连铸钢坯重量智能控制切割系统及连铸钢坯切割定重方法
【专利摘要】一种连铸钢坯重量智能控制切割系统及连铸钢坯切割定重方法，它包括拉矫机速度检测系统、火焰切割系统、钢坯重量计算系统、钢坯重量称重系统，拉矫机速度检测系统用以检测拉矫机的即时转速v，拉矫机速度检测系统与钢坯重量计算系统连接，将即时转速v发送给钢坯重量计算系统，钢坯重量计算系统即时计算通过拉矫机拉出的钢坯即时重量G0，当G0达到或接近切割要求重量G时，钢坯重量计算系统发送给火焰切割系统对钢坯进行跟随切割，改变传统钢坯重量以钢坯定尺长度作为分段切割依据的事后控制方法，从而达到实现钢坯以重量进行切割分段的目的。
【专利说明】
连铸钢坯重量智能控制切割系统及连铸钢坯切割定重方法
技术领域
[0001]本发明涉及钢坯连铸技术领域，具体为一种连铸钢坯重量智能控制切割系统以及连铸钢坯的切割定重方法。
【背景技术】
[0002]随着中国钢铁技术水平的不断进步，钢坯连铸比不断上升。目前已达到96%以上，但连铸后钢坯重量的控制没有很大进步，一直以钢坯的定尺长度为依据进行钢坯分段切割，重量不作为交货依据，仅是参考指标。由于钢坯在运动成型过程中，受拉速变化、钢水温度变化、冷却条件变化及结晶器磨损变化的影响，单位重量时时变化，尤其是拉速对钢坯密度影响较大，以至于在长度一定的条件下，重量偏差波动在1kg以上。钢坯经乳钢乳制后，钢材的长度变化大，尾部不能达到定尺要求的切掉或计入不定尺材，造成很大浪费和经济效益的损失，因此目前钢坯以定尺长度进行分段切割系统存在重量误差较大的缺陷。
【发明内容】
[0003]为解决上述存在的技术问题，本发明特提供了一种改变传统钢坯重量以钢坯定尺长度作为分段切割依据的事后控制方法，该系统采用事前智能控制思路，把影响钢坯重量的因素提前分级、分步制作模型，根据现场实际操作中影响钢坯重量的各种因素不断变化，随此变化即时调整计算模型中的参数，以保证钢坯重量的即时计算准确，从而达到实现钢坯以重量进行切割分段的目的。
[0004]为实现上述发明目的，本发明所采取的技术方案为:
一种连铸钢坯重量智能控制切割系统，它包括拉矫机速度检测系统、火焰切割系统、钢坯重量计算系统、钢坯重量称重系统，拉矫机速度检测系统用以检测拉矫机的即时转速V，拉矫机速度检测系统与钢坯重量计算系统连接，将即时转速V发送给钢坯重量计算系统，钢坯重量计算系统即时计算通过拉矫机拉出的钢坯即时重量G0，当GO达到或接近切割要求重量G时，钢坯重量计算系统发送给火焰切割系统对钢坯进行跟随切割，钢坯重量称重系统将切割后的钢坯进行称重，将反馈结果发送给钢坯重量计算系统。
[0005]还包括结晶器用水检测系统，与钢坯重量计算系统连接，该系统主要检测冷却水水量、水温数据发送给钢坯重量计算系统，用以调整钢水即时密度系数。
[0006]钢坯重量计算系统包括主机、控制器，主机与控制器连接，控制器与火焰切割系统连接，主机与拉矫机速度检测系统、钢坯重量称重系统、结晶器检测系统连接，拉矫机钢坯速度检测包括测速器，测速器与拉矫机连接，测速器与主机数据连接，火焰切割系统包括火焰切割机与控制器电路连接，主机实时计算拉矫机拉出钢坯的重量GO并给控制器发出指令进行钢坯的定点火焰切割。
[0007]所述的拉矫机为夹紧拉棍式拉矫机，测速器主要测量拉矫机拉棍的转速度。
