專利名稱：一種連鑄鋼包下渣自動控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種連鑄鋼包下渣自動控制裝置，屬于冶金連續鑄鋼過程自動化 控制設備技術領域。
背景技術：
在鋼水連鑄生產過程中，氧化劑和鋼水中的其它雜質混合形成液體鋼渣，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，嚴重時使鋼水連鑄無法進行甚至造成生產事故。下渣檢測 系統作為鋼鐵連鑄生產的關鍵技術之一，世界各國都給予了高度重視。上世紀80年代，德 國亞琛科技大學鋼鐵冶金研究所開始開發鋼包下渣自動檢測技術，并獲得歐共體的資助。 他們用一種電磁方法來檢測鋼液的下渣，在大包包底水口外圍安裝線圈，當鋼液通過接交 流電的線圈時，就會產生渦流，這些渦流可改變磁場的強度；由于爐渣的導電性為鋼水的千 分之一，如果鋼流中含有少量爐渣，渦流就會減弱，而磁場也相應減小；磁場強度的變化可 通過二級線圈來檢測，這種低電壓信號必須在鋼廠的噪聲環境中傳輸，所要求的信號必須 經過過濾，才能產生一個能與其它測量數據相匹配的確定的和有用信號，這一點可采用模 擬與數字過濾器相集合以及一個溫度補償系統來達到。系統的組件必須堅固耐用，能承受 煉鋼廠的苛刻環境，才能保證系統應用的有效性與穩定性。德國蒂森鋼鐵公司于1987年首 先在一臺板坯連鑄機采用了鋼包下渣自動檢測技術，取得了滿意的結果。后來德國亞琛大 學鋼鐵冶金研究所的幾位研究人員利用所開發成功的鋼包下渣自動檢測技術成立了 Amepa 公司，在世界上推廣鋼包下渣自動檢測技術。雖然電磁檢測法在鋼水下渣檢測方面獲得了 較大成功，但是其應用過程中也存在一些較大的問題1)價格較高；例如德國Amepa公司 的電磁式鋼包下渣自動檢測設備投資至少需要50萬馬克，對于我國的一些大型鋼鐵企業 來講，大量引進該設備，是一項相當巨大的投資，而對于大多數中小鋼鐵生產企業則很難接 受；2)安裝煩瑣；電磁法檢測裝置結構相對較為復雜，安裝過程較煩瑣，且安裝傳感器時需 要對連鑄生產設備進行一定的改造才能安裝，這將會給連鑄生產帶來一些影響，給鋼鐵生 產企業造成不必要的經濟損失；3)維護費用高，使用壽命較短；由于電磁線圈在惡劣的高 溫環境下長時間工作，較容易損壞，而使檢測系統失效，因此需要定期維護，更換線圈(線 圈的價格較高，幾萬至數十萬不等)。目前，國內一些鋼鐵企業對于一般鋼種，連鑄生產采用鋼包澆注末期由操作工肉 眼觀察鋼包長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候，實際流入到中間包的鋼流渣量已經較多。流入中 間包的鋼渣，有一部分到達中間包鋼水表面，造成表面結殼，可能會引起操作事故；而更嚴 重的是，有部分鋼渣會隨著鋼流澆入連鑄坯中，造成鋼中夾雜物超標，引起質量問題。隨著 高等級品種鋼鋼種越來越多，產量也越來越高，鋼包下渣的問題越來越突出。實用新型內容本實用新型目的是提供一種連鑄鋼包下渣自動控制裝置，低成本、穩定性好、檢測 精度高，使用壽命長，解決背景技術存在上述問題。[0008]本實用新型的技術方案是一種連鑄鋼包下渣自動控制裝置，包含自動檢測投入模塊、特征信號分級模塊、過 程信號監控與管理模塊、自動檢測撤出模塊，自動檢測投入模塊的輸入連接鋼包重量信號， 輸出連接特征信號分級模塊，特征信號分級模塊的輸出連接過程信號監控與管理模塊，過 程信號監控與管理模塊的輸出連接自動檢測撤出模塊。