專利名稱：一種連鑄鑄坯表面質量的在線控制系統及控制方法
技術領域：
本發明涉及一種連鑄鑄坯表面質量的在線控制系統及控制方法，包括鑄坯質量跟蹤與判定系統以及鑄坯表面質量缺陷在線檢測裝置系統，屬于鋼鐵冶金中連鑄坯質量檢測與控制的領域。
背景技術：
高溫鑄坯熱送熱裝及直接軋制(CC-DR)技術是近些年發展起來的一項新的工藝， 這一工藝直接影響到煉鋼一連鑄一熱軋流程的一體化程度，其經濟效益直接體現在節省能源、降低生產成本、縮短生產周期以及提高產品質量上。實現高溫鑄坯熱送熱裝及直接軋制的支撐技術包括許多方面，在連鑄方面最主要的是實現兩個個技術，第一，高溫鑄坯表面質量缺陷在線檢測技術，第二是鑄坯質量在線跟蹤與判定系統。目前國內外對這兩方面的技術分別做了大量的研究工作。高溫鑄坯表面質量缺陷在線檢測技術的應用例如法國洛林連軋公司的在線無損檢測熱連鑄板坯表面質量渦流探測裝置Edisol、挪威Elkem公司的 Therm-O-Matic連鑄還自動檢測裝置，以及美國Honey-well公司的連鑄板還表面缺陷在線檢測裝置，鑄坯質量在線跟蹤與判定技術包括奧鋼聯的計算機輔助質量控制系統(CAQC)， 曼內斯曼.德馬格公司的質量評估專家系統(XQE)和英國鋼鐵公司的結晶器熱監控系統 (MTM)，以及中冶連鑄自主開發的鑄坯質量跟蹤及產品質量診斷系統(QES)。CN101871895A公開了一種連鑄熱還表面缺陷激光掃描成像無損檢測方法，I)激光發射器對鑄坯橫向照射，得到一條激光線束；2)由面陣CCD圖像傳感器掃描光線束；3)提取激光線束上所代表的缺陷深度信息，從而得到鑄坯該橫向位置缺陷深度組合成的一維距離點陣；4) 一維距離點陣映射為不同灰度級的灰度圖像；5)拼接熱坯不同灰度級的灰度圖像，從而得到整體灰度圖像；6)識別鑄坯表面缺陷并重構鑄坯表面三維形貌圖。CN102019393A公開了一種用于連鑄機的鑄體質量判定方法和裝置。其包括基于連鑄過程的過程數以及預先存儲的觸發公式計算質量事件觸發狀態；基于所計算出的各個質量事件的觸發狀態，確定質量事件當前列表；針對任意鑄體段，從質量事件當前列表中確定所有對該鑄體段產生影響的質量事件；基于所有對該鑄體段產生影響的質量事件，將該鑄體段劃分成多個受不同質量事件集合影響且彼此沒有交集的區段；對所劃分出的各個區段，獲取與其對應的質量事件集合，并且通過查找規則庫獲得與其對應的缺陷發生率；以及基于所獲得的與各區段對應的缺陷發生率，確定所述鑄體段的質量判定結果。該方法能夠快速準確地對尚處于鑄流狀態中的鑄體的質量進行預判斷以實時指導連鑄生產工藝。以上兩者都有比較成熟的工業應用，但在連鑄生產過程中是單獨應用，沒有將兩者結合起來在工業中進行使用。其存在的缺點包括以下幾點
由于連鑄連軋技術的特點，無法檢查冷態鑄坯缺陷、及時清除缺陷，后鑄坯缺陷通過熱軋遺傳到軋材成品上，造成板材廢品，浪費大量的人力和物力。并且由于鑄坯缺陷影響因素眾多(包括設備因素、操作因素和工藝因素等)，如出現質量問題難以短時解決。