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(kāi)了一種連鑄澆鋼控制方法，第一，通過(guò)安裝在鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)上的鋼包位置傳感器（14）測(cè)量并讀取鋼包澆鑄位置信號(hào)；第二，在澆鋼優(yōu)化控制計(jì)算機(jī)（13）中判斷鋼包是否開(kāi)始澆鑄；第三，通過(guò)安裝在鋼包滑動(dòng)水口上方的鋼渣測(cè)量傳感器（2）將鋼渣測(cè)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(cè)量數(shù)據(jù)與人工給定的鋼渣設(shè)定值比較，如果鋼渣測(cè)量數(shù)據(jù)小于人工給定鋼渣設(shè)定值，轉(zhuǎn)入上一步；如果鋼渣測(cè)量值大于人工給定的鋼渣設(shè)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(hào)與實(shí)際測(cè)量油缸位置信號(hào)比較并計(jì)算，輸出控制油缸驅(qū)動(dòng)單元（5）推動(dòng)油缸（3）運(yùn)動(dòng)，使鋼包滑動(dòng)水口開(kāi)度減少。
【專利說(shuō)明】一種連鑄澆鋼控制方法和裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及連鑄鋼包出鋼時(shí)的一種連鑄澆鋼控制方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的連鑄鋼包澆注過(guò)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(zhǎng)水口流入中間包，當(dāng)鋼渣測(cè)量設(shè)備檢測(cè)到鋼渣超過(guò)規(guī)定 標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，連鑄澆鋼控制裝置啟動(dòng)控制系統(tǒng)關(guān)閉滑動(dòng)水口，結(jié)束澆鋼工作。根據(jù)流體力學(xué)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(duì)某企業(yè)連鑄大包終澆后鋼包 翻渣量的統(tǒng)計(jì)，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(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)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(guò)對(duì)鋼包出鋼鋼水流量 實(shí)施優(yōu)化控制，實(shí)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(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案:
一種連鑄澆鋼控制方法，包括如下步驟:
第一步，通過(guò)安裝在鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)上的鋼包位置傳感器，測(cè)量并讀取鋼包澆鑄位置信
號(hào);
第二步，在澆鋼優(yōu)化控制計(jì)算機(jī)中判斷鋼包是否開(kāi)始澆鑄，如果鋼包沒(méi)有開(kāi)始澆鑄，轉(zhuǎn) 第一步，如果鋼包已經(jīng)開(kāi)始澆鑄進(jìn)入第三步；
第三步，通過(guò)安裝在鋼包滑動(dòng)水口上方的鋼渣測(cè)量傳感器，讀取鋼渣測(cè)量傳感器數(shù)據(jù) 饋給澆鋼優(yōu)化控制計(jì)算機(jī)內(nèi)的推理控制器；
第四步，在推理控制器中，將讀到的鋼渣測(cè)量數(shù)據(jù)與人工給定的鋼渣設(shè)定值比較，如果 當(dāng)前的鋼渣測(cè)量數(shù)據(jù)小于人工給定的鋼渣設(shè)定值，轉(zhuǎn)入第三步；如果當(dāng)前的鋼渣測(cè)量值大 于人工給定的鋼渣設(shè)定值，輸出油缸控制變量饋給澆鋼優(yōu)化控制計(jì)算機(jī)內(nèi)的PI控制器，進(jìn) 入第五步；
在推理控制器中，當(dāng)選定鋼包和鋼種后，滑動(dòng)水口開(kāi)度是大包內(nèi)部鋼水質(zhì)量 L的函數(shù)，鋼包滑動(dòng)水口開(kāi)度rf計(jì)算公式如下:P'大包內(nèi)部鋼水密度；
L:長(zhǎng)水口長(zhǎng)度；
G:大包內(nèi)部鋼水質(zhì)量；