過程信號監控與管理模塊的輸入連接鋼流振動信號，自動檢測撤出模的輸出連接 控制鋼包澆鑄。本實用新型自動檢測投入模塊根據連鑄生產進程確定鋼包下渣自動控制系統是 否進入工作狀態，特征信號分級模塊完成鋼流沖擊振動時間序列的指標信號提取工作，過 程信號監控模塊負責鋼包下渣自動控制系統在進入工作狀態后的連鑄生產過程實時控制 與管理，自動檢測撤出模塊則是在鋼包下渣自動控制系統完成某一澆次的下渣檢測后，自 動退出工作狀態，直至等待下一次檢測投入。本實用新型的有益效果①可以較好的實現鋼包下渣檢測的自動運行投入、過程 監測與控制、自動運行終止等任務，實現對鋼包澆注過程的全息監控；②構造簡單、實時性 好、穩定性高、制造成本較低，能夠較好的克服電磁感應線圈式鋼包下渣檢測系統所固有的 檢測準確率低、使用壽命較短且制造維護成本較高等問題；③安裝、維護方便，不需要對連 鑄生產車間的現有設備進行重新布置與改造，不會對正常的連鑄生產造成任何不良影響。
圖1是本實用新型實施例結構示意圖；圖中自動檢測投入模塊1，特征信號分級模塊2，過程信號監控與管理模塊3，自 動檢測撤出模塊4，鋼包澆鑄5，鋼包重量信號6，鋼流振動信號7。
具體實施方式
以下結合附圖，通過實施例對本實用新型作進一步說明。一種連鑄鋼包下渣自動控制裝置，包含自動檢測投入模塊1、特征信號分級模塊 2、過程信號監控與管理模塊3、自動檢測撤出模塊4，自動檢測投入模塊1的輸入連接鋼包 重量信號6，輸出連接特征信號分級模塊2，特征信號分級模塊2的輸出連接過程信號監控 與管理模塊3，過程信號監控與管理模塊3的輸出連接自動檢測撤出模塊4。過程信號監控 與管理模塊3的輸入連接鋼流振動信號7，自動檢測撤出模4的輸出連接控制鋼包澆鑄5。自動檢測投入模塊(Automatic Detection Entering Module, ADEM)、特征信號 分級模塊(Characteristics Signal Grading Module, CSGM)、過程信號監控與管理模塊 (Process Signal Monitoring Module, PSMM) > ^ ] !!! !! : (Automatic Detection Release Module, ADRM)均為功能性模塊。所述的自動檢測投入模塊，根據經過處理的鋼包重量信號判斷當前的澆注狀態； 當鋼包重量達到所預先設定的閾值時，模塊被觸發，向過程信號監控與管理模塊發出進入 工作狀態請求；請求被驗證后，鋼包下渣檢測系統進入工作狀態。所述的鋼包重量信號處理 包括數字濾波與時滯處理兩個過程；所述的數字濾波過程是對所采集的鋼包重量信號進行 巴特沃茲濾波、抗混頻濾波、中值濾波的三級數據處理操作，以消除連鑄生產車間的強電干 擾與連鑄工作平臺振動沖擊干擾影響；所述的時滯處理是指針對鋼包稱重傳感器的時間滯 后特征，對采集到的信號序列進行時間補償計算，從而保證所采集信號的實時性。所述的鋼包重量閾值設定是連鑄鋼包下渣檢測系統工作的觸發條件，即當前鋼包重量為初始重量的 五分之一時，自動檢測投入模塊被激活；所述的請求驗證過程是指過程信號監控與管理模 塊用循環冗余校驗方法對自動檢測投入模塊所發出的請求指令進行驗證。