连铸中间包水口插入位置异常偏移的监控方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种连铸中间包水口插入位置的控制方法，具体说涉及一种连铸中间包水口插入位置异常偏移的监控方法。
【背景技术】
[0002]冶金领域的连铸生产线是将液态钢水连续铸造成固态铸坯的过程。如图1所示，在连铸浇铸位，钢包(未图示)中的钢水从中间包I的上部连续注入中间包I中，然后由中间包I底部的浸入式水口 Ia将钢水2分配注入到多个流如图示的I流至4流的结晶器4中，使钢水冷却凝结成铸坯5。中间包I坐落在中间包车(未图示)上，由4个角的油缸3进行升降驱动。中间包车行走时，中间包I需要被顶升到高位；到达浇铸位后，中间包I需要被降到低位，使中间包I底部的浸入式水口 Ia插入到结晶器4规定的位置，以保证中间包水口 Ia浸入钢液面的一定深度以满足工艺要求。中间包水口 Ia的插入深度对于连铸坯产品质量有着重要影响。插入深度过深，容易使水口 Ia上部的耐材薄弱部位产生扩径蚀穿；插入深度过浅，容易使结晶器4的钢液面翻动引起卷渣，使钢中夹杂物含量超标，导致坯材内部产生质量缺陷。
[0003]在结晶器4的钢水液面稳定情况下，中间包水口 Ia插入深度取决于中间包I的升降位置。现有设计的控制结构如图2所示，中间包I的升降由安装在中间包车四个角的升降油缸3来驱动，电液换向阀6用于中间包I升降的方向控制，同步器7用于控制4只油缸3的运行同步，位置检测开关10a、10b用于中间包I在高位和低位的停止位检测。在连续浇注过程中，中间包I长时间由4只油缸3保持在低位。为了保持位置锁定，每只油缸3都带有液控单向阀8，其由电磁换向阀9控制，用来关断泄油油路，锁定油缸3的位置。电液换向阀6和电磁换向阀9的动作由控制单元11执行，在控制单元11中包括手动升降控制模块Ila0
[0004]但是在实际生产中发现，即使系统中有了液压锁定机构，生产过程中仍然不能完全避免中间包升降油缸3位置偏移的发生。例如意大利达涅利公司设计的方坯连铸机，其中间包满载后的总重量达几十吨，采用带液压锁定的液压升降系统，浇铸生产中仍会发生升降油缸活塞杆位置漂升的现象，部分油缸的漂升速度达到7-8mm/h，结果造成多炉连浇后，中间包水口偏离了原先的插入位并发生倾斜，引起了钢水卷渣并导致产品出现质量缺陷。
[0005]造成中间包升降液压系统油缸位置漂移的原因主要同阀类元件密封性能劣化所导致的阀内窜油或内泄漏有关，在实际生产中这种问题难以完全避免并且较难防范，一般只有在发生问题后，依靠人工目测来予以发现和处理。这对人员素质和责任心要求比较高，稍有疏忽就容易发生漏检。一旦在生产过程中不能及时发现和处置，就可能会对产品质量造成严重的影响。
[0006]在发明名称为“一种分流马达同步液压系统”的中国专利申请第201010254265.6号中公开一种中间包升降同步的改进机构，在定位锁定上基本同上述现有设计一致，存在着同样的风险和隐患。
【发明内容】
[0007]本发明目的是提供一种连铸中间包水口插入位置异常偏移的监控方法，可防止中间包水口插入位置在浇铸中发生异常偏移，避免由此导致的水口插入深度超标的问题，以消除连铸过程质量管控的盲点，降低由此引发的钢中夹杂物超标等质量事故风险。
[0008]本发明的连铸中间包水口插入位置异常偏移的监控方法，由控制单元实施，该控制单元包括一个手动升降控制模块、信号处理模块、容限量设定模块、监测模块、报警模块、纠偏模块和故障诊断模块，所述监控方法包括:
[0009]步骤S1:通过中间包升降油缸位置传感器检测，获得中间包水口插入深度实际值；
[0010]步骤S2:当位于浇铸位的中间包到达低位并开始浇铸时，控制单元自动读取一次当前中间包水口插入深度实际值作为偏移量控制的基准；
[0011]步骤S3:根据设定的中间包在浇铸中的偏移容限量和控制基准，确定浇铸过程中容许的中间包水口插入位置上限和下限；
[0012]步骤S4:中间包开浇后，在无人操作、无动作指令且位置传感器无故障条件下，监测模块自动开始运行，将中间包水口的插入位置同浇铸容许位置进行实时比较；
[0013]步骤S5:当水口插入位置实际值小于浇铸容许的下限位，监测模块向报警模块发出信息，使报警模块发出声光报警提示，同时监测模块向纠偏模块发出信号使纠偏模块向电液换向阀线圈发出上升指令，使油缸上升进行自动纠偏；
[0014]步骤S7:当实际位置回到基准位时，纠偏模块撤销上升指令信号，油缸纠偏动作完成；或者
[0015]步骤S6:当水口插入位置实际值大于浇铸容许的上限位，监测模块向报警模块发出信号，使报警模块发出声光报警提示，同时，监测模块向纠偏模块发出信号，使纠偏模块向电液换向阀线圈发出下降指令信号，使油缸下降进行自动纠偏；
[0016]步骤S8:当实际位置回到基准位时，纠偏模块撤销下降指令信号，油缸纠偏动作完成。
[0017]在步骤I中，所述的通过中间包升降油缸位置传感器检测，获得中间包水口插入深度实际值包括将将位置传感器的检测信号送到控制单元的信号处理模块，经过标定转换后，得到反映水口插入深度的4个检测值，再经过均值处理，获得中间包在浇铸时的水口插入深度实际值。
[0018]所述标定转换是将油缸原始位置检测值Pmw转换成水口插入深度检测值Di ;标定时，先将油缸下降到行程底部，获得原始位置检测值Pbrt，然后测量中间包水口插入结晶器标准钢液位下的深度Db()t，经过转换公式Di=Praw- (Pbrt-Dbtrt)进行数值转换后，获得中间包各油缸位置对应的插入深度检测值Di。
[0019]在步骤S3中，所述的中间包在浇铸中的偏移容限量ΛΕ依据以下因素设定:生产工艺允许的水口插入深度的偏差量AS、中间包升降定位误差ΛΡ、防止频繁报警和动作调整所设定的死区Λ D，并满足(Λ P+AD)彡AE^(AS-AP)0
[0020]在步骤S5和S6中，所述的声光报警包括操作盘上的指示灯和蜂鸣器，以及计算机操作监视画面上的报警信息，当中间包完成自动纠偏，中间包再次回到浇铸基准位后，声光报警解除。
[0021]在步骤S4中，所述的位置传感器的故障由以下判断条件进行自诊断:(I)升降指令发出后，位置传感器检测值在一定时间T内没有发生变化；或者(2)位置传感器检测值存在跳变，变化的速率超过了最大值Vmax。只有在位置传感器没有故障的条件下，才允许异常偏移的监测模块和纠偏模块投入工作。
[0022]本发明的有益效果是:本发明在控制单元中设置信号处理模块、容限量设定模块、监测模块、报警模块、纠偏模块和故障诊断模块，实现对中间包水口插入位置异常偏移的自动监测识别和自动纠偏控制，使系统能在无人监视和介入的条件下，防止发生中间包水口在浇铸中因异常偏移而导致水口插入深度超标的问题，避免由此引发的钢中夹杂物超标等质量事故，可以从系统上提高了浇铸中的中间包升降位置保持的可靠性，从而有力地保障了铸机过程质量的稳定受控。
【附图说明】
[0023]图1是连铸中间包水口插入结晶器的工艺过程示意图；
[0024]图2是现有技术的中间包升降定位控制结构示意图；
[0025]图3是本发明一个实施例的连铸中间包水口插入位置异常偏移的