(I)目前的鑄坯質量跟蹤與判定系統多采用人工智能的判斷方法(主要指鑄坯質量判定神經網絡和專家系統)，通過對連鑄設備參數的監測、工藝參數的處理和連鑄冶金知識的推理，可以及時的在線預測未來連鑄坯的包括表面裂紋、內部裂紋、夾雜以及鑄坯變形等諸多質量問題在內的質量情況，但存在的問題是由于目前國內外冶金界對單一及多工藝及設備參數對鑄坯質量的影響程度沒有一個準確的定性，所以導致對鑄坯質量判定的結果有很大的不準確性，從而可能導致誤判，導致本來可能不存在質量問題的鑄坯下線進行處理以及本來存在質量問題的鑄坯送到下一道軋制工序，兩者都會造成生產成本增加，降低生產效率。(2)高溫鑄坯表面質量缺陷在線檢測技術可對在線對鑄坯表面缺陷的形態和深度進行檢測并進行分類量化評估，但存在的問題是當檢測到鑄坯存在表面缺陷時，只是單純地將出現問題的不滿足質量要求的鑄坯進行下線處理，但不能對引起質量問題的原因進行及時準確的分析和解決，會導致后續生產的鑄坯繼續存在質量問題，增加廢品率，導致不必要的經濟損失,生產成本增加，降低生產效率。有鑒于此，有必要提供一種連鑄鑄坯表面質量的在線控制系統及控制方法，將鑄坯質量跟蹤與判定系統以及鑄坯表面質量缺陷在線檢測裝置系統兩者結合起來，以克服上述缺陷。

發明內容
本發明的目的是提供一種連鑄鑄坯表面質量在線控制系統及控制方法，包括鑄坯質量跟蹤與判定系統以及鑄坯表面質量缺陷在線檢測系統，本發明將兩者結合起來，對存在的引起質量缺陷的問題進行準確的判斷，及時的調整工藝及設備參數，提高生產效率提升及成材率和產品質量。本發明的技術方案是一種連鑄鑄坯表面質量的在線控制系統，包括鑄坯質量判定與產品質量診斷系統服務器、高溫鑄坯表面缺陷在線檢測系統服務器和鑄坯表面質量控制系統工藝站服務器，其特征在于
所述鑄坯質量判定與產品質量診斷系統服務器將連鑄工藝參數數據傳送至鑄坯表面質量控制系統工藝站服務器；
所述高溫鑄坯表面質量缺陷在線檢測系統服務器將鑄坯表面質量缺陷評估結果傳送至所述鑄坯表面質量控制系統工藝站服務器；
所述鑄坯表面質量控制系統工藝站服務器結合所述鑄坯質量判定與產品質量診斷系統服務器傳送的連鑄工藝參數數據與工藝站服務器內的專家數據庫所設置的工藝過程參數進行對比，對存在的引起質量缺陷的問題進行判斷并及時調整工藝及設備參數。如上所述的連鑄鑄坯表面質量的在線控制系統，其特征在于，所述鑄坯質量判定與產品質量診斷系統服務器將系統記錄的每個爐次的鋼種，斷面和定尺，以及鑄坯質量相關的工藝過程參數數據經過千兆以太網傳給到鑄坯表面質量控制系統工藝站服務器，與此同時，高溫鑄坯表面缺陷在線檢測系統服務器將采集到的該爐次的鑄坯表面圖像以及對表面缺陷的統計結果通過千兆以太網傳送給鑄坯表面質量控制系統工藝站服務器；鑄坯表面質量控制系統工藝站服務器將該爐次的工藝過程參數數據與工藝站服務器內的專家數據庫所設置的工藝過程參數進行對比，若不在符合要求的范圍內且檢測到表面缺陷存在，鑄坯表面質量控制系統工藝站服務器做出指令將專家數據庫設定的工藝參數通過千兆以太網傳輸給二級過程控制系統和一級控制系統，二級過程控制系統和一級控制系統接收到數據后會強行替換原來系統設定的數據并通過PLC來進行實施。如上所述的連鑄鑄坯表面質量的在線控制系統，其特征在于，所述二級過程控制系統包括_■冷動態配水系統、動態輕壓下系統、結晶器振動系統及結晶器液面控制系統。本發明還提供一種連鑄鑄坯表面質量的在線控制方法，采用如上所述的控制系統，其特征在于，包括如下步驟
