連鑄鋼坯重量智能控制切割系統及連鑄鋼坯切割定重方法
【專利摘要】一種連鑄鋼坯重量智能控制切割系統及連鑄鋼坯切割定重方法，它包括拉矯機速度檢測系統、火焰切割系統、鋼坯重量計算系統、鋼坯重量稱重系統，拉矯機速度檢測系統用以檢測拉矯機的即時轉速v，拉矯機速度檢測系統與鋼坯重量計算系統連接，將即時轉速v發送給鋼坯重量計算系統，鋼坯重量計算系統即時計算通過拉矯機拉出的鋼坯即時重量G0，當G0達到或接近切割要求重量G時，鋼坯重量計算系統發送給火焰切割系統對鋼坯進行跟隨切割，改變傳統鋼坯重量以鋼坯定尺長度作為分段切割依據的事后控制方法，從而達到實現鋼坯以重量進行切割分段的目的。
【專利說明】
連鑄鋼坯重量智能控制切割系統及連鑄鋼坯切割定重方法
技術領域
[0001]本發明涉及鋼坯連鑄技術領域，具體為一種連鑄鋼坯重量智能控制切割系統以及連鑄鋼坯的切割定重方法。
【背景技術】
[0002]隨著中國鋼鐵技術水平的不斷進步，鋼坯連鑄比不斷上升。目前已達到96%以上，但連鑄后鋼坯重量的控制沒有很大進步，一直以鋼坯的定尺長度為依據進行鋼坯分段切割，重量不作為交貨依據，僅是參考指標。由于鋼坯在運動成型過程中，受拉速變化、鋼水溫度變化、冷卻條件變化及結晶器磨損變化的影響，單位重量時時變化，尤其是拉速對鋼坯密度影響較大，以至于在長度一定的條件下，重量偏差波動在1kg以上。鋼坯經乳鋼乳制后，鋼材的長度變化大，尾部不能達到定尺要求的切掉或計入不定尺材，造成很大浪費和經濟效益的損失，因此目前鋼坯以定尺長度進行分段切割系統存在重量誤差較大的缺陷。
【發明內容】
[0003]為解決上述存在的技術問題，本發明特提供了一種改變傳統鋼坯重量以鋼坯定尺長度作為分段切割依據的事后控制方法，該系統采用事前智能控制思路，把影響鋼坯重量的因素提前分級、分步制作模型，根據現場實際操作中影響鋼坯重量的各種因素不斷變化，隨此變化即時調整計算模型中的參數，以保證鋼坯重量的即時計算準確，從而達到實現鋼坯以重量進行切割分段的目的。
[0004]為實現上述發明目的，本發明所采取的技術方案為:
一種連鑄鋼坯重量智能控制切割系統，它包括拉矯機速度檢測系統、火焰切割系統、鋼坯重量計算系統、鋼坯重量稱重系統，拉矯機速度檢測系統用以檢測拉矯機的即時轉速V，拉矯機速度檢測系統與鋼坯重量計算系統連接，將即時轉速V發送給鋼坯重量計算系統，鋼坯重量計算系統即時計算通過拉矯機拉出的鋼坯即時重量G0，當GO達到或接近切割要求重量G時，鋼坯重量計算系統發送給火焰切割系統對鋼坯進行跟隨切割，鋼坯重量稱重系統將切割后的鋼坯進行稱重，將反饋結果發送給鋼坯重量計算系統。
[0005]還包括結晶器用水檢測系統，與鋼坯重量計算系統連接，該系統主要檢測冷卻水水量、水溫數據發送給鋼坯重量計算系統，用以調整鋼水即時密度系數。
[0006]鋼坯重量計算系統包括主機、控制器，主機與控制器連接，控制器與火焰切割系統連接，主機與拉矯機速度檢測系統、鋼坯重量稱重系統、結晶器檢測系統連接，拉矯機鋼坯速度檢測包括測速器，測速器與拉矯機連接，測速器與主機數據連接，火焰切割系統包括火焰切割機與控制器電路連接，主機實時計算拉矯機拉出鋼坯的重量GO并給控制器發出指令進行鋼坯的定點火焰切割。
[0007]所述的拉矯機為夾緊拉棍式拉矯機，測速器主要測量拉矯機拉棍的轉速度。
