处理连铸浇注通道堵塞的自动控制方法及系统与流程

本发明涉及连铸机系统和控制方法，更具体地说，涉及一种处理连铸浇注通道堵塞的自动控制方法及系统。

背景技术：

连铸结晶器液面控制是连铸生产稳定和铸坯质量控制的关键，随着连铸产品表面质量和内部夹杂物等控制要求的日趋严格，结晶器液面控制的稳定性越来越受到大家的重视，现代的板坯连铸结晶器液面控制一般分结晶器液面检测和自动控流两个部分，液面检测的主流设备主要是电磁涡流式液面检测和射源检测，自动控制系统主要是以日系为主的滑板液压伺服系统自动控流和以欧系为主的塞棒电动缸或液压缸自动控流。由于塞棒控流对设备结构简单、对结晶器流场的稳定性有利，同时减少了一个滑板吸气点，所以，塞棒控流系统目前在国内外逐步流行。

无论是滑板控流还是塞棒控流，系统设置的最终目的是在一定的通钢速度范围下一个中间包连续浇注过程中结晶器液面保持稳定。但在实际生产过程中，由于从中间包到结晶器内的浇注通道容易被三氧化二铝等结瘤物堵塞而导致通道截面的不规则变化，使控流稳定性效果下降。采用塞棒自动控流时，浇注通道中最容易发生结瘤造成液面波动甚至控流失效的是塞棒头部及上水口周围，为此，大量的相关技术如防结堵功能耐材、塞棒吹氩技术、塞棒自动振动技术、控流pid参数的模糊化控制或前置控制等应运而生，很多技术被广泛应用在实际生产中，取得了一定的效果。其中法国sert公司等的塞棒振动控制技术，液面前置补偿技术，上水口、塞棒等位置的吹氩控制技术等应用比较广泛，这些技术的主要功能是：

尽可能防止塞棒或浇注通道的结瘤、堵塞；

通过控制补偿，减少结晶器液面的规律性周期波动。

实际上，塞棒振动技术因常规浇注下的增幅和振动频率有限，只能起到有限的防结瘤效果，而吹氩和耐材方面的相关技术又受铸坯内部气泡、夹杂物等控制、以及防耐材侵蚀后控流失效的限制只能作为一种辅助作用，类似于液面前置补偿、模糊控制等技术只能用于因铸坯鼓肚或塞棒控制机构有间隙等原因造成的规律性较强的液面波动，生产过程中一个中间包连续浇注过程的中后期后液面无规律的异常波动，通道逐渐堵塞导致的塞棒开度增大等问题仍然无法解决。当结瘤实际发生后控流装置开度逐渐增大，结晶器内钢液面呈现一个个不规整的较大幅度波动。

众所周知，连铸结晶器液面异常波动是铸坯夹渣、夹杂的主要原因之一，当浇注通道结瘤到一定的程度，控流系统全开后，控流失效，往往只能采取异常终浇的方法处理，这种异常终浇会对整个钢厂的物流产生极大的干扰，也影响铸机的作业效率。如果在浇注过程中发现开始出现异常波动，且控流系统开度逐渐增大而不采取及时的措施继续浇注，后续浇注的铸坯质量就很难保证，也很容易因液面波动导致铸坯的夹渣、夹杂等批量性质量缺陷，甚至因结晶器弯月面断渣发生粘结漏钢事故、夹杂物咬入坯壳而发生漏钢事故。所以，在浇注通道结瘤、液面异常波动后选择继续浇注还是终浇是一对始终存在的矛盾，但一般都以服从工序连续性要求为准而继续生产。

为防止浇注通道结瘤、堵塞及由此导致的液面波动，在以往手动塞棒控流时也有“冲塞棒”的操作方法——一种通过人工手动急剧开闭塞棒的方式，将附着在塞棒或上水口周围的结瘤物冲掉，或者采用大流量氩气吹扫(塞棒吹氩或上水口吹氩)的方式去处理这种异常，有时也有用两种方式一起进行结瘤物的清理的做法。但由于人工操作的规范性很差，特别是在较高拉速下的这些操作很容易导致诸如结晶器上口挂钢、卷渣、夹杂物咬入等异常，会严重影响浇注的质量、安全、顺行；而且在采用塞棒自动控流系统后，这种操作因塞棒控制机构的阻尼很大，加上自动控流的塞棒 一般均为整体式塞棒，操作不当更容易导致塞棒断裂，所以即使切换到手工方式也几乎无法实施手动冲棒操作。