1)鑄坯質量判定與產品質量診斷系統服務器將每爐次的鋼種，斷面及重點關注的連鑄工藝參數數據經過千兆以太網傳送給鑄坯表面質量控制系統工藝站服務器；
2)高溫鑄坯表面缺陷在線檢測系統服務器將采集到的鑄坯表面圖像及鑄坯表面缺陷評級結果通過千兆以太網傳送給鑄坯表面質量控制系統工藝站服務器；
3)鑄坯表面質量控制系統工藝站服務器將每爐次的連鑄工藝參數數據與工藝站服務器內的專家數據庫所設置的工藝參數進行對比，若鑄坯表面存在缺陷且重點關注的連鑄工藝參數不在要求的范圍之內，則鑄坯表面質量控制系統工藝站服務器做出指令將專家數據庫設定的工藝參數通過千兆以太網傳輸給二級過程控制系統和一級控制系統，二級過程控制系統和一級控制系統接收到數據后會強行替換原來系統設定的數據并通過PLC來進行實施，以控制下一爐次的連鑄工藝。本發明的有益效果是本發明將鑄坯質量跟蹤與判定系統以及鑄坯表面質量缺陷在線檢測系統兩者結合起來，通過鑄坯表面質量缺陷在線檢測系統來提供的鑄坯的表面質量情況反饋給鑄坯表面質量在線控制系統工藝站服務器，工藝站服務器再結合鑄坯質量跟蹤與判定系統判定出的工藝參數的異常情況，可對存在的引起質量缺陷的問題進行準確的判斷，及時的調整工藝及設備參數，避免對下一道軋制工序產生造成更多的廢品，降低生產成本和能耗、生廣效率提升，提聞成材率和廣品質量。


圖I是本發明實施例的連鑄鑄坯表面質量的在線控制系統的系統結構圖。圖2是本發明實施例的連鑄鑄坯表面質量的在線控制系統的原理示意圖。
具體實施例方式為了更好地理解本發明，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，但本發明的內容不僅僅局限于下面的實施例。本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣在本申請所列權利要求書限定范圍之內。如圖I所示，本發明實施例提供的連鑄鑄坯表面質量的在線控制系統主要包括三部分鑄坯質量判定與產品質量診斷系統(QES)服務器、高溫鑄坯表面缺陷在線檢測系統服務器和鑄坯表面質量控制系統工藝站服務器。在此，先簡單介紹一下鑄坯質量判定與產品質量診斷系統和高溫連鑄坯表面缺陷在線檢測系統。鑄還質量判定與產品質量診斷系統(Quality Estimation System-QES)是以三級計劃數據、精煉數據和連鑄PLC數據為基礎，以自動和手動質量事件為驅動，以判定切割鑄坯的質量等級和軋材產品質量診斷為目標，進而研發的鑄坯質量監控軟件。QES系統記錄了所有與鑄坯質量相關的工藝過程參數數據，在線與冶金知識庫所要求的工藝參數標準對比，進而判斷切割鑄坯的質量等級。高溫鑄坯表面缺陷在線檢測系統設計為在火切機之前安裝該裝置，在該裝置之前安裝有高壓氬氣除去鑄坯表面的氧化鐵皮、保護渣和水膜的裝置，此裝置先對高溫鑄坯表面進行清除，可較大程度地去除鑄坯表面的氧化鐵皮、保護渣和水膜等，有效地改善了目前高溫鑄坯表面缺陷在線檢測裝置的精確度；對高溫鑄坯上下兩個表面分別進行在線檢測，上表面檢測裝置安裝在輥道上方，下表面檢測裝置安裝在輥道下方，檢測裝置包括多臺面陣CCD攝像機(根據鑄坯寬度確定)和多臺結構光激光發射器，攝像機放置在高溫鑄坯的橫向上，距離鑄坯2米，面陣CCD攝像機和激光光源均安裝在高溫保護罩內，且采用氬氣保護和水冷，在拉矯輥安裝脈沖發生器，將其送給計算機精確控制面陣CCD攝像機的掃描頻率。