专利名称：连铸坯缺陷影响参数的在线控制系统与方法
技术领域：
本发明涉及一种连铸坯的在线生产控制系统与方法，属于连铸坯缺陷影响参数的在线检测预报的自动控制技术领域。
背景技术：
连铸坯的在线控制参数包括:铸坯洁净度(主要指钢中非金属夹杂物数量、类型、尺寸、分布和形态)；铸坯表面缺陷(主要指表面纵裂纹、表面横裂纹、网状裂纹、气泡以及夹渣等)；铸坯内部缺陷(主要包括铸坯中间裂纹、三角区裂纹、中心线裂纹、疏松、缩孔以及中心偏析等)。提高连铸坯洁净度是一个复杂的系统工程，就连铸过程而言，要得到洁净的连铸坯，其任务是在连铸过程中钢液不再被重新污染，连铸过程中应尽可能在中间包和结晶器内创造有利条件以促进非金属夹杂物进一步上浮去除。连铸过程中钢水的再污染，主要决定于钢水二次氧化程度、钢水与环境(空气、炉渣、包衬耐火材料等)的相互作用、钢水流动的稳定性等。铸坯表面是否完好是后续的热送、热装和直接轧制的前提条件。铸坯表面缺陷的产生主要决定于钢液在结晶器的凝固过程，要减少铸坯表面缺陷需要以下措施:控制结晶器钢液面稳定性、保证结晶器内凝固坯壳生长均匀性、结晶器钢液流动状况合理等。连铸坯的内部裂纹对钢材的综合性能和铸坯的轧制成材有严重影响。铸坯内部缺陷的产生主要决定于带液芯的铸坯在二冷区的凝固过程，要提高铸坯内部质量需要以下措施:低温钢水浇注、铸坯均匀冷却、防止铸坯鼓肚变形、铸坯凝固末端轻压下及电磁搅拌技术等。目前关于提高连铸坯质量问题的研究主要有两种方法:一是对某种影响质量的缺陷影响参数进行专项研究；对具体铸坯质量缺陷影响参数与工艺参数、操作条件的关系进行实验研究和定性分析，找出影响因素和预防措施。二是基于专门缺陷检测设备的质量预报；依靠专门的检测设备在线对连铸坯缺陷进行探测和分类，并显示详细信息，有助于提供信息定位及纠正缺陷原因。这些方法在提高铸坯质量上是有效的，但在连铸生产过程中，如果预先掌握有可能发生的质量问题，以便对铸坯质量缺陷进行预测以及采取必要的预防措施，就必须对生产过程中的各个环节加以监测，造成工作量过大，应用具有很大局限性。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，提出一种连铸坯缺陷影响参数的在线控制系统与方法，使用简便，可对存在的铸坯缺陷影响参数进行准确的判断，及时采取措施，调整工艺及设备参数，降低缺陷发生率。为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:
连铸坯缺陷影响参数的在线控制方法，其特征在于包含以下步骤:
步骤一、在数据采集单元中输入与铸坯缺陷影响参数相关的连铸参数，并定义各参数属性；
步骤二、利用生产规程设定单元，并根据钢种及铸坯断面设置连铸参数目标值及变化范围；
步骤三、利用包含有浇铸状态跟踪单元和质量事件跟踪单元的浇铸信息跟踪单元进行浇铸状态跟踪及质量事件跟踪:实时记录每个炉次的钢种，断面和定尺，并将铸坯缺陷影响参数相关的连铸参数数据存储。步骤四、利用参数比较单元将该炉次的工艺过程参数值与生产规程设定单元设置的该钢种及断面下的相应参数进行实时对比，若不在生产规程设定单元设定要求范围内则发出警示以便及时调整当前铸坯的工艺及设备参数。按上述技术方案，步骤一的连铸参数通过对连铸凝固过程的冶金机理分析和大量连铸生产事件数据的统计分析找出，分为事件型参数和自动记录型参数；事件型参数为人工触发输入的质量事件，自动记录型参数通过对连铸过程参数数值进行周期性采集获得，参数来源于一级控制系统和二级控制软件数据，或者是手动输入数据；所述事件型参数包括水口破裂、敞开浇注、停浇行为事件，所述自动记录型参数包括浇铸速度、结晶器液位、中间包钢水液位；所述的连铸参数包括以下属性:参数编号、参数名称、单位、来源、数据类型、采集类型、系数。