另外，为防止塞棒周围结瘤，目前较多采用的塞棒振动技术的塞棒振动参数在调试完成后是基本固定的，虽然可以通过修改参数的方式改变振动的幅度和频率，但修改参数必须要有一定的时间，显然与冲棒操作这种单次、瞬时的异常操作要求不符。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的浇注通道结瘤、堵塞及由此导致的液面波动等问题，本发明的目的是提供一种处理连铸浇注通道堵塞的自动控制方法及系统。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种处理连铸浇注通道堵塞的自动控制方法，包括以下步骤：检测结晶器液面；判断液面波动是否大于预设值？若是，则继续，若否，则返回；判断拉速、断面是否有变化？若是，则返回，若否，则继续；判断塞棒开度或塞棒氩气背压是否大于预设值？若是，则继续，若否，则调整塞棒振动模式；选择冲棒作业；等待拉速低于安全拉速；切换至氩气异常控制模式；执行冲棒；氩气恢复正常模式；拉速提升。

根据本发明的一实施例，若液面波动判断为是，则发出液面波动提示。

根据本发明的一实施例，选择冲棒作业后，发出第一品质异常信息。

根据本发明的一实施例，氩气恢复正常模式后，发出第二品质异常信息。

根据本发明的一实施例，若塞棒开度或塞棒氩气背压判断为否，则发出塞棒振动模式调整提示，并调整塞棒振动模式。

为实现上述目的，本发明还采用如下技术方案：

一种处理连铸浇注通道堵塞的自动控制系统，包括浇注通道堵塞处理控制器、结晶器液面检测系统、铸机主干信息系统、塞棒自动控流系统、 吹氩集成系统、铸坯质量管理系统。浇注通道堵塞处理控制器分别接收结晶器液面检测系统、铸机主干信息系统、塞棒自动控流系统的监控数据，并将控制信息发送至吹氩集成系统和铸坯质量管理系统。

根据本发明的一实施例，结晶器液面检测系统发送液面波动检测值；铸机主干信息系统发送铸流断面、拉速信息；塞棒自动控流系统发送系统开度信息。

在上述技术方案中，本发明的处理连铸浇注通道堵塞的自动控制方法及系统用自动、安全的方法模拟以往人工冲棒和大流量氩气冲刷的方式，防止因连铸中间包浇注通道堵塞后的液面异常波动和控流系统全开后的控流失效等引发的铸坯质量、连铸事故，保证连铸生产的安全顺利。同时，通过塞棒控流参数的模式化调整，在结晶器液面控制参数不合适时，快捷调整。

附图说明

图1是本发明处理连铸浇注通道堵塞的自动控制系统的结构示意图；

图2是本发明处理连铸浇注通道堵塞的自动控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

如图1所示，本发明首先公开一种处理连铸浇注通道堵塞的自动控制系统，利用现有的包括浇注通道堵塞处理控制器1、结晶器液面检测系统2、铸机主干信息系统3、塞棒自动控流系统4、吹氩集成系统5、铸坯质量管理系统6及其中的品质异常管理模型、以及铸机主干信息系统3中的铸造断面、铸造速度等信息资源，开发一种在确保安全的前提下能用于判断和实施冲棒或塞棒振动频率、振幅调整，以实现清理塞棒和浇注通道内结瘤物，提高结晶器液面控制稳定性的自动控制系统、并通过增设的若干功能按钮或软开关实现相关的控制操作。基本的技术方案如下：

浇注通道堵塞处理控制器1分别接收结晶器液面检测系统2、铸机主干信息系统3、塞棒自动控流系统4的监控数据，并将控制信息发送至吹氩集成系统5和铸坯质量管理系统6。具体来说，结晶器液面检测系统2发送液面波动检测值；铸机主干信息系统3发送铸流断面、拉速信息；塞棒自动控流系统4发送系统开度信息。

具体来说，在正常浇注中，当结晶器液面检测系统2检测到液面波动大于某个范围后，利用铸机主干信息系统3提供的当前铸流断面、拉速信息，判断浇注速度和浇注断面是否有变化、塞棒开度趋势是否有变化、塞棒氩气背压是否有变化，以综合判断是否发生浇注通道结瘤堵塞问题，给出相应的提示，操作人员确认后，可根据当前的生产实际情况，在控流计算机上选择并执行不同的塞棒振动控制参数模式或冲棒作业，当选择塞棒振动模式修改后，系统直接切换到新的塞棒振动模式中，当选择冲棒作业时，根据系统设置和现场及控流计算机上操作可灯提示操作人员选择一个设定的时机进行处理，内容包括处理时的铸流的拉速为安全速度、执行开始和结束系统向质量管理系统各发送一个冲棒操作信息(品质异常代码)、系统自动执行异常吹氩模式、自动执行行程固定的塞棒大行程冲棒操作一次、自动控制异常吹氩与冲棒之间的时间间隔、自动恢复正常吹氩模式等，在冲棒指示灯常亮情况下，操作工可根据现场实际情况选择多次同类操作，直到铸流拉速上升到超过安全拉速后，冲棒可操作灯熄灭，系统继续自动判断结晶器液面波动情况。进行冲棒操作后一般都需要进行结晶器液面点检或更换保护渣的操作，防止冲棒过程中发生结晶器挂钢或保护渣恶化、冲出的结瘤物卷入坯壳等异常情况。

