一種連鑄坯與結晶器銅板粘結行為的判定方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于冶金連鑄工藝技術領域，更具體地說，設及一種連鑄巧與結晶器銅板 粘結行為的判定方法。
【背景技術】
[0002] 在W高拉速為核屯、的恒速高效連鑄技術的發展過程中，粘結漏鋼問題是制約高拉 速連鑄的關鍵因素之一，已成為了連鑄工作者迫切需要解決的重要難題。解決粘結漏鋼對 保證高拉速連鑄生產順行和生產高質量鑄巧具有重要意義，目前除改善誘發鑄巧粘結的誘 鑄工藝因素外，主要手段是開發有效的鑄巧和結晶器銅板粘結的判定方法，盡早的識別粘 結行為并采取有效措施控制，避免漏鋼。
[0003] 連鑄粘結漏鋼的形成機制包括鑄巧粘結的形成和傳播過程。鑄巧粘結多發生在彎 月面及其附近位置，由于巧殼和結晶器銅板之間潤滑不良等因素使初生凝固巧殼與銅板發 生粘結。在結晶器振動和拉巧作用下，凝固巧殼不斷地被撕裂和重新凝固，形成的?'型撕 裂口不斷地向下移動，當到達結晶器出口發生漏鋼，運就是粘結的傳播行為。粘結裂口不僅 沿拉巧方向縱向傳播，而且沿水平方向橫向傳播。為了避免粘結漏鋼，國內外開發了很多鑄 巧粘結的檢測方法，目前最有效的方法是在結晶器銅板內埋設一定數量熱電偶測量銅板溫 度變化，通過鑄巧粘結時的熱電偶溫度時空變化特征來識別粘結行為。鑄巧粘結時的熱電 偶溫度時空變化特征包括:單個熱電偶溫度在時間上表現了先升后降規律，并具有一定溫 度幅度或溫度變化速率和持續時間，W及多排熱電偶溫度變化在空間上表現了"時滯性"和 "溫度倒置"現象，但由于結晶器保護渣融化和流入不穩定等影響，造成"溫度倒置"現象并 不是有組織有系統的出現，不具有普遍性。識別運些特征的粘結判定方法有邏輯判斷算法 和智能算法，雖然智能算法在解決實際的非線性問題具有較好的性能，但考慮到邏輯判斷 算法實現簡單、可操作性強、實時性高、可靠性高、易維護等優點，已被廣泛應用于各大鋼廠 漏鋼預報系統。
[0004] 在目前的各類邏輯判斷算法中，熱電偶布置和邏輯規則設計有很大不同，導致算 法性能和報警時效性有很大差異，特別是在實際應用時，由于熱電偶故障或巧殼生長不均 勻等導致的熱電偶溫度波動，容易引起粘結報警不及時、粘結誤報警。一旦粘結報警不及 時，則無法通過降拉速措施使粘結修復從而避免漏鋼;而每一次誤報警會導致鑄機突然降 速或停機，嚴重影響鑄巧質量和鑄機的高效化生產，和漏鋼事故一樣都會造成巨大的經濟 損失。所W在設計粘結的邏輯判斷算法時，不僅要及時報出粘結行為，考慮報警時效性，縮 短報警響應時間，為后續粘結漏鋼的修復創造有利條件，同時又必須盡可能的減少誤報警。
[0005] 專利文件CN 101332499公開了一種板巧連鑄漏鋼預報控制方法，該預報控制方法 是基于結晶器熱電偶溫度變化，通過邏輯判斷算法實現粘結漏鋼判定的。該預報控制方法 利用溫度幅度檢查和持續時間判斷單個熱電偶粘結時典型溫度波形，并通過相鄰熱電偶溫 度異常變化的時滯性考慮了粘結的縱向和橫向傳播行為，利用該方法提高了漏鋼預報的準 確性，降低了誤報警次數。但是，該預報控制方法沒有考慮到粘結報警的時效性，特別是在 采用溫度幅度檢查時，對單個熱電偶粘結溫度波形的識別報警時間較晚，導致不一定能夠 及時報出粘結行為。