按上述技术方案，步骤二中，所述的连铸参数目标值及变化范围根据钢种及铸坯断面进行设置，依据对连铸凝固过程的冶金机理分析和大量连铸生产事件数据的统计分析确定。按上述技术方案，步骤三中，所述的铸机开浇信号参数包括大包开浇信号、中间包开浇信号及铸坯切割完成信号；当浇铸状态跟踪单元检测到铸机开浇信号参数后，质量事件跟踪单元记录数据采集单元中输入的参数信息。按上述技术方案，步骤四中，利用参数比较单元在铸坯下线或在轧制过程中查询铸坯历史浇铸数据。连铸坯缺陷影响参数的在线控制系统，其特征在于:主要包括:
数据采集单元:用于输入与铸坯缺陷影响参数相关的连铸参数，并定义各连铸参数属
性；
生产规程设定单元:用于根据钢种及铸坯断面设置连铸参数目标值及变化范围；
浇铸信息跟踪单元:用于浇铸状态跟踪及质量事件跟踪，实时记录每个炉次的钢种，断面和定尺，并将铸坯缺陷影响参数相关的连铸参数数据存储；包括浇铸状态跟踪单元和质量事件跟踪单元；
参数比较单元:用于将该炉次的工艺过程参数值与生产规程设定单元设置的该钢种及断面下的相应参数进行实时对比，若不在生产规程设定单元设定要求范围内则发出警示以便及时调整当前铸坯的工艺及设备参数。按上述技术方案，所述连铸参数通过对连铸凝固过程的冶金机理分析和大量连铸生产事件数据的统计分析找出，分为事件型参数和自动记录型参数；事件型参数为人工触发输入的质量事件，自动记录型参数通过对连铸过程参数数值进行周期性采集获得，参数来源于一级控制系统和二级控制软件数据，或者是手动输入数据；所述事件型参数包括水口破裂、敞开浇注、停浇行为事件，所述自动记录型参数包括浇铸速度、结晶器液位、中间包钢水液位；所述的连铸参数包括以下属性:参数编号、参数名称、单位、来源、数据类型、采集类型、系数。按上述技术方案，生产规程设定单元中，连铸参数目标值及变化范围根据钢种及铸坯断面进行设置，依据对连铸凝固过程的冶金机理分析和大量连铸生产事件数据的统计分析确定。按上述技术方案，所述的铸机开浇信号参数包括大包开浇信号、中间包开浇信号及铸坯切割完成信号；当浇铸状态跟踪单元检测到铸机开浇信号参数后，质量事件跟踪单元记录数据采集单元中输入的参数信息。按上述技术方案，所述的参数比较单元还用于在铸坯下线或在轧制过程中查询铸坯历史浇铸数据。本发明的优点在于:
本发明通过浇铸信息跟踪在线检测数据采集系统提供的与铸坯质量某个特定缺陷影响参数相关的连铸参数，将当前工艺过程参数记录并由参数比较单元将参数数值与生产规程设定单元所设置的目标值及合理范围进行对比，用于实时监测铸机的运行情况，可对存在引起质量缺陷的缺陷影响参数进行准确的判断，及时采取措施，调整工艺及设备参数，降低缺陷发生率。同时也可对历史事件进行查询，用于铸坯缺陷与不同因素对应关系的分析推理，为操作人员提升产品质量提供有效的支持。
具体实施例方式根据本发明实施的连铸坯缺陷影响参数的在线控制系统，主要包含以下单元: 数据采集单元:用于输入与铸坯质量缺陷相关的连铸参数，并定义相关的参数属性。所
述的连铸参数包括以下属性:参数编号、参数名称、单位、来源、数据类型、采集类型、系数。生产规程设定单元:用于设置与铸坯质量缺陷相关的连铸参数目标值及合理区间。所述的连铸参数目标值及合理区间根据钢种及铸坯断面进行设置，依据对连铸凝固过程的冶金机理分析和大量连铸生产事件数据的统计分析确定。烧铸信息跟踪单元:包括烧铸状态跟踪及质量事件跟踪，烧铸状态跟踪单元负责读取大包开浇，中间包开浇等过程信号及铸坯切割完成信号。质量事件跟踪单元记录数据采集单元中输入的参数信息。