所述的特征信號分級模塊，將采集到的鋼流沖擊實時振動信號進行特征提取處 理，構成鋼包澆注過程標準模板。所述的信號特征提取處理過程為將實時鋼流沖擊振動信 號進行預處理后，分別計算其能量值與峭度值；所述的能量值反映鋼流沖擊振動信號的強 度，所述的峭度值反映鋼流沖擊振動的突變特征；在得到上述特征參數后，結合連鑄過程其 它技術參數，共同組成面向鋼流澆注狀態動態識別的標準模板，作為在線判斷的依據。所述的過程信號監控與管理模塊，響應由自動檢測投入模塊、自動檢測撤出模塊 的任務請求，并根據當前信號特征與標準模板進行匹配計算，最終得到當前鋼流澆注狀態。 所述的匹配計算的實現過程為將采集到實時振動信號與標準模板進行比對，利用最小二 乘法確定當前的鋼流澆注狀態。所述的自動檢測撤出模塊，在線偵聽過程信號監控與管理模塊的實時指令，在本 澆次下渣過程檢測結束時，向檢測系統發出退出工作狀態請求；系統進入待機狀態。所述的 在線偵聽過程是指該模塊按照一定的時間間隔進行實時指令接受，并根據指令首部的狀態 字執行不同任務；所述的指令首部狀態字表示鋼包下渣檢測系統即將進入的工作狀態，即 該模塊的任務響應類別，主要包括待機狀態持續、工作狀態進入、工作狀態持續、工作狀態 撤出；所述的系統工作狀態是指系統采集實時鋼流沖擊振動信號，并進行實時動態識別，其 通過前述的鋼包稱重信號閾值觸發進入；所述的系統待機狀態是指系統退出檢測后等待后 續任務的狀態，其通過響應過程信號監控與管理模塊的實時指令進入，并由自動檢測撤出 模塊輸出持續的水口關閉信號，實現鋼包澆注過程的實時監測與控制。
權利要求1.一種連鑄鋼包下渣自動控制裝置，其特征在于包含自動檢測投入模塊(1)、特征信 號分級模塊(2)、過程信號監控與管理模塊(3)、自動檢測撤出模塊(4)，自動檢測投入模塊 (1)的輸入連接鋼包重量信號(6)，輸出連接特征信號分級模塊(2)，特征信號分級模塊(2) 的輸出連接過程信號監控與管理模塊(3)，過程信號監控與管理模塊(3)的輸出連接自動 檢測撤出模塊(4)。
2.根據權利要求1所述之連鑄鋼包下渣自動控制裝置，其特征在于過程信號監控與管 理模塊(3)的輸入連接鋼流振動信號(7)，自動檢測撤出模(4)的輸出連接控制鋼包澆鑄 (5)。
專利摘要本實用新型涉及一種連鑄鋼包下渣自動控制裝置，屬于冶金連鑄自動控制設備技術領域。技術方案是自動檢測投入模塊的輸入連接鋼包重量信號，輸出連接特征信號分級模塊，特征信號分級模塊的輸出連接過程信號監控與管理模塊，過程信號監控與管理模塊的輸出連接自動檢測撤出模塊；程信號監控與管理模塊的輸入連接鋼流振動信號，自動檢測撤出模的輸出連接控制鋼包澆鑄。本實用新型的有益效果可以較好的實現鋼包下渣檢測的自動運行投入、過程監測與控制、自動運行終止等任務，實現對鋼包澆注過程的全息監控；構造簡單、實時性好、穩定性高、制造成本較低，安裝、維護方便。
文檔編號B22D11/18GK201871705SQ20102056522
公開日2011年6月22日 申請日期2010年10月18日 優先權日2010年10月18日
發明者付建軍, 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, 張國華, 張大勇, 楊剛, 楊曉江, 楊杰, 王春海, 紀文茹, 耿立唐, 董福勝, 郝常鑫 申請人:河北鋼鐵股份有限公司唐山分公司