[0008]所述的主机接收拉棍的转速数据、钢坯重量称重系统测量的实际钢坯重量数据以及结晶器检测系统测取的水量、水温数据，从而进行实时钢坯密度系数的即时调整。[0009 ] 一种利用上述连铸钢坯重量智能控制切割系统的连铸钢坯切割定重方法，它包括以下步骤:
首先通过钢坯重量计算系统设定单支钢坯要求的重量G，设定钢坯重量允许偏差d，设定计算机计算出的钢坯重量偏差d值在Ikg之内，拉速对钢坯密度的影响模型(计算公式)做好，输入计算机智能控制系统;拉矫机启动，以钢坯火焰切割点为钢坯重量计算的起点，钢坯运行速度(拉矫机速度)是变化的，此速度即时显示在钢坯重量计算系统中主机显示器上，取此速度输入计算系统，以毫米每毫秒为单位计算钢坯在单位时间s内的平均运行速度V，求出在一定时间S内的钢坯运行平均速度，计算在时间S内钢坯的重量GO，此时计算出的钢坯重量GO与钢坯要求的重量G比较，S卩G减去G0，如果差值小于偏差d值(G-G0<1000g)，则给火焰切割系统信号，火焰切割机动作进行钢坯切割;如果差值大于lkg (G-G0>1000g)，则钢坯向前运行同时，重新计算从钢坯头部切割点至当前的时间SI，在时间SI内求出钢坯平均运行速度VI，计算出时间SI内钢坯重量Gl，钢坯重量Gl与钢坯要求重量G比较，S卩G减去Gl，如果差值小于lkg (G-GKlOOOg)，则给火焰切割系统信号，火焰切割机动作进行钢坯切割；如果差值大于lkg (G-G1 > 100g)，则在钢坯运行的同时，重新计算从钢坯头部切割点至当前的时间S2，重复以上重量计算过程，直至计算出的钢坯重量与要求的钢坯重量差值小于lkg，火焰切割机进行钢坯切割分段为止，则此根钢坯的重量计算及切割完成，以钢坯切割点为计算起点进行下一根钢坯的重量计算和切割。
[0010]钢坯重量经过闭环计算符合要求后进行切割分段，切割后的钢坯进入钢坯称重系统进行称重，称重后重量为实际重量，比较实际重量与钢坯要求重量G的符合度，即实际重量减去钢坯要求重量G，所得差值是否在钢坯重量要求偏差d之内。如实际重量与钢坯要求重量G不符，即差值不在钢坯设定的偏差d之内，则钢坯重量计算系统重新调整相应调整密度模型值，直到下一支用计算机智能控制系统计算出的钢坯实际重量与钢坯要求重量G的差值在要求偏差范围d内，整个钢坯智能控制系统对钢坯重量的计算达到相对稳定状态，各参数模型不再调整，实现了钢坯智能定重切割的目的。
[0011]钢坯重量计算公式:
钢坯要求重量G—计算所得钢坯重量G0<1000g
即:钢坯要求重量G—钢坯运行平均速度VX结晶器内面积(长X宽)X时间X钢坯密度P<1000g
本发明的有益效果为:本发明特提供了一种改变传统钢坯重量以钢坯定尺长度作为分段切割依据的事后控制方法，该系统采用事前智能控制思路，把影响钢坯重量的因素提前分级、分步制作模型，根据现场实际操作中影响钢坯重量的各种因素不断变化，随此变化即时调整计算模型中的参数，以保证钢坯重量的即时计算准确，从而达到实现钢坯以实际拉出重量进行切割分段的目的，极大的提高了钢坯切割重量精确性，有效避免了因切割不准确造成的浪费。
【附图说明】
[0012]图1为本发明系统构架示意图；
图2为拉动钢坯运行速度的变化对密度的影响图表。
【具体实施方式】
[0013]以下结合具体实施例对本发明技术方案进行详细阐述:
一种连铸钢坯重量智能控制切割系统，它包括拉矫机速度检测系统、火焰切割系统、钢坯重量计算系统、钢坯重量称重系统，拉矫机速度检测系统用以检测拉矫机的即时转速V，拉矫机速度检测系统与钢坯重量计算系统连接，将即时转速V发送给钢坯重量计算系统，钢坯重量计算系统即时计算通过拉矫机拉出的钢坯即时重量G0，当GO达到或接近切割要求重量G时，钢坯重量计算系统发送给火焰切割系统对钢坯进行跟随切割，钢坯重量称重系统将切割后的钢坯进行称重，将反馈结果发送给钢坯重量计算系统;还包括结晶器检测系统，与钢坯重量计算系统连接，该系统主要检测冷却水水量、水温数据用以调整钢水即时密度系数。
[0014]例:目前钢厂通常要求钢坯长度为12m，钢坯断面为150X 150mm2，重量要求为2100土 I kg。在钢坯重量智能控制系统中，以重量为标准，设定钢坯要求重量G为21 OOkg，钢坯计算重量允许偏差I kg ο钢坯拉速在2.5m/分至2.7m/分之间变化。为提高计算精确度，拉速以毫米/毫秒为单位计算。即钢坯拉速在4.17毫米/毫秒至4.5毫米/毫秒之间变化。当开始工作时，以钢坯火焰切割点为钢坯重量计算的起点。钢坯运行速度(拉矫机速度)是经常变化的，此速度时时显示在连铸机控制计算机显示器上。如第I毫秒的拉速是4.2毫米/毫秒，第一毫秒的平均钢坯运行速度是4.2毫米/毫秒，此时对应的钢坯密度为7.600g/cm 3，其重量计算为= 4.2 + 10X15X15X1X7.600=718.2g，钢坯要求重量2100kg，第一毫秒后钢坯要求重量与钢坯智能控制系统计算出的钢坯重量差值是:2100000g-718.2 g=2099281.8 g，2099281.8>1000(lkg)(下同)，系统不给火焰切割机信号，钢坯继续运行，计算机智能控制系统重新计算第二毫秒内钢坯重量，如第二毫秒钢坯运行速度为4.4毫米/毫秒，计算机智能控制系统计算二毫秒内钢坯平均运行速度为(4.2+4.4) + 2=4.3毫米/毫秒，此时对应的钢坯密度为7.550g/cm 3，计算机智能控制系统自动改钢坯密度值由7.600g/cm 3为7.550g/cm 3，二毫秒内钢坯的总重量计算为4.3 + 10X 15X 15X2X7.550=1460.925g,要求重量210 O k g，第二毫秒后钢坯要求重量与钢坯智能控制系统计算出的钢坯重量差值是:2100000g-1460.925g =2098539.08 g，2098539.08> 1000，系统不给火焰切割机信号，钢坯继续运行，计算机智能控制系统重新计算第三毫秒内钢坯重量，反复去求第n+1毫秒内钢坯运行平均速度及重量，如至第2874毫秒，此时求出的平均钢坯运行速度为4.3毫米/毫秒，对应的钢坯密度为7.550g/cm 3，计算机智能控制系统自动改钢坯密度值为7.550g/cm 3，2874毫秒内钢坯的总重量计算为4.3 + 10X15X15X2874X7.55=2099349.23g,第2874毫秒后钢坯要求重量与钢坯智能控制系统计算出的钢坯重量差值是:2100000g-2099349.23 g=650.77g，650.77<1000，计算机智能控制系统给火焰切割系统信号，火焰切割机动作对钢坯进行切割，此支钢坯切割完成，钢坯计算机智能控制系统重新进行下一支钢坯的重量计算，切割分段。
