避免结晶器液位波动的调节装置及连铸机的制作方法

本实用新型涉及炼钢连铸技术，尤其涉及一种避免结晶器液位波动的调节装置及连铸机。

背景技术：

目前钢铁连铸机以放射源或电磁涡流的方式来检测结晶器液位，通过液压或电动执行机构调节塞棒开度来调节结晶器内钢水的液面。整个调节过程采用单PID闭环控制系统或双PID闭环控制系统来满足生产工艺对液位控制精度的要求。

当浇铸钢种为包晶钢、高纯铁素体不锈钢（SUS430）等特殊钢种时，坯壳出结晶器后有鼓肚发生，或铸坯导向段出现节拍性抽动时结晶器液位会出现周期性波动，现有控制系统不能有效克服此周期性扰动，造成液位波动过大而严重影响板坯表面和内部质量。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种避免结晶器液位波动的调节装置，其结构简单、使其可以达到无论浇铸的是普通钢种还是液位敏感的钢种液位控制精度都能满足工艺要求，得到表面和内部质量合格的板坯。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种避免结晶器液位波动的调节装置，其中：

包括PID控制器、液位调节执行器及液位传感器，所述PID控制器与所述液位传感器电连接以获得液位信息，所述PID控制器与所述液位调节执行器电连接并根据所述液位信息控制所述液位调节执行器对液位进行调节，使液位稳定；

还包括PID参数自整定器，所述PID参数自整定器与液位传感器电连接以获得所述液位信息，所述PID参数自整定器与所述PID控制器电连接，当所述液位传感器检测到结晶器液位控制精度超过预定范围，则由PID参数自整定器进行参数整定并更新PID控制器的PID参数。

优选地，还包括工控机，所述工控机分别与PID参数自整定器及液位传感器电连接，所述工控机从所述液位传感器接收所述液位信息并与预设值进行比较，从而确定结晶器液位控制精度是否超过预定范围。

优选地，所述PID控制器为单闭环控制器或双闭环控制器。

优选地，其特征在于，所述PID参数自整定器包括信号滤波电路，所述信号滤波电路的输出端连接信号放大电路，所述信号放大电路的输出端连接数模转换器，所述数模转换器的输出端与自带自整定软件的微处理器连接，所述信号放大电路与总线电路设置于微处理器的输入端，所述微处理器的输出端连接驱动电路，所述驱动电路的输出端与所述PID控制器连接。

优选地，还包括存储器，用于存储PID自整定参数、传感器零点偏差和满量程线性偏差系数，采集数据和总线协议相关信息，所述存储器与所述微处理器的输入端连接。

优选地，所述液位调节执行器包括塞棒、塞棒控制器、驱动装置及设置于驱动装置上的位置传感器，所述塞棒与驱动装置连接，所述塞棒设置于结晶器的上方，所述驱动装置与塞棒控制器电连接，所述塞棒控制器与位置传感器电连接。

优选地，所述驱动装置采用电动缸或液压缸，所述电动缸或液压缸的活塞杆与所述塞棒连接，所述电动缸或液压缸通过信号线与所述塞棒控制器电连接。

优选地，所述塞棒包括由耐火材料制成的塞棒本体，所述塞棒本体的中心设有贯穿其上端的开口腔，所述开口腔内设置有塞棒芯轴，所述塞棒芯轴的上端设有进气口和排气口，所述进气口与排气口之间通过气流通道连通，所述气流通道设置于塞棒芯轴的内部。

优选地，所述气流通道呈U形，且所述气流通道的底部位于塞棒芯轴的内部底部位置。

优选地，所述塞棒本体的上部为圆柱状，所述塞棒本体的底部为碗状。

一种连铸机，包括所述的避免结晶器液位波动的调节装置。

采用上述方案后，本实用新型避免结晶器液位波动的调节装置及连铸机在现有调节装置上进行结构改进，通过加入PID参数自整定器，当检测到结晶器内腔液位精度超过限定值时，PID参数自整定器自动调节PID参数以确保结晶器的液位控制精度，本实用新型与现有技术相比，其在操作过程中完全避免了连铸机在浇铸敏感钢种时结晶器液位大幅度周期性波动，控制精度完全满足工艺要求，杜绝了由此造成的板坯表面和内部质量问题，取得了预期满意的效果；另外本实用新型通过在塞棒的塞棒芯轴上设置进气口、排气口及气流通道，可以使冷却气体从塞棒芯轴的进气口进入、通过气流通道后从排气口排出，在保持冷却气体流量不变的前提下，大幅降低了塞棒芯轴的冷却温度，延长了塞棒的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型避免结晶器液位波动的调节装置实施例一结构示意图；

图2为本实用新型避免结晶器液位波动的调节装置实施例一的PID参数自整定器的结构示意图；

图3为本实用新型避免结晶器液位波动的调节装置实施例二结构示意图；

图4为本实用新型避免结晶器液位波动的调节装置实施例三的塞棒结构示意图。

具体实施方式

下面根据附图所示实施方式阐述本实用新型。此次公开的实施方式可以认为在所有方面均为例示，不具限制性。本实用新型的范围不受以下实施方式的说明所限，仅由权利要求书的范围所示，而且包括与权利要求范围具有同样意思及权利要求范围内的所有变形。