另一方面，本发明还公开一种处理连铸浇注通道堵塞的自动控制方法，包括以下各个步骤：

s1：执行正常浇注铸造模式。

s2：结晶器液面自动检测、自动控制。

s3：判断液面波动是否大于预设值？若是，则继续，若否，则返回。 具体来说当结液面检测系统检测到液面波动＞a时，执行：

s4：控流计算机发出液面异常波动提示。

s5：浇注通道堵塞处理控制器1利用铸机主干信息系统3提供的当前铸流断面、拉速信息，判断拉速、断面是否有变化？若是，则返回，若否，则继续。具体来说，判断浇注速度和浇注断面是否有变化，如果浇注断面、拉速有变化，说明正处于调宽操作或升降速操作中，则系统继续判断；如果液面波动＞a，但拉速、断面没有变化，则：

s6：判断塞棒开度或塞棒氩气背压是否大于预设值？若是，则继续，若否，则调整塞棒振动模式。具体来说，继续判断塞棒开度和塞棒氩气背压是否有变化，如果塞棒开度和塞棒氩气背压均无异常，则：

s7：系统提示塞棒振动模式调整。

s8：操作工确认后，根据生产实际情况和当前的塞棒振动控制参数，调整相应的塞棒振动参数模式，选择执行后，塞棒振动按新参数模式执行。

另一方面，如果液面波动＞a，没有调宽和拉速变化，且塞棒开度的变化＞b或塞棒氩气背压变化＞c，则：

s9：浇注通道堵塞处理控制器1给出铸流通道结堵的提示。

s10：操作人员确认后，可根据当前的生产实际情况，在控流计算机上选择冲棒作业模式。

s11：当选择冲棒作业时，现场或计算机中设置的冲棒可指示灯开始闪烁，但不能直接执行冲棒操作。

s12：等待拉速低于安全拉速，即只有当铸流的拉速降低到某个安全速度(≤d)后：

s13：冲棒操作指示灯变常亮。

s14：操作工按“冲棒”按钮一次。

s15：系统向质量管理系统发送一个冲棒操作信息(品质异常代码1)。

s16：吹氩集成系统5改用异常吹氩模式。

s17：延时器计时1～3秒。

s18：塞棒自动控制系统执行冲棒操作一次，冲棒的行程以塞棒初始开度(0位)为准的塞棒总行程范围的5％～90％(范围可调)。

s19：同时，吹氩集成系统5恢复正常吹氩模式。

s20：系统自动向质量管理系统发生一个冲棒操作结束信号(品质异常代码2)。

s21：拉速提升。

s22：一次冲棒操作结束后，在冲棒操作指示灯常亮的情况下，操作工可根据现场实际情况选择多次同类操作。

s22：当铸流拉速上升到超过安全拉速d后：

s23：冲棒操作可灯熄灭，系统继续自动判断结晶器液面波动情况。

另外，进行冲棒操作后一般都需要进行人工的结晶器液面点检或更换保护渣的操作，防止冲棒过程中发生结晶器挂钢或保护渣恶化、冲出的结瘤物卷入坯壳等异常情况。

上述系统配置和控制判断流程是一种优选方案，由于各种连铸机的液面控制系统及相关功能的配备不同，在实施本发明所述系统的过程中，因条件的限制和需求不同可进行选择性设置，其基本原理与本发明类似，均属本发明保护的范围，可选方案大致如下：

在塞棒自动控流系统4中不进行塞棒振动参数的选择，而直接选择冲棒作业和氩气异常模式控制的方式；

在没有吹氩集成系统5而无法实施异常氩气模式控制的条件下或不设置吹氩的条件下，可单使用冲棒功能而不设置氩气异常模式控制的方式；

可单使用氩气异常吹扫模式，模拟冲棒效果，而不采用塞棒冲棒操作的方式；

在不收集比较各种铸造信息的情况，只能通过人工判断执行自动冲棒或自动氩气异常模式控制的方式。

本发明通过塞棒振动参数设置模式化修改，可有效预防因塞棒振动模式不合理引发结晶器液面检测与控制发生共振性波动；通过自动冲棒模式 或氩气异常模式，解决连铸中间包浇注通道结瘤堵塞后结晶器液面异常波动和控流装置全开的问题；通过实施自动冲棒和氩气异常控制模式的应用与拉速、铸坯质量管理信息连锁，消除了手动冲棒等操作时的不规范性，预防异常铸坯质量管理的漏洞，既可改善正常浇注过程中的液面控制稳定性，又可解决结瘤发生后后续生产的顺行和质量控制问题，防止操控不合理引发的各类事故和提升异常操作过程铸坯管理的可靠性。对结晶器液面在单个中间包内的连续稳定控制和连铸生产的顺行、事故的控制都有很大的帮助。

综上，本发明是针对目前炼钢连铸的常用配置和常见问题设计的一套系统和控制方案，控制逻辑简单、工艺成熟，对连铸结晶器液面稳定控制，提升铸坯质量、减少异常终浇、漏钢等事故、劳动力优化都有很大的意义。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。