[0015]切割分段后的钢坯进入钢坯称重系统进行称重，称重后重量为实际重量，如上面计算的钢还称重后实际重量为2099kg(称重系统的精度要为lkg)，实际重量2099kg与钢还要求重量2100kg比较，即实际重量减去钢坯要求重量G，2099-2100=-lkg，此-1 kg值在钢坯重量要求偏差±lkg之内，钢还智能控制系统对各项参数不做调整，以目前参数进行下一支钢坯的计算及切割。如称重系统称量出的分段后的钢坯实际重量为2103kg，实际重量2103kg与钢坯要求重量2100kg比较，即实际重量减去钢坯要求重量G，2106-2100=3kg，此3kg值不在钢坯重量要求偏差± Ikg之内，钢坯智能控制系统对密度参数进行调整，如由7.550g/cm 3降至7.545g/cm 3(密度调整精度为0.001 g/cm 3/次)，直到下一支用计算机智能控制系统计算出的钢还实际重量与钢还要求重量2100 kg的差值在要求偏差范围土 Ikg内。整个钢坯智能控制系统对钢坯重量的计算达到相对稳定状态，各参数不再调整，实现了钢坯智能定重切割的目的。
[0016]钢坯运行速度、钢种、钢水温度、冷却水冷却强度及结晶器的磨损直接影响钢坯密度P的变化。在模型中主要明确变量速度V对钢坯密度P的影响数值。根据钢坯运行速度随时调整密度P值。
[0017]钢水温度由于钢坯浇注时钢水过热度要求不超过10°C — 20°C，中间包必须要有保温措施，钢水温度变化小，在10°C — 20°C之间，钢水在由液态变为固态过程中，温度的小幅变化对钢坯密度的变化很小，可视为无影响。结晶器的过钢量在6000吨以上，结晶器的磨损因变化很小且缓慢，视为对一根钢坯的密度值无影响(面积视为不变)，在一套结晶器寿命周期内，只在新更换结晶器后进行调整影响系数，使用过程中结晶器的磨损影响并入拉速对钢坯密度影响系数进行调整。钢水由液态变为固态必须在结晶器内完成，否则就会出现拉漏事故。为保证不出现钢水拉漏事故，要求钢水在结晶器内必须四边凝结成壳，四边结壳的钢坯拉出结晶器后其单位面积上的质量也就不会变化，但密度却是随时变化的。故结晶器的冷却水水温、水量进行检测，保证冷却郊果的稳定性。冷却强度一定对钢坯密度的影响可视为不变的。
[0018]在钢的化学成分(钢种)一定的前提下，拉动钢坯运行速度的变化对密度的影响如图2所示，
可见，钢水由液态变为固态后，速度的变化与钢坯密度基本成线性关系。拉速高钢坯的密度就低，拉速低钢坯的密度就高。钢坯影响因素参考模型以钢的化学成分、钢坯拉速为主设计。
【主权项】
1.一种连铸钢坯重量智能控制切割系统，其特征是:它包括拉矫机速度检测系统、火焰切割系统、钢坯重量计算系统、钢坯重量称重系统，拉矫机速度检测系统用以检测拉矫机的即时转速V，拉矫机速度检测系统与钢坯重量计算系统连接，将即时转速V发送给钢坯重量计算系统，钢坯重量计算系统即时计算通过拉矫机拉出的钢坯即时重量G0，当GO达到或接近切割要求重量G时，钢坯重量计算系统发送给火焰切割系统对钢坯进行跟随切割，钢坯重量称重系统将切割后的钢坯进行称重，将反馈结果发送给钢坯重量计算系统。2.根据权利要求1所述的连铸钢坯重量智能控制切割系统，其特征是:还包括结晶器用水检测系统，与钢坯重量计算系统连接，该系统主要检测冷却水水量、水温数据发送给钢坯重量计算系统，用以调整钢水即时密度系数。3.根据权利要求1所述的连铸钢坯重量智能控制切割系统，其特征是:钢坯重量计算系统包括主机、控制器，主机与控制器连接，控制器与火焰切割系统连接，主机与拉矫机速度检测系统、钢坯重量称重系统、结晶器检测系统连接，拉矫机钢坯速度检测包括测速器，测速器与拉矫机连接，测速器与主机数据连接，火焰切割系统包括火焰切割机与控制器电路连接，主机实时计算拉矫机拉出钢坯的重量GO并给控制器发出指令进行钢坯的定点火焰切割。