D:鋼包內(nèi)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(hào)與實(shí)際測(cè)量得到的油缸位置信號(hào)比較并進(jìn)行計(jì)算，輸出控制信號(hào)饋給油缸驅(qū)動(dòng)單元推動(dòng)滑動(dòng)水口驅(qū)動(dòng)油缸運(yùn)動(dòng)，使鋼包滑動(dòng)水口開(kāi)度減少；
第六步，PI控制器發(fā)出延遲信號(hào)，延遲一段時(shí)間再讀取油缸位置信號(hào)；
第七步，延遲時(shí)間到，PI控制器讀取油缸當(dāng)前位置信號(hào)；
第八步，在PI控制器中，判斷油缸是否完全關(guān)閉，如果油缸沒(méi)有完全關(guān)閉，轉(zhuǎn)到第三步重復(fù)上述工作；如果油缸已經(jīng)完全關(guān)閉，進(jìn)入第九步；
第九步，發(fā)出澆鋼終止信號(hào)，轉(zhuǎn)入第一步重復(fù)上述工作。
[0005]一種連鑄澆鋼控制裝置，包括鋼包、滑動(dòng)水口、鋼包長(zhǎng)水口、中間包、滑動(dòng)水口驅(qū)動(dòng)油缸、油缸驅(qū)動(dòng)單元、鋼渣測(cè)量傳感器、鋼渣測(cè)量信號(hào)放大器、鋼包位置傳感器、油缸活塞位置傳感器、報(bào)警器和澆鋼優(yōu)化控制計(jì)算機(jī)，澆鋼優(yōu)化控制計(jì)算機(jī)包括推理控制器和PI控制器，鋼渣測(cè)量傳感器安裝在滑動(dòng)水口上方，鋼渣測(cè)量傳感器輸出信號(hào)饋給鋼渣測(cè)量信號(hào)放大器后接澆鋼優(yōu)化控制計(jì)算機(jī)，鋼包位置傳感器安裝在鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)上，鋼包位置傳感器輸出信號(hào)饋給現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程控制計(jì)算機(jī)，現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程控制計(jì)算機(jī)輸出鋼包位置信號(hào)饋給過(guò)程信號(hào)接口單元，過(guò)程信號(hào)接口單元輸出鋼包位置信號(hào)饋給澆鋼優(yōu)化控制計(jì)算機(jī)，油缸活塞位置傳感器4安裝在滑動(dòng)水口驅(qū)動(dòng)油缸3上，油缸活塞位置傳感器4輸出信號(hào)饋給澆鋼優(yōu)化控制計(jì)算機(jī)13，澆鋼優(yōu)化控制計(jì)算機(jī)13輸出接油缸驅(qū)動(dòng)單元5和報(bào)警器9，油缸驅(qū)動(dòng)單元5輸出信號(hào)饋給滑動(dòng)水口驅(qū)動(dòng)油缸3推動(dòng)油缸運(yùn)動(dòng)，從而控制滑動(dòng)水口 15開(kāi)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(guò)安裝在鋼包滑動(dòng)水口上的鋼渣測(cè)量傳感器，測(cè)量鋼包在澆鑄過(guò)程中鋼渣卷入鋼水的變化信號(hào)，在澆鋼優(yōu)化控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中進(jìn)行推理分析作出判斷，給出滑動(dòng)水口的當(dāng)前新的位置，控制滑動(dòng)水口的關(guān)閉過(guò)程，通過(guò)控制鋼包滑動(dòng)水口達(dá)到控制鋼包內(nèi)部鋼水流場(chǎng)分布，從而控制鋼包內(nèi)部鋼水不出現(xiàn)湍流，達(dá)到控制鋼包內(nèi)部殘留鋼水的目的。
[0007]本發(fā)明通過(guò)對(duì)鋼包出鋼鋼水流量實(shí)施優(yōu)化控制，實(shí)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(chǎn)成本。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)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(cè)量傳感器，3滑動(dòng)水口驅(qū)動(dòng)油缸，4油缸活塞位置傳感器，5油缸驅(qū)動(dòng)單元，6鋼包長(zhǎng)水口，7中間包，8機(jī)械臂，9現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警和操作單元，10鋼渣測(cè)量信號(hào)放大器，11過(guò)程信號(hào)接口單元，12現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程控制計(jì)算機(jī)，13澆鋼優(yōu)化控制計(jì)算機(jī)，14鋼包位置傳感器，15滑動(dòng)水口?！