[0006] 專利文件CN 102825234A公開了一種粘結漏鋼的判定報警方法，該判定報警方法 是基于多排熱電偶溫度在空間變化的時滯性和溫度曲線交叉（即溫度倒置)特征，是針對粘 結時的典型溫度變化波形模式或理論溫度變化波形模式而設計的，而在實際生產過程中， 并非所有粘結溫度變化波形模式都會表現出"溫度倒置"現象，并且實際生產時經常有較大 的熱電偶溫度波動，運樣極易產生"溫度倒置'現象，所W會增加該判定報警方法誤報和漏 報的幾率。此外，該判定報警方法也沒有考慮粘結報警的響應時間和時效性，而利用"溫度 倒置"特征判斷粘結，主要著眼于上下排溫度波形曲線的交叉點，根據倒置溫度來判斷是否 發生異常情況，關注的時間區域明顯晚于溫度曲線上升階段，從而影響粘結報警時間，不能 及時報出粘結行為。
[0007] 專利文件CN 102886504A公開了一種基于機器視覺的粘結漏鋼預報方法，該粘結 漏鋼預報方法是基于結晶器銅板溫度速率熱像圖，采用計算機圖像處理算法提取粘結時熱 像圖上的異常區域特征，然后采用一定邏輯規則進行漏鋼判斷。但是，該方法缺乏大量的實 例驗證和比較分析，且未考慮粘結報警響應時間和時效性等重要問題。
【發明內容】
[000引1.發明要解決的技術問題
[0009] 鑒于在實際應用時，熱電偶故障或巧殼生長不均勻等導致的熱電偶溫度波動，容 易引起粘結報警不及時、粘結誤報警等缺點，本發明提供了一種連鑄巧與結晶器銅板粘結 行為的判定方法，實現了對鑄巧粘結的及時準確判定，盡可能縮短了報警響應時間，并在保 證100%粘結報出率的同時大大降低了誤報頻率，避免了漏鋼事故，保證了連鑄生產順行和 提高了鑄巧質量。
[0010] 2.技術方案
[0011] 為達到上述目的，本發明提供的技術方案為：
[0012] 本發明的連鑄巧與結晶器銅板粘結行為的判定方法，其中：在結晶器銅板內埋設 多排熱電偶，包括W下步驟：
[0013] 步驟一、結晶器銅板內熱電偶溫度數據采集、預處理和存儲；
[0014] 步驟二、通過熱電偶溫度變化速率進行單個熱電偶溫升異常檢查；
[0015] 步驟Ξ、進行溫升異常熱電偶所在列和相鄰列的粘結縱向傳播模型檢查，計算滿 足模型檢查的溫升異常熱電偶總數為X;
[0016] 步驟四、根據滿足模型檢查的溫升異常熱電偶總數做出粘結報警或粘結警告的判 定。
[0017] 作為本發明更進一步的改進，步驟一中，首先采集結晶器銅板內所有熱電偶溫度 數據，然后分別對采集的所有熱電偶溫度數據進行如下預處理：
[0018] 條件（1)、當前時刻熱電偶溫度小于Τι或大于T2;條件(2)、當前時刻熱電偶溫度變 化速率小于θ?或大于02;
[0019] 當某個熱電偶滿足條件（1)或條件(2)時，則標記該熱電偶當前時刻狀態為0,不參 與后續步驟的計算;反之，則標記該熱電偶當前時刻狀態為1，參與后續步驟的計算；
[0020] 在熱電偶溫度數據的每個檢測周期內，均進行上述預處理，最后，將熱電偶標記的 狀態保存到Ξ維數組Y[i，j，t]中，并遍歷所有熱電偶，且將狀態標記為1的熱電偶溫度數據 保存到Ξ維數組T[i，j，t]中；
[0021] 其中，Y[i，j，t]表示第i行j列熱電偶在t時刻標記的狀態;T[i，j，t]表示第i行j列 熱電偶在t時刻的溫度值。