[0008]所述的主機接收拉棍的轉速數據、鋼坯重量稱重系統測量的實際鋼坯重量數據以及結晶器檢測系統測取的水量、水溫數據，從而進行實時鋼坯密度系數的即時調整。[0009 ] 一種利用上述連鑄鋼坯重量智能控制切割系統的連鑄鋼坯切割定重方法，它包括以下步驟:
首先通過鋼坯重量計算系統設定單支鋼坯要求的重量G，設定鋼坯重量允許偏差d，設定計算機計算出的鋼坯重量偏差d值在Ikg之內，拉速對鋼坯密度的影響模型(計算公式)做好，輸入計算機智能控制系統;拉矯機啟動，以鋼坯火焰切割點為鋼坯重量計算的起點，鋼坯運行速度(拉矯機速度)是變化的，此速度即時顯示在鋼坯重量計算系統中主機顯示器上，取此速度輸入計算系統，以毫米每毫秒為單位計算鋼坯在單位時間s內的平均運行速度V，求出在一定時間S內的鋼坯運行平均速度，計算在時間S內鋼坯的重量GO，此時計算出的鋼坯重量GO與鋼坯要求的重量G比較，S卩G減去G0，如果差值小于偏差d值(G-G0<1000g)，則給火焰切割系統信號，火焰切割機動作進行鋼坯切割;如果差值大于lkg (G-G0>1000g)，則鋼坯向前運行同時，重新計算從鋼坯頭部切割點至當前的時間SI，在時間SI內求出鋼坯平均運行速度VI，計算出時間SI內鋼坯重量Gl，鋼坯重量Gl與鋼坯要求重量G比較，S卩G減去Gl，如果差值小于lkg (G-GKlOOOg)，則給火焰切割系統信號，火焰切割機動作進行鋼坯切割；如果差值大于lkg (G-G1 > 100g)，則在鋼坯運行的同時，重新計算從鋼坯頭部切割點至當前的時間S2，重復以上重量計算過程，直至計算出的鋼坯重量與要求的鋼坯重量差值小于lkg，火焰切割機進行鋼坯切割分段為止，則此根鋼坯的重量計算及切割完成，以鋼坯切割點為計算起點進行下一根鋼坯的重量計算和切割。
[0010]鋼坯重量經過閉環計算符合要求后進行切割分段，切割后的鋼坯進入鋼坯稱重系統進行稱重，稱重后重量為實際重量，比較實際重量與鋼坯要求重量G的符合度，即實際重量減去鋼坯要求重量G，所得差值是否在鋼坯重量要求偏差d之內。如實際重量與鋼坯要求重量G不符，即差值不在鋼坯設定的偏差d之內，則鋼坯重量計算系統重新調整相應調整密度模型值，直到下一支用計算機智能控制系統計算出的鋼坯實際重量與鋼坯要求重量G的差值在要求偏差范圍d內，整個鋼坯智能控制系統對鋼坯重量的計算達到相對穩定狀態，各參數模型不再調整，實現了鋼坯智能定重切割的目的。
[0011]鋼坯重量計算公式:
鋼坯要求重量G—計算所得鋼坯重量G0<1000g
即:鋼坯要求重量G—鋼坯運行平均速度VX結晶器內面積(長X寬)X時間X鋼坯密度P<1000g
本發明的有益效果為:本發明特提供了一種改變傳統鋼坯重量以鋼坯定尺長度作為分段切割依據的事后控制方法，該系統采用事前智能控制思路，把影響鋼坯重量的因素提前分級、分步制作模型，根據現場實際操作中影響鋼坯重量的各種因素不斷變化，隨此變化即時調整計算模型中的參數，以保證鋼坯重量的即時計算準確，從而達到實現鋼坯以實際拉出重量進行切割分段的目的，極大的提高了鋼坯切割重量精確性，有效避免了因切割不準確造成的浪費。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明系統構架示意圖；
圖2為拉動鋼坯運行速度的變化對密度的影響圖表。
【具體實施方式】
[0013]以下結合具體實施例對本發明技術方案進行詳細闡述:
一種連鑄鋼坯重量智能控制切割系統，它包括拉矯機速度檢測系統、火焰切割系統、鋼坯重量計算系統、鋼坯重量稱重系統，拉矯機速度檢測系統用以檢測拉矯機的即時轉速V，拉矯機速度檢測系統與鋼坯重量計算系統連接，將即時轉速V發送給鋼坯重量計算系統，鋼坯重量計算系統即時計算通過拉矯機拉出的鋼坯即時重量G0，當GO達到或接近切割要求重量G時，鋼坯重量計算系統發送給火焰切割系統對鋼坯進行跟隨切割，鋼坯重量稱重系統將切割后的鋼坯進行稱重，將反饋結果發送給鋼坯重量計算系統;還包括結晶器檢測系統，與鋼坯重量計算系統連接，該系統主要檢測冷卻水水量、水溫數據用以調整鋼水即時密度系數。
[0014]例:目前鋼廠通常要求鋼坯長度為12m，鋼坯斷面為150X 150mm2，重量要求為2100土 I kg。在鋼坯重量智能控制系統中，以重量為標準，設定鋼坯要求重量G為21 OOkg，鋼坯計算重量允許偏差I kg ο鋼坯拉速在2.5m/分至2.7m/分之間變化。為提高計算精確度，拉速以毫米/毫秒為單位計算。即鋼坯拉速在4.17毫米/毫秒至4.5毫米/毫秒之間變化。當開始工作時，以鋼坯火焰切割點為鋼坯重量計算的起點。鋼坯運行速度(拉矯機速度)是經常變化的，此速度時時顯示在連鑄機控制計算機顯示器上。如第I毫秒的拉速是4.2毫米/毫秒，第一毫秒的平均鋼坯運行速度是4.2毫米/毫秒，此時對應的鋼坯密度為7.600g/cm 3，其重量計算為= 4.2 + 10X15X15X1X7.600=718.2g，鋼坯要求重量2100kg，第一毫秒后鋼坯要求重量與鋼坯智能控制系統計算出的鋼坯重量差值是:2100000g-718.2 g=2099281.8 g，2099281.8>1000(lkg)(下同)，系統不給火焰切割機信號，鋼坯繼續運行，計算機智能控制系統重新計算第二毫秒內鋼坯重量，如第二毫秒鋼坯運行速度為4.4毫米/毫秒，計算機智能控制系統計算二毫秒內鋼坯平均運行速度為(4.2+4.4) + 2=4.3毫米/毫秒，此時對應的鋼坯密度為7.550g/cm 3，計算機智能控制系統自動改鋼坯密度值由7.600g/cm 3為7.550g/cm 3，二毫秒內鋼坯的總重量計算為4.3 + 10X 15X 15X2X7.550=1460.925g,要求重量210 O k g，第二毫秒后鋼坯要求重量與鋼坯智能控制系統計算出的鋼坯重量差值是:2100000g-1460.925g =2098539.08 g，2098539.08> 1000，系統不給火焰切割機信號，鋼坯繼續運行，計算機智能控制系統重新計算第三毫秒內鋼坯重量，反復去求第n+1毫秒內鋼坯運行平均速度及重量，如至第2874毫秒，此時求出的平均鋼坯運行速度為4.3毫米/毫秒，對應的鋼坯密度為7.550g/cm 3，計算機智能控制系統自動改鋼坯密度值為7.550g/cm 3，2874毫秒內鋼坯的總重量計算為4.3 + 10X15X15X2874X7.55=2099349.23g,第2874毫秒后鋼坯要求重量與鋼坯智能控制系統計算出的鋼坯重量差值是:2100000g-2099349.23 g=650.77g，650.77<1000，計算機智能控制系統給火焰切割系統信號，火焰切割機動作對鋼坯進行切割，此支鋼坯切割完成，鋼坯計算機智能控制系統重新進行下一支鋼坯的重量計算，切割分段。