4.根据权利要求2所述的连铸钢坯重量智能控制切割系统，其特征是:拉矫机为夹紧拉棍式拉矫机，所述的测速器主要测量拉矫机拉棍的转速度。5.根据权利要求1所述的连铸钢坯重量智能控制切割系统，其特征是:所述的主机接收拉棍的转速数据、钢坯重量称重系统测量的实际钢坯重量数据以及结晶器检测系统测取的水量、水温数据，从而进行实时钢坯密度系数的即时调整。6.—种利用权利要求1-6任一连铸钢坯重量智能控制切割系统的连铸钢坯切割定重方法，其特征是:它包括以下步骤:首先通过钢坯重量计算系统设定单支钢坯要求的重量G，设定钢坯重量允许偏差d，设定计算机计算出的钢坯重量偏差d值在Ikg之内，拉速对钢坯密度的影响模型(计算公式)做好，输入计算机智能控制系统;拉矫机启动，以钢坯火焰切割点为钢坯重量计算的起点，钢坯运行速度(拉矫机速度)是变化的，此速度即时显示在钢坯重量计算系统中主机显示器上，取此速度输入计算系统，以毫米每毫秒为单位计算钢坯在单位时间s内的平均运行速度V，求出在一定时间S内的钢坯运行平均速度，计算在时间S内钢坯的重量G0，此时计算出的钢坯重量GO与钢坯要求的重量G比较，S卩G减去G0，如果差值小于偏差d值(G-G0<1000g)，则给火焰切割系统信号，火焰切割机动作进行钢坯切割；如果差值大于Ikg (G-G0>1000g)，则钢坯向前运行同时，重新计算从钢坯头部切割点至当前的时间SI，在时间SI内求出钢坯平均运行速度Vl，计算出时间SI内钢坯重量Gl，钢坯重量Gl与钢坯要求重量G比较，S卩G减去Gl，如果差值小于Ikg (G-GKlOOOg)，则给火焰切割系统信号，火焰切割机动作进行钢坯切割；如果差值大于Ikg (G-G1 > 100g)，则在钢坯运行的同时，重新计算从钢坯头部切割点至当前的时间S2，重复以上重量计算过程，直至计算出的钢坯重量与要求的钢坯重量差值小于lkg，火焰切割机进行钢坯切割分段为止，则此根钢坯的重量计算及切割完成，以钢坯切割点为计算起点进行下一根钢坯的重量计算和切割。7.根据权利要求7所述的连铸钢坯切割定重方法，其特征是:还包括以下步骤，钢坯重量经过闭环计算符合要求后进行切割分段，切割后的钢坯进入钢坯称重系统进行称重，称重后重量为实际重量，比较实际重量与钢坯要求重量G的符合度，即实际重量减去钢坯要求重量G，所得差值是否在钢坯重量要求偏差d之内。8.如实际重量与钢坯要求重量G不符，即差值不在钢坯设定的偏差d之内，则钢坯重量计算系统重新调整相应调整密度模型值，直到下一支用计算机智能控制系统计算出的钢坯实际重量与钢坯要求重量G的差值在要求偏差范围d内，整个钢坯智能控制系统对钢坯重量的计算达到相对稳定状态，各参数构建的计算公式模型不再调整。
【文档编号】B22D11/126GK106077553SQ201610658219
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月12日 公开号201610658219.X, CN 106077553 A, CN 106077553A, CN 201610658219, CN-A-106077553, CN106077553 A, CN106077553A, CN201610658219, CN201610658219.X
【发明人】袁永文, 王平吉, 冯军
【申请人】山东朋海节能科技有限公司