揪唧w實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0011]參見(jiàn)圖1，本發(fā)明連鑄澆鋼控制方法是通過(guò)安裝在鋼包滑動(dòng)水口 15上方的鋼渣測(cè)量傳感器2在線測(cè)量鋼水中的鋼渣含量，鋼渣測(cè)量信號(hào)放大器10將測(cè)量到的傳感器小信號(hào)進(jìn)行放大并饋給推理控制器，在推理控制器中將實(shí)際測(cè)量得到的鋼水中含鋼渣的數(shù)值與人工給定的鋼渣設(shè)定值比較，如果實(shí)際測(cè)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(cè)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(dāng)實(shí)際測(cè)量得到的鋼渣含量值大于人工給定的鋼渣含量值時(shí)，推理控制器計(jì)算出一個(gè)油缸位置信號(hào)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(hào)與油缸實(shí)際位置反饋信號(hào)進(jìn)行比較和計(jì)算控制油缸動(dòng)作，油缸帶動(dòng)鋼包滑動(dòng)水口運(yùn)動(dòng)改變鋼水流量，控制鋼包內(nèi)部的鋼水不產(chǎn)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(zhì)點(diǎn)，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(jìn)的。在流體力學(xué)模型中大包長(zhǎng)水口是直徑較細(xì)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(huì)以旋進(jìn)的方式流動(dòng)，在鋼水流動(dòng)的過(guò)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(yuǎn)離中心的鋼水就會(huì)向中心運(yùn)動(dòng)，就是大包中鋼水產(chǎn)生旋渦的成因。
[0012]由流體力學(xué)中的雷諾定理可知，當(dāng)容器中液體液面降到臨界高度時(shí)，在流出口上方就會(huì)形成旋渦。鋼水具有同樣的現(xiàn)象，在鋼包內(nèi)鋼水接近臨界高度時(shí)，就會(huì)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(nèi)漩渦形成機(jī)理，通過(guò)優(yōu)化控制技術(shù)對(duì)鋼包鋼水流量進(jìn)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(nèi)部會(huì)形成漩渦，在大包內(nèi)部的鋼水接近終了時(shí)，鋼水旋轉(zhuǎn)速度加快，熔渣被卷入鋼水，流入中間 包。由于鋼水旋轉(zhuǎn)速度的變化引起鋼水在水口中流動(dòng)的雷諾數(shù)變化，當(dāng)達(dá)到臨界雷諾數(shù)時(shí)出現(xiàn)湍流。在一定條件下，液體在管道中流動(dòng)引起的自激振動(dòng)的規(guī)律不會(huì)發(fā)生變化，當(dāng)鋼渣出現(xiàn)時(shí)，管道的自激振動(dòng)規(guī)律會(huì)發(fā)生變化。由雷諾實(shí)驗(yàn)可以知道，流體呈現(xiàn)何種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與管道直徑、流體的黏度以及流體速度有關(guān)，如果管道直徑
以及流體運(yùn)動(dòng)黏度V —定，則稱從層流變?yōu)橥牧鲿r(shí)的速度為上臨界速度，以4表示；從湍流變?yōu)閷恿鲿r(shí)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(yùn)動(dòng)黏度V發(fā)生改變，但是無(wú)論、V、K怎樣變化，而相應(yīng)的無(wú)量綱數(shù)4 d / V總是一定的。將4d /V這一無(wú)量綱數(shù)稱為雷諾數(shù)<。