参数比较单元:实时将数据采集单元中偏离目标值或超出合理区间的参数及其实测值汇报给操作者，便于及时采取相应措施；同时可查询铸坯的历史浇铸数据，用于分析异常质量事件特点及成因，为铸坯缺陷诊断提供参考。数据采集单元所述的与铸坯质量缺陷相关的连铸参数通过对连铸凝固过程的冶金机理分析和大量连铸生产事件数据的统计分析得到，操作参数可分为事件型参数和自动记录型参数，事件型参数为人工触发输入的质量事件，自动记录型参数通过对连铸过程参数数值进行周期性采集获得，参数可来源于一级控制系统和二级控制软件数据，以及一级按钮输入和二级计算机手动输入数据。生产规程设定单元所述的参数目标值及合理区间根据钢种及铸坯断面进行设置，依据对连铸凝固过程的冶金机理分析和大量连铸生产事件数据的统计分析。当这些参数超出规程设定(如浇铸速度过大或过小、结晶器液位波动、中间包钢水液位超限等)或者操作过程中发生的意外(如水口破裂、敞开浇注、停浇等)就会产生不良后果，出现各种异常缺陷，。浇铸信息跟踪单元其特征在于:实时记录每个炉次的钢种，断面和定尺，并将铸坯质量缺陷相关的连铸参数数据存储。参数比较单元会将该炉次的工艺过程参数数值与生产规程设定单元所设置的该钢种及断面下的参数进行对比，若不在符合要求范围内，及时向操作者汇报，及时调整当前铸坯的工艺及设备参数，降低缺陷发生率。铸坯下线或在轧制过程中检测出现某些质量缺陷，可查询记录下的异常情况，用于铸坯缺陷与不同因素对应关系的分析推理，进而优化工艺参数，提升铸坯质量。根据本发明实施的连铸坯缺陷影响参数的在线控制方法，包含以下步骤:
步骤一、通过对连铸凝固过程的冶金机理分析和大量连铸生产事件数据的统计分析找
出与铸坯质量缺陷相关的连铸参数，输入数据采集单元，并定义相关的参数属性。所述的连铸参数包括以下属性:参数编号、参数名称、单位、来源、数据类型、采集类型、系数。步骤二、利用生产规程设定单元设置与铸坯质量缺陷相关的连铸参数目标值及合理变化范围，所述的连铸参数目标值及合理变化范围根据钢种及铸坯断面进行设置，依据对连铸凝固过程的冶金机理分析和大量连铸生产事件数据的统计分析确定。步骤三、当浇铸状态跟踪检测到铸机开浇信号后，与铸坯质量缺陷相关的连铸参数数值会通过质量事件跟踪单元记录在当前铸坯上。步骤四、通过参数比较单元会将该炉次的工艺过程参数数值与生产规程设定单元所设置的该钢种及断面下的参数进行对比，并将不在符合要求范围内，及时警示以向操作者汇报，并及时作出调整。
权利要求
1.连铸坯缺陷影响参数的在线控制方法，其特征在于包含以下步骤: 步骤一、在数据采集单元中输入与铸坯缺陷影响参数相关的连铸参数，并定义各参数属性； 步骤二、利用生产规程设定单元，并根据钢种及铸坯断面设置连铸参数目标值及变化范围； 步骤三、利用包含有浇铸状态跟踪单元和质量事件跟踪单元的浇铸信息跟踪单元进行浇铸状态跟踪及质量事件跟踪:实时记录每个炉次的钢种，断面和定尺，并将铸坯缺陷影响参数相关的连铸参数数据存储； 步骤四、利用参数比较单元将该炉次的工艺过程参数值与生产规程设定单元设置的该钢种及断面下的相应参数进行实时对比，若不在生产规程设定单元设定要求范围内则发出警示以便及时调整当前铸坯的工艺及设备参数。
2.根据权利要求1所述的连铸坯缺陷影响参数的在线控制方法，其特征在于:步骤一的连铸参数通过对连铸凝固过程的冶金机理分析和大量连铸生产事件数据的统计分析找出，分为事件型参数和自动记录型参数；事件型参数为人工触发输入的质量事件，自动记录型参数通过对连铸过程参数数值进行周期性采集获得，参数来源于一级控制系统和二级控制软件数据，或者是手动输入数据；所述事件型参数包括水口破裂、敞开浇注、停浇行为事件，所述自动记录型参数包括烧铸速度、结晶器液位、中间包钢水液位；所述的连铸参数包括以下属性:参数编号、参数名称、单位、来源、数据类型、采集类型、系数。