下面结合具体实施例阐述本实用新型避免结晶器液位波动的调节装置的结构。

如图1所示本实用新型避免结晶器液位波动的调节装置实施例一结构示意图，包括工控机1、PID参数自整定器2、PID控制器3、液位调节执行器4及液位传感器5，PID控制器3与液位传感器5电连接以获得液位信息，PID控制器3与液位调节执行器4电连接，并根据所述液位信息控制液位调节执行器4对液位进行调节，使液位稳定；PID参数自整定器2与液位传感器5电连接以获得所述液位信息，PID参数自整定器2与PID控制器3电连接，当液位传感器5检测到结晶器液位控制精度超过预定范围，则由PID参数自整定器2进行参数整定并更新PID控制器3的PID参数。

工控机1分别与PID参数自整定器2及液位传感器5电连接。工控机1从液位传感器5接收所述液位信息并与预设值进行比较，从而确定结晶器液位控制精度是否超过预定范围。

PID控制器3可以为单闭环控制器或双闭环控制器，本实施例中选用双闭环控制器。

参考图2所示，PID参数自整定器2包括信号滤波电路6，信号滤波电路6的输入端与液位传感器5电连接，信号滤波电路6的输出端连接信号放大电路7，信号放大电路7的输出端连接数模转换器8，数模转换器8的输出端与自带自整定软件的微处理器9电连接，信号放大电路7与总线电路10设置于微处理器9的输入端，微处理器9的输入端与存储器11电连接，存储器11用于存储PID参数自整定器2的自整定参数、液位传感器5的零点偏差和满量程线性偏差系数，采集数据和总线协议相关信息。微处理器9的输出端连接驱动电路12，驱动电路12的输出端与PID控制器3电连接。

工作时，当液位传感器5检测到结晶器的液位控制精度即液位传感器5检测到的液位信息与工控机1设定的液位数据进行比较的差值在预定范围内时，则由PID控制器3控制液位调节执行器4对结晶器的液位进行调整，使结晶器的液位稳定；

当液位传感器5检测到结晶器的液位控制精度即液位传感器5检测到的液位信息与工控机1设定的液位数据进行比较的差值超过预定范围时，则由PID参数自整定器2进行参数整定，并更新PID控制器3的PID参数，控制液位调节执行器4对结晶器的液位进行调整，使结晶器的液位稳定。

结合图3所示，本实用新型避免结晶器液位波动的调节装置实施例二结构示意图，其与图1所述实施例的大部分结构相同，不同之处是：该装置中液位调节执行器4包括塞棒14、塞棒控制器15、驱动装置及设置于驱动装置上的位置传感器16，塞棒14设置于结晶器13的上方，此实施例驱动装置采用电动缸17，塞棒14与电动缸17的活塞杆连接，电动缸17与塞棒控制器15电连接，塞棒控制器15与位置传感器16电连接。液位传感器5设置于结晶器13上。

工作时，当液位传感器5检测到结晶器13的液位控制精度即液位传感器5检测到的液位数据与工控机1设定的液位数据进行比较的差值在预定范围内时，则由PID控制器3控制液位调节执行器4，液位调节执行器4控制电动缸17的活塞杆运动，从而使塞棒14上下运动，即通过改变中间包向结晶器钢水的注入量，来达到保持结晶器13液位稳定的目的；

当液位传感器5检测到结晶器的液位控制精度即液位传感器5检测到的液位数据与工控机1设定的液位数据进行比较的差值超过预定范围时，则由PID参数自整定器2进行参数整定并更新PID控制器3的PID参数，对液位调节执行器4进行控制，使液位调节执行器4控制电动缸17的活塞杆运动，从而使塞棒14上下运动，实现结晶器13的液位稳定。

如图4所示，本实用新型避免结晶器液位波动的调节装置实施例三的塞棒结构示意图，其大部分结构与上述图3所述实施例的结构相同，不同之处是：塞棒14包括由耐火材料制成的塞棒本体18，塞棒本体18的上部为圆柱状，底部为碗状。塞棒本体18的中心设有贯穿其上端的开口腔19，开口腔19内通过螺纹结构连接有塞棒芯轴20，塞棒芯轴20的上端设有进气口21和排气口22，进气口21与排气口22之间通过气流通道23连通，气流通道23设置于塞棒芯轴20的内部。气流通道23呈U形，且气流通道23的底部位于塞棒芯轴20的内部底部位置。通过上述塞棒14的结构设计，可以使冷却气体从塞棒芯轴20的进气口21进入、通过气流通道23后从排气口22排出，在保持冷却气体流量不变的前提下，大幅降低了塞棒芯轴20的冷却温度，延长了塞棒14的使用寿命。

本实用新型避免结晶器液位波动的调节装置在现有调节装置上进行结构改进，通过加入PID参数自整定器2，当检测到结晶器13内腔液位精度超过限定值时，PID参数自整定器2自动调节PID控制器3的PID参数，以确保结晶器13的液位控制精度，本实用新型与现有技术相比，其在操作过程中完全避免了连铸机在浇铸敏感钢种时结晶器13液位大幅度周期性波动，控制精度完全满足工艺要求，杜绝了由此造成的板坯表面和内部质量问题，取得了预期满意的效果。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本申请旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由权利要求指出。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述的实施例方法、结构，及在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。