對(duì)應(yīng)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(quán)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(guò)安裝在鋼包(I)回轉(zhuǎn)臺(tái)上的鋼包位置傳感器(14)，測(cè)量并讀取鋼包澆鑄位置信號(hào)；第二步，在澆鋼優(yōu)化控制計(jì)算機(jī)(13)中判斷鋼包是否開(kāi)始澆鑄，如果鋼包沒(méi)有開(kāi)始澆鑄，轉(zhuǎn)第一步，如果鋼包已經(jīng)開(kāi)始澆鑄進(jìn)入第三步；第三步，通過(guò)安裝在鋼包滑動(dòng)水口(15)上方的鋼渣測(cè)量傳感器(2)，讀取鋼渣測(cè)量傳感器數(shù)據(jù)饋給澆鋼優(yōu)化控制計(jì)算機(jī)(13)內(nèi)的推理控制器；第四步，在推理控制器中，將讀到的鋼渣測(cè)量數(shù)據(jù)與人工給定的鋼渣設(shè)定值比較，如果當(dāng)前的鋼渣測(cè)量數(shù)據(jù)小于人工給定的鋼渣設(shè)定值，轉(zhuǎn)入第三步；如果當(dāng)前的鋼渣測(cè)量值大于人工給定的鋼渣設(shè)定值，輸出油缸控制變量饋給澆鋼優(yōu)化控制計(jì)算機(jī)(13)內(nèi)的PI控制器，進(jìn)入第五步；在推理控制器中，當(dāng)選定鋼包和鋼種后，滑動(dòng)水口開(kāi)度 d是大包內(nèi)部鋼水質(zhì)量G的函數(shù)，鋼包滑動(dòng)水口開(kāi)度計(jì)算公式如下:^ = rZglp2Ti)2S:重力加速度；P'大包內(nèi)部鋼水密度；I:長(zhǎng)水口長(zhǎng)度；G:大包內(nèi)部鋼水質(zhì)量；D:鋼包內(nèi)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(hào)與實(shí)際測(cè)量得到的油缸位置信號(hào)比較并進(jìn)行計(jì)算，輸出控制信號(hào)饋給油缸驅(qū)動(dòng)單元(5)推動(dòng)滑動(dòng)水口驅(qū)動(dòng)油缸(3) 運(yùn)動(dòng)，使鋼包滑動(dòng)水口(15)開(kāi)度減少；第六步，PI控制器發(fā)出延遲信號(hào)，延遲一段時(shí)間再讀取油缸位置信號(hào)；第七步，延遲時(shí)間到，PI控制器讀取油缸當(dāng)前位置信號(hào)；第八步，在PI控制器中，判斷油缸是否完全關(guān)閉，如果油缸沒(méi)有完全關(guān)閉，轉(zhuǎn)到第三步重復(fù)上述工作；如果油缸已經(jīng)完全關(guān)閉，進(jìn)入第九步；第九步，發(fā)出澆鋼終止信號(hào)，轉(zhuǎn)入第一步重復(fù)上述工作。
2.一種連鑄澆鋼控制裝置，包括鋼包(I)、滑動(dòng)水口(15)、鋼包長(zhǎng)水口(6)、中間包(7)、 滑動(dòng)水口驅(qū)動(dòng)油缸(3)和油缸驅(qū)動(dòng)單元(5)，其特征是:所述控制裝置還包括鋼渣測(cè)量傳感器(2)、鋼渣測(cè)量信號(hào)放大器(10)、鋼包位置傳感器(14)、油缸活塞位置傳感器(4)、報(bào)警器(9)和澆鋼優(yōu)化控制計(jì)算機(jī)(13)，澆鋼優(yōu)化控制計(jì)算機(jī)(13)包括推理控制器和PI控制器， 鋼渣測(cè)量傳感器(2)安裝在滑動(dòng)水口(15)上方，鋼渣測(cè)量傳感器(2)輸出信號(hào)饋給鋼渣測(cè)量信號(hào)放大器(10)后接澆鋼優(yōu)化控制計(jì)算機(jī)(13)，鋼包位置傳感器(14)安裝在鋼包(I)回轉(zhuǎn)臺(tái)上，鋼包位置傳感器(14)輸出信號(hào)饋給現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程控制計(jì)算機(jī)(12)，現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程控制計(jì)算機(jī)(12)輸出鋼包位置信號(hào)饋給過(guò)程信號(hào)接口單元(11)，過(guò)程信號(hào)接口單元(11)輸出鋼包位置信號(hào)饋給澆鋼優(yōu)化控制計(jì)算機(jī)(13)，油缸活塞位置傳感器(4)安裝在滑動(dòng)水口驅(qū)動(dòng)油缸(3)上，油缸活塞位置傳感器(4)輸出信號(hào)饋給澆鋼優(yōu)化控制計(jì)算機(jī)(13)，澆鋼優(yōu)化控制計(jì)算機(jī)(13)輸出接油缸驅(qū)動(dòng)單元(5)和報(bào)警器(9)，油缸驅(qū)動(dòng)單元(5)輸出信號(hào)饋給滑動(dòng)水口驅(qū)動(dòng)油缸(3)推動(dòng)油缸運(yùn)動(dòng)，從而控制滑動(dòng)水口( 15)開(kāi)口度。
【文檔編號(hào)】B22D11/18GK103506592SQ201210219611
【公開(kāi)日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)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(ài)萍, 俞曉光 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司