3.根据权利要求1所述的连铸坯缺陷影响参数的在线控制方法，其特征在于:步骤二中，所述的连铸参数目标值及变化范围根据钢种及铸坯断面进行设置，依据对连铸凝固过程的冶金机理分析和大量连铸生产事件数据的统计分析确定。
4.根据权利要求1-3之一所述的连铸坯缺陷影响参数的在线控制方法，其特征在于:步骤三中，所述的铸机开浇信号参数包括大包开浇信号、中间包开浇信号及铸坯切割完成信号；当浇铸状态跟踪单元检测到铸机开浇信号参数后，质量事件跟踪单元记录数据采集单元中输入的参数信息。
5.根据权利要求4所述的连铸坯缺陷影响参数的在线控制方法，其特征在于:步骤四中，利用参数比较单元在铸坯下线或在轧制过程中查询铸坯历史浇铸数据。
6.连铸坯缺陷影响参数的在线控制系统，其特征在于:主要包括: 数据采集单元:用于输入与铸坯缺陷影响参数相关的连铸参数，并定义各连铸参数属性； 生产规程设定单元:用于根据钢种及铸坯断面设置连铸参数目标值及变化范围； 浇铸信息跟踪单元:用于浇铸状态跟踪及质量事件跟踪，实时记录每个炉次的钢种，断面和定尺，并将铸坯缺陷影响参数相关的连铸参数数据存储；包括浇铸状态跟踪单元和质量事件跟踪单元； 参数比较单元:用于将该炉次的工艺过程参数值与生产规程设定单元设置的该钢种及断面下的相应参数进行实时对比，若不在生产规程设定单元设定要求范围内则发出警示以便及时调整当前铸坯的工艺及设备参数。
7.根据权利要求6所述的连铸坯缺陷影响参数的在线控制系统，其特征在于:所述连铸参数通过对连铸凝固过程的冶金机理分析和大量连铸生产事件数据的统计分析找出，分为事件型参数和自动记录型参数；事件型参数为人工触发输入的质量事件，自动记录型参数通过对连铸过程参数数值进行周期性采集获得，参数来源于一级控制系统和二级控制软件数据，或者是手动输入数据；所述事件型参数包括水口破裂、敞开浇注、停浇行为事件，所述自动记录型参数包括浇铸速度、结晶器液位、中间包钢水液位；所述的连铸参数包括以下属性:参数编号、参数名称、单位、来源、数据类型、采集类型、系数。
8.根据权利要求6所述的连铸坯缺陷影响参数的在线控制系统，其特征在于:生产规程设定单元中，连铸参数目标值及变化范围根据钢种及铸坯断面进行设置，依据对连铸凝固过程的冶金机理分析和大量连铸生产事件数据的统计分析确定。
9.根据权利要求6-8之一所述的连铸坯缺陷影响参数的在线控制系统，其特征在于:所述的铸机开浇信号参数包括大包开浇信号、中间包开浇信号及铸坯切割完成信号；当浇铸状态跟踪单元检测到铸机开浇信号参数后，质量事件跟踪单元记录数据采集单元中输入的参数信息。
10.根据权利要求9所述的连铸坯缺陷影响参数的在线控制系统，其特征在于:所述的参数比较单元还用 于在铸坯下线或在轧制过程中查询铸坯历史浇铸数据。
全文摘要
本发明涉及连铸坯缺陷影响参数的在线控制系统与方法，主要包括数据采集单元、生产规程设定单元、浇铸信息跟踪单元、参数比较单元；通过浇铸信息跟踪在线检测数据采集系统提供的与铸坯质量某个特定缺陷参数相关的连铸参数，将当前工艺过程参数记录并由参数比较单元将参数数值与生产规程设定单元所设置的目标值及合理范围进行对比，用于实时监测铸机的运行情况，可对存在引起质量缺陷的缺陷参数进行准确的判断，及时采取措施，调整工艺及设备参数，降低缺陷发生率。
文档编号B22D11/16GK103100678SQ20131001362
公开日2013年5月15日 申请日期2013年1月15日 优先权日2013年1月15日
发明者幸伟, 范小刚, 马春武, 徐永斌, 徐海伦, 陈洪智, 邵远敬, 叶理德, 袁德玉 申请人:中冶南方工程技术有限公司