(dòng)信號(hào)，自動(dòng)檢測(cè)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(cè)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(hào)分級(jí)模塊完成鋼流沖擊振動(dòng)時(shí)間序列的指標(biāo)信號(hào)提取工作，過(guò) 程信號(hào)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(guò)程實(shí)時(shí)控制 與管理，自動(dòng)檢測(cè)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(cè)后，自 動(dòng)退出工作狀態(tài)，直至等待下一次檢測(cè)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(cè)的自動(dòng)運(yùn)行投入、過(guò)程 監(jiān)測(cè)與控制、自動(dòng)運(yùn)行終止等任務(wù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼包澆注過(guò)程的全息監(jiān)控；②構(gòu)造簡(jiǎn)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(cè)系統(tǒng)所固有的 檢測(cè)準(zhǔn)確率低、使用壽命較短且制造維護(hù)成本較高等問(wèn)題；③安裝、維護(hù)方便，不需要對(duì)連 鑄生產(chǎn)車(chē)間的現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行重新布置與改造，不會(huì)對(duì)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(cè)投入模塊1，特征信號(hào)分級(jí)模塊2，過(guò)程信號(hào)監(jiān)控與管理模塊3，自 動(dòng)檢測(cè)撤出模塊4，鋼包澆鑄5，鋼包重量信號(hào)6，鋼流振動(dòng)信號(hào)7。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖，通過(guò)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。一種連鑄鋼包下渣自動(dòng)控制裝置，包含自動(dòng)檢測(cè)投入模塊1、特征信號(hào)分級(jí)模塊 2、過(guò)程信號(hào)監(jiān)控與管理模塊3、自動(dòng)檢測(cè)撤出模塊4，自動(dòng)檢測(cè)投入模塊1的輸入連接鋼包 重量信號(hào)6，輸出連接特征信號(hào)分級(jí)模塊2，特征信號(hào)分級(jí)模塊2的輸出連接過(guò)程信號(hào)監(jiān)控 與管理模塊3，過(guò)程信號(hào)監(jiān)控與管理模塊3的輸出連接自動(dòng)檢測(cè)撤出模塊4。過(guò)程信號(hào)監(jiān)控 與管理模塊3的輸入連接鋼流振動(dòng)信號(hào)7，自動(dòng)檢測(cè)撤出模4的輸出連接控制鋼包澆鑄5。自動(dòng)檢測(cè)投入模塊(Automatic Detection Entering Module, ADEM)、特征信號(hào) 分級(jí)模塊(Characteristics Signal Grading Module, CSGM)、過(guò)程信號(hào)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(cè)投入模塊，根據(jù)經(jīng)過(guò)處理的鋼包重量信號(hào)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(guò)程信號(hào)監(jiān)控與管理模塊發(fā)出進(jìn)入 工作狀態(tài)請(qǐng)求；請(qǐng)求被驗(yàn)證后，鋼包下渣檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)。所述的鋼包重量信號(hào)處理 包括數(shù)字濾波與時(shí)滯處理兩個(gè)過(guò)程；所述的數(shù)字濾波過(guò)程是對(duì)所采集的鋼包重量信號(hào)進(jìn)行 巴特沃茲濾波、抗混頻濾波、中值濾波的三級(jí)數(shù)據(jù)處理操作，以消除連鑄生產(chǎn)車(chē)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(duì)鋼包稱(chēng)重傳感器的時(shí)間滯 后特征，對(duì)采集到的信號(hào)序列進(jìn)行時(shí)間補(bǔ)償計(jì)算，從而保證所采集信號(hào)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(cè)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(cè)投入模塊被激活；所述的請(qǐng)求驗(yàn)證過(guò)程是指過(guò)程信號(hào)監(jiān)控與管理模 塊用循環(huán)冗余校驗(yàn)方法對(duì)自動(dòng)檢測(cè)投入模塊所發(fā)出的請(qǐng)求指令進(jìn)行驗(yàn)證。所述的特征信號(hào)分級(jí)模塊，將采集到的鋼流沖擊實(shí)時(shí)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行特征提取處 理，構(gòu)成鋼包澆注過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)模板。所述的信號(hào)特征提取處理過(guò)程為將實(shí)時(shí)鋼流沖擊振動(dòng)信 號(hào)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(hào)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(guò)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(shí)別的標(biāo)準(zhǔn)模板，作為在線判斷的依據(jù)。所述的過(guò)程信號(hào)監(jiān)控與管理模塊，響應(yīng)由自動(dòng)檢測(cè)投入模塊、自動(dòng)檢測(cè)撤出模塊 的任務(wù)請(qǐng)求，并根據(jù)當(dāng)前信號(hào)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(guò)程為將采集到實(shí)時(shí)振動(dòng)信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)模板進(jìn)行比對(duì)，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(cè)撤出模塊，在線偵聽(tīng)過(guò)程信號(hào)監(jiān)控與管理模塊的實(shí)時(shí)指令，在本 澆次下渣過(guò)程檢測(cè)結(jié)束時(shí)，向檢測(cè)系統(tǒng)發(fā)出退出工作狀態(tài)請(qǐng)求；系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。所述的 在線偵聽(tīng)過(guò)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(cè)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(lèi)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(hào)，并進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)識(shí)別，其 通過(guò)前述的鋼包稱(chēng)重信號(hào)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(cè)后等待后 續(xù)任務(wù)的狀態(tài)，其通過(guò)響應(yīng)過(guò)程信號(hào)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(cè)撤出 模塊輸出持續(xù)的水口關(guān)閉信號(hào)，實(shí)現(xiàn)鋼包澆注過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(cè)投入模塊(1)、特征信 號(hào)分級(jí)模塊(2)、過(guò)程信號(hào)監(jiān)控與管理模塊(3)、自動(dòng)檢測(cè)撤出模塊(4)，自動(dòng)檢測(cè)投入模塊 (1)的輸入連接鋼包重量信號(hào)(6)，輸出連接特征信號(hào)分級(jí)模塊(2)，特征信號(hào)分級(jí)模塊(2) 的輸出連接過(guò)程信號(hào)監(jiān)控與管理模塊(3)，過(guò)程信號(hào)監(jiān)控與管理模塊(3)的輸出連接自動(dòng) 檢測(cè)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(guò)程信號(hào)監(jiān)控與管 理模塊(3)的輸入連接鋼流振動(dòng)信號(hào)(7)，自動(dòng)檢測(cè)撤出模(4)的輸出連接控制鋼包澆鑄 (5)。
專(zhuān)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(cè)投入模塊的輸入連接鋼包重量信號(hào)，輸出連接特征信號(hào)分級(jí)模塊，特征信號(hào)分級(jí)模塊的輸出連接過(guò)程信號(hào)監(jiān)控與管理模塊，過(guò)程信號(hào)監(jiān)控與管理模塊的輸出連接自動(dòng)檢測(cè)撤出模塊；程信號(hào)監(jiān)控與管理模塊的輸入連接鋼流振動(dòng)信號(hào)，自動(dòng)檢測(cè)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(cè)的自動(dòng)運(yùn)行投入、過(guò)程監(jiān)測(cè)與控制、自動(dòng)運(yùn)行終止等任務(wù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼包澆注過(guò)程的全息監(jiān)控；構(gòu)造簡(jiǎn)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(hào)B22D11/18GK201871705SQ20102056522
公開(kāi)日2011年6月22日 申請(qǐng)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(guó), 張國(guó)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(qǐng)人:河北鋼鐵股份有限公司唐山分公司