如圖2所示，鑄坯表面質量控制系統工藝站服務器與連鑄一級控制系統(PLC)(控制結晶器水流量，結晶器進出水溫差等)連接，同時也與二級過程控制系統相連接(動態配水系統，輕壓下系統，結晶器振動系統，結晶器液面控制系統等)，鑄坯質量判定與產品質量診斷系統將系統記錄的每個爐次的鋼種，斷面和定尺，以及所有與鑄坯質量相關的工藝過程參數數據(連鑄過程工藝參數)經過千兆以太網傳給到質量控制系統工藝站服務器，高溫鑄坯表面缺陷在線檢測系統將采集到的該爐次的鑄坯表面圖像以及對表面缺陷的統計結果通過千兆以太網傳送給質量控制系統工藝站服務器，質量控制系統工藝站服務器將該爐次的工藝過程參數數據(針對不同的缺陷重點考慮不同的工藝參數)與專家數據庫設置的工藝過程參數進行對比，如若不在其要求的范圍內且檢測到表面缺陷存在，質量控制系統工藝站服務器會將專家庫設定的工藝參數通過千兆以太網傳輸給二級過程控制系統和一級控制系統，二級過程控制系統和一級控制系統接收到數據后會強行替換原來系統設定的數據并通過PLC來進行實施。本發明的實施過程如下對于鑄坯質量跟蹤與判定系統，以大包重量為驅動，當重量大于或小于設定驅動值(可配置)且保持設定驅動時間(可配置)時，以判斷大包的到臺、 上臺和離臺。大包產生后生成本地爐次號，并以該爐次號為唯一標示與其他對象關聯處理。 大包上臺后，客戶端自動彈出對話框由操作工進行三級計劃信息確認，獲得計劃鋼種、斷面和定尺。當計劃鋼種為QES系統已配置的鋼種時立即更新質量事件定義屬性和專家庫規則，以正常模式跟蹤和判定；否則按照Default鋼種處理，進行最小模式跟蹤和判定；以火切信號為驅動，當火切信號產生并保持設定驅動時間時產生新鑄坯。鑄坯在產生后會自動查找當前有效的爐次并與之關聯，以爐次號+流號+流水號作為鑄坯號記錄到數據庫中；周期遍歷已啟用的質量事件列表，依據當前的系統數據值、當前鋼種和斷面屬性、質量事件觸發參數和質量事件定位參數來管理質量事件出生、成長和死亡過程；周期獲取未判定的鑄坯列表和質量事件列表，找到鑄坯與質量事件之間的內在聯系，通過鑄坯所屬爐化學成分、 質量事件的定性參數(內部、表面和夾雜發生率)和專家庫規則對鑄坯質量進行一個綜合評判。對于高溫鑄坯表面缺陷在線檢測系統，當鑄坯經過檢測裝置時，采集圖像，圖像模式識別與處理系統進行處理，通過千兆以太網傳給數據庫服務器，在服務器中進行合并和保存，可通過海量存儲器來保存大量的缺陷信息歷史數據，工藝站與數據庫服務器之間通過千兆以太網連接，通過工藝站可以實時顯示缺陷的檢測結果，工藝站存有定尺鑄坯的所有可采集跟蹤到的相關工藝和設備參數。本說明書中未作詳細描述的內容屬于本領域專業技術人員公知的現有技術。
權利要求
1.一種連鑄鑄坯表面質量的在線控制系統，包括鑄坯質量判定與產品質量診斷系統服務器、高溫鑄坯表面缺陷在線檢測系統服務器和鑄坯表面質量控制系統工藝站服務器， 其特征在于所述鑄坯質量判定與產品質量診斷系統服務器將連鑄工藝參數數據傳送至鑄坯表面質量控制系統工藝站服務器；所述高溫鑄坯表面質量缺陷在線檢測系統服務器將鑄坯表面質量缺陷評估結果傳送至所述鑄坯表面質量控制系統工藝站服務器；所述鑄坯表面質量控制系統工藝站服務器結合所述鑄坯質量判定與產品質量診斷系統服務器傳送的連鑄工藝參數數據與工藝站服務器內的專家數據庫所設置的工藝過程參數進行對比，對存在的引起質量缺陷的問題進行判斷并及時調整工藝及設備參數。