[0015]切割分段后的鋼坯進入鋼坯稱重系統進行稱重，稱重后重量為實際重量，如上面計算的鋼還稱重后實際重量為2099kg(稱重系統的精度要為lkg)，實際重量2099kg與鋼還要求重量2100kg比較，即實際重量減去鋼坯要求重量G，2099-2100=-lkg，此-1 kg值在鋼坯重量要求偏差±lkg之內，鋼還智能控制系統對各項參數不做調整，以目前參數進行下一支鋼坯的計算及切割。如稱重系統稱量出的分段后的鋼坯實際重量為2103kg，實際重量2103kg與鋼坯要求重量2100kg比較，即實際重量減去鋼坯要求重量G，2106-2100=3kg，此3kg值不在鋼坯重量要求偏差± Ikg之內，鋼坯智能控制系統對密度參數進行調整，如由7.550g/cm 3降至7.545g/cm 3(密度調整精度為0.001 g/cm 3/次)，直到下一支用計算機智能控制系統計算出的鋼還實際重量與鋼還要求重量2100 kg的差值在要求偏差范圍土 Ikg內。整個鋼坯智能控制系統對鋼坯重量的計算達到相對穩定狀態，各參數不再調整，實現了鋼坯智能定重切割的目的。
[0016]鋼坯運行速度、鋼種、鋼水溫度、冷卻水冷卻強度及結晶器的磨損直接影響鋼坯密度P的變化。在模型中主要明確變量速度V對鋼坯密度P的影響數值。根據鋼坯運行速度隨時調整密度P值。
[0017]鋼水溫度由于鋼坯澆注時鋼水過熱度要求不超過10°C — 20°C，中間包必須要有保溫措施，鋼水溫度變化小，在10°C — 20°C之間，鋼水在由液態變為固態過程中，溫度的小幅變化對鋼坯密度的變化很小，可視為無影響。結晶器的過鋼量在6000噸以上，結晶器的磨損因變化很小且緩慢，視為對一根鋼坯的密度值無影響(面積視為不變)，在一套結晶器壽命周期內，只在新更換結晶器后進行調整影響系數，使用過程中結晶器的磨損影響并入拉速對鋼坯密度影響系數進行調整。鋼水由液態變為固態必須在結晶器內完成，否則就會出現拉漏事故。為保證不出現鋼水拉漏事故，要求鋼水在結晶器內必須四邊凝結成殼，四邊結殼的鋼坯拉出結晶器后其單位面積上的質量也就不會變化，但密度卻是隨時變化的。故結晶器的冷卻水水溫、水量進行檢測，保證冷卻郊果的穩定性。冷卻強度一定對鋼坯密度的影響可視為不變的。
[0018]在鋼的化學成分(鋼種)一定的前提下，拉動鋼坯運行速度的變化對密度的影響如圖2所示，
可見，鋼水由液態變為固態后，速度的變化與鋼坯密度基本成線性關系。拉速高鋼坯的密度就低，拉速低鋼坯的密度就高。鋼坯影響因素參考模型以鋼的化學成分、鋼坯拉速為主設計。
【主權項】
1.一種連鑄鋼坯重量智能控制切割系統，其特征是:它包括拉矯機速度檢測系統、火焰切割系統、鋼坯重量計算系統、鋼坯重量稱重系統，拉矯機速度檢測系統用以檢測拉矯機的即時轉速V，拉矯機速度檢測系統與鋼坯重量計算系統連接，將即時轉速V發送給鋼坯重量計算系統，鋼坯重量計算系統即時計算通過拉矯機拉出的鋼坯即時重量G0，當GO達到或接近切割要求重量G時，鋼坯重量計算系統發送給火焰切割系統對鋼坯進行跟隨切割，鋼坯重量稱重系統將切割后的鋼坯進行稱重，將反饋結果發送給鋼坯重量計算系統。2.根據權利要求1所述的連鑄鋼坯重量智能控制切割系統，其特征是:還包括結晶器用水檢測系統，與鋼坯重量計算系統連接，該系統主要檢測冷卻水水量、水溫數據發送給鋼坯重量計算系統，用以調整鋼水即時密度系數。3.根據權利要求1所述的連鑄鋼坯重量智能控制切割系統，其特征是:鋼坯重量計算系統包括主機、控制器，主機與控制器連接，控制器與火焰切割系統連接，主機與拉矯機速度檢測系統、鋼坯重量稱重系統、結晶器檢測系統連接，拉矯機鋼坯速度檢測包括測速器，測速器與拉矯機連接，測速器與主機數據連接，火焰切割系統包括火焰切割機與控制器電路連接，主機實時計算拉矯機拉出鋼坯的重量GO并給控制器發出指令進行鋼坯的定點火焰切割。