[0022] 作為本發明更進一步的改進，步驟一的條件（2)中，根據W下公式（1)計算當前時 刻所有熱電偶溫度變化速率，并保存到Ξ維數組Θ [ i，j，t ]中；
[0023] (1)
[0024] 其中，0[i，j，t]表示第i行j列熱電偶在t時刻的溫度變化速率，（T[i，j，tn?]-T[i， j，tprev])表示第i行j列熱電偶在(tn?-tprev)時間內的溫度變化，（tn?-tprev)為計算熱電偶 溫度變化速率的時間間隔，取5s;
[0025] 步驟一中，Τι、Τ2分別取50°C、200°C;目1、目2分別取-2.00°(3/3、2.20°(3/3;熱電偶溫 度數據的檢測周期為1秒。
[0026] 作為本發明更進一步的改進，步驟二中，如果當前時刻熱電偶TC[i，j]同時滿足W 下公式(2)和公式(3)，則認為該熱電偶溫升異常，并將該熱電偶當前時刻狀態Y[i，j，t]更 新為2;
[0029] 其中，TC[i，j]表示第i行j列熱電偶，和巧f分別為設定的熱電偶溫升速率最 大值和最小值；和Δ?：7分別為設定的熱電偶溫升持續時間最大值和最小值；t茹art為 熱電偶持續滿足公式(2)的溫升開始時刻、t為當前時刻，Δ tup為熱電偶持續滿足公式(2)的 溫升持續時間。
[0030] 作為本發明更進一步的改進，步驟二中，巧Γ、姆η分別取2.20°C/s、0.18°C/s; AC、Δ常分別取25秒、3秒。
[0031] 作為本發明更進一步的改進，步驟Ξ包括W下分步驟：
[0032] 分步驟1)，在熱電偶溫度數據的每個檢測周期內，一旦發現某個熱電偶TC[iD，j。] 當前時刻狀態更新為2,則從當前時刻統計過去Si秒內，熱電偶^[^^、熱電偶了川之， j。]、···、熱電偶1'(：山-1^'。]、熱電偶1'(：[1。^。忡狀態被更新為2的總數1(，并存儲狀態被更新 為2的熱電偶編號和其溫升異常開始時刻;其中，Si取30;
[0033] 分步驟2)，上述總數Κ〉〉2時才進行分步驟2)，具體為：
[0034] 采用W下公式(4)進行粘結縱向傳播速度檢查：
[0035] (4)
[0036] 其中：A ty為粘結縱向傳播時間，A ty為熱電偶TC[ 1，j。]、熱電偶TC[ 2，j。]、…、熱 電偶1'(：[1。-1^'。]、熱電偶1'(：[1。^。]中兩個相鄰狀態被更新為2的熱電偶其溫升異常開始時 刻的差值;Dy稱為粘結縱向傳播距離，Dy為上述兩個相鄰狀態被更新為2的熱電偶之間的距 離;Vy為粘結縱向傳播速度;V。為工作拉速;Omin和Umax分別為工作拉速和粘結縱向傳播速度 比值的最小值和最大值；
[0037]當熱電偶TC[l，j。]、熱電偶TC[2，j。]、···、熱電偶TC[iD-l，j。]、熱電偶TC[iD，j。]中 任意兩個相鄰狀態被更新為2的熱電偶均滿足公式(4)時，才進行W下分步驟3);
[003引分步驟3)，對熱電偶TC[l，j。]、熱電偶了(：[2^'。]、...、熱電偶1'(：[1。-1^。]、熱電偶^ [inj。]中最先狀態被更新為2的熱電偶，從其溫升異常開始時刻到當前時刻內，進行溫降異 常檢查，當該熱電偶滿足公式(5)時，才進行分步驟4);
[0039]
(5)
[0040] 其中：觸和獨1分別為設定的溫度下降速率最大值和最小值；瑞t為設定的溫 降持續時間最小值；A tdDwn為熱電偶溫度下降實際持續時間；