2.根據權利要求I所述的連鑄鑄坯表面質量的在線控制系統，其特征在于，所述鑄坯質量判定與產品質量診斷系統服務器將系統記錄的每個爐次的鋼種，斷面和定尺，以及鑄坯質量相關的工藝過程參數數據經過千兆以太網傳給到鑄坯表面質量控制系統工藝站服務器，與此同時，高溫鑄坯表面缺陷在線檢測系統服務器將采集到的該爐次的鑄坯表面圖像以及對表面缺陷的統計結果通過千兆以太網傳送給鑄坯表面質量控制系統工藝站服務器；鑄坯表面質量控制系統工藝站服務器將該爐次的工藝過程參數數據與工藝站服務器內的專家數據庫所設置的工藝過程參數進行對比，若不在符合要求的范圍內且檢測到表面缺陷存在，鑄坯表面質量控制系統工藝站服務器做出指令將專家數據庫設定的工藝參數通過千兆以太網傳輸給二級過程控制系統和一級控制系統，二級過程控制系統和一級控制系統接收到數據后會強行替換原來系統設定的數據并通過PLC來進行實施。
3.根據權利要求2所述的連鑄鑄坯表面質量的在線控制系統，其特征在于，所述二級過程控制系統包括二冷動態配水系統、動態輕壓下系統、結晶器振動系統及結晶器液面控制系統。
4.一種連鑄鑄坯表面質量的在線控制方法，采用權利要求I所述的控制系統，其特征在于，包括如下步驟1)鑄坯質量判定與產品質量診斷系統服務器將每爐次的鋼種，斷面及重點關注的連鑄工藝參數數據經過千兆以太網傳送給鑄坯表面質量控制系統工藝站服務器；2)高溫鑄坯表面缺陷在線檢測系統服務器將采集到的鑄坯表面圖像及鑄坯表面缺陷評級結果通過千兆以太網傳送給鑄坯表面質量控制系統工藝站服務器；3)鑄坯表面質量控制系統工藝站服務器將每爐次的連鑄工藝參數數據與工藝站服務器內的專家數據庫所設置的工藝參數進行對比，若鑄坯表面存在缺陷且重點關注的連鑄工藝參數不在要求的范圍之內，則鑄坯表面質量控制系統工藝站服務器做出指令將專家數據庫設定的工藝參數通過千兆以太網傳輸給二級過程控制系統和一級控制系統，二級過程控制系統和一級控制系統接收到數據后會強行替換原來系統設定的數據并通過PLC來進行實施，以控制下一爐次的連鑄工藝。
全文摘要
本發明提供一種連鑄鑄坯表面質量的在線控制系統及控制方法，包括鑄坯質量判定與產品質量診斷系統服務器、高溫鑄坯表面缺陷在線檢測系統服務器和鑄坯表面質量控制系統工藝站服務器。通過鑄坯表面質量缺陷在線檢測系統來提供的鑄坯的表面質量情況反饋給鑄坯表面質量在線控制系統工藝站服務器，工藝站服務器再結合鑄坯質量跟蹤與判定系統判定出的工藝參數的異常情況，對存在的引起質量缺陷的問題進行準確的判斷，及時調整工藝及設備參數，避免對下一道軋制工序產生造成更多的廢品，降低生產成本和能耗、生產效率提升，提高成材率和產品質量。
文檔編號B22D11/16GK102581244SQ20121005274
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月2日 優先權日2012年3月2日
發明者安航航, 韓傳基, 高仲 申請人:中冶連鑄技術工程股份有限公司