4.根據權利要求2所述的連鑄鋼坯重量智能控制切割系統，其特征是:拉矯機為夾緊拉棍式拉矯機，所述的測速器主要測量拉矯機拉棍的轉速度。5.根據權利要求1所述的連鑄鋼坯重量智能控制切割系統，其特征是:所述的主機接收拉棍的轉速數據、鋼坯重量稱重系統測量的實際鋼坯重量數據以及結晶器檢測系統測取的水量、水溫數據，從而進行實時鋼坯密度系數的即時調整。6.—種利用權利要求1-6任一連鑄鋼坯重量智能控制切割系統的連鑄鋼坯切割定重方法，其特征是:它包括以下步驟:首先通過鋼坯重量計算系統設定單支鋼坯要求的重量G，設定鋼坯重量允許偏差d，設定計算機計算出的鋼坯重量偏差d值在Ikg之內，拉速對鋼坯密度的影響模型(計算公式)做好，輸入計算機智能控制系統;拉矯機啟動，以鋼坯火焰切割點為鋼坯重量計算的起點，鋼坯運行速度(拉矯機速度)是變化的，此速度即時顯示在鋼坯重量計算系統中主機顯示器上，取此速度輸入計算系統，以毫米每毫秒為單位計算鋼坯在單位時間s內的平均運行速度V，求出在一定時間S內的鋼坯運行平均速度，計算在時間S內鋼坯的重量G0，此時計算出的鋼坯重量GO與鋼坯要求的重量G比較，S卩G減去G0，如果差值小于偏差d值(G-G0<1000g)，則給火焰切割系統信號，火焰切割機動作進行鋼坯切割；如果差值大于Ikg (G-G0>1000g)，則鋼坯向前運行同時，重新計算從鋼坯頭部切割點至當前的時間SI，在時間SI內求出鋼坯平均運行速度Vl，計算出時間SI內鋼坯重量Gl，鋼坯重量Gl與鋼坯要求重量G比較，S卩G減去Gl，如果差值小于Ikg (G-GKlOOOg)，則給火焰切割系統信號，火焰切割機動作進行鋼坯切割；如果差值大于Ikg (G-G1 > 100g)，則在鋼坯運行的同時，重新計算從鋼坯頭部切割點至當前的時間S2，重復以上重量計算過程，直至計算出的鋼坯重量與要求的鋼坯重量差值小于lkg，火焰切割機進行鋼坯切割分段為止，則此根鋼坯的重量計算及切割完成，以鋼坯切割點為計算起點進行下一根鋼坯的重量計算和切割。7.根據權利要求7所述的連鑄鋼坯切割定重方法，其特征是:還包括以下步驟，鋼坯重量經過閉環計算符合要求后進行切割分段，切割后的鋼坯進入鋼坯稱重系統進行稱重，稱重后重量為實際重量，比較實際重量與鋼坯要求重量G的符合度，即實際重量減去鋼坯要求重量G，所得差值是否在鋼坯重量要求偏差d之內。8.如實際重量與鋼坯要求重量G不符，即差值不在鋼坯設定的偏差d之內，則鋼坯重量計算系統重新調整相應調整密度模型值，直到下一支用計算機智能控制系統計算出的鋼坯實際重量與鋼坯要求重量G的差值在要求偏差范圍d內，整個鋼坯智能控制系統對鋼坯重量的計算達到相對穩定狀態，各參數構建的計算公式模型不再調整。
【文檔編號】B22D11/126GK106077553SQ201610658219
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月12日 公開號201610658219.X, CN 106077553 A, CN 106077553A, CN 201610658219, CN-A-106077553, CN106077553 A, CN106077553A, CN201610658219, CN201610658219.X
【發明人】袁永文, 王平吉, 馮軍
【申請人】山東朋海節能科技有限公司