一种结晶器铜板热电偶布置方法与流程

本发明涉及一种布置方法，具体涉及一种结晶器铜板热电偶布置方法，属于冶金连铸工艺。

背景技术：

1、在连铸过程中，结晶器作为连铸机的核心部件，直接影响连铸坯的质量和连铸机的生产效率。因此在冶金过程中对结晶器进行实时有效的监控尤为重要。目前主要的手段是在结晶器铜板上按照一定方式布置热电偶测点，通过测出热电偶的温度再结合一些可视化方法形成整个结晶器铜板的热像图，能很好地反映正常和非正常浇铸状态下结晶器内部温度场的特征，是实现结晶器过程可视化和辅助漏钢预报技术的重要手段。

2、结晶器在线热像图是一种动态温度云图，需要一种快速高效的温度云图绘制方法。目前常用的温度云图绘制方法有等值线区域填充法、扫描线法和扫描母元法。扫描线法和扫描母元法较相似，都是基于像素的云图填充方法。在实际应用中一般采用等值线区域填充法。

3、等值线区域填充法的基本思想是先绘制等值线,再在相邻的两条等值线之间的区域填充特定的颜色形成云图.等值线的绘制是关键环节。等值线的生成过程可分三个步骤：1.离散数据的网格化处理；2.等值线的搜索；3.等值线图的展现。其原理是：先对数据点进行网格化处理，即根据离散点进行插值，形成规则的矩形网格数据，依据网格上每条边的两个端点的属性值计算该边上的等值点，再追踪搜索出等值线的方法。规则矩形网格法可进行等值生成绘制，其算法的基本步骤是利用采集到的离散数据点，建立起一个接近于地理表面的规则区域上的曲面模型，在得到的模型内部通过插值算法对离散点数据进行插值得到各个网格点的属性值，此过程即为离散数据的网格化处理，从而可以形成规则的矩形网格数据，然后，根据每个矩形网中每个单元格边上相邻点的属性值，通过线性内插得到各个单元格边上的所有等值点的位置，最后，按照矩形网格法的追踪原则把所有等值线的任意一个等值点都搜索出来，形成一条光滑的曲线。

4、cn201010285828.8的发明申请“基于多排实测热电偶温度的结晶器热像图实时显示方法”，但该方法热电偶布置的测点过多，且没有考虑在热电偶网格的中心增加测点来提高测量的准确度，不能保证结晶器热像图的实时性和准确性。

5、cn201410498049.4的发明申请了“一种连铸结晶器温度场可视化分析方法”，通过神经网络的模糊控制方法，实现对结晶器内部温度场任意视觉的温度监控。通过温度采集系统采集到的数据信号，建立差分温度场模型，并基于神经网络的模糊控制方法进出分析采集到的温度数据，温度场进行可视化分析。但是该方法由于需要建立模型导致步骤过于复杂，过程需要的时间较长，不能保证可视化分析的实时性。

6、cn200910304493.7发明申请了“一种温度场拟合方法实现热电偶冷端温度补偿的方法”，只需要测量其中三点的温度，即可实现该平面上所有通道的热电偶温度补偿。但是该方法只是热电偶冷端补偿的方法，没有实现温度的可视化。

7、cn201710681225.1发明申请了“一种利用标准热电偶自动校准检定炉温度场的装置”。使用时，通过主令开关、触摸屏幕上的指令按钮或软件来控制步进电机进而驱动直线机构和旋转机构运动，进一步的驱动直线移动用标准热电偶和旋转用标准热电偶的运动；测得的热电动势则传输给控制器，并计算出炉内测点的温度，将温度场情况显示在触控屏幕上，直到测试、校准或检定完成。但是该方法没有说明将炉内温度以何种形式呈现在触控屏幕上，不能保证直观的观察到温度的分布。

8、由上述已经公开的技术方法和装置可以看出，其主要涉及的是结晶器铜板实现可视化的方法或自动校准装置，其主要集中点如下：(1)结晶器上热电偶测点布置的不合理导致准确性降低；(2)可视化方法步骤较为复杂，不能保证实时性；(3)装置不能保证直观的观察到温度分布。

9、由上述已经公开的技术方法和装置可以看出，以上方法都不能够保证结晶器铜板上温度分布可视化的实时性以及方法的操作简便、便于推广等特点，以满足不同工况的需要。众所周知在连铸过程中，结晶器作为连铸机的核心部件，直接影响连铸坯的质量和连铸机的生产效率。高效连铸是以高拉坯速度为核心，生产高质量、无缺陷的高温铸坯，实现高连铸率、高作业率的一项系统的整体技术。具有生产工序简单、金属收得率高、能源消耗低、铸坯质量好、品种多、生产过程机械化和自动化程度高等特点。随着高效连铸技术的发展,结晶器热负荷显著增加,漏钢事故的发生概率大幅提高，不仅影响连铸机的正常生产，降低作业率，而且还会破坏铸机设备，造成设备损坏。开发高性能实时有效的结晶器漏钢预报系统是避免粘结性漏钢最有效的手段，对保证连铸生产顺行和提高铸坯质量具有重要意义。为此，为满足上述需求，需要设计一种结晶器铜板热电偶布置方式及温度场可视化的方法，有助于全面有效测量结晶器铜板的温度，还可以实时的检测结晶器铜板的温度分布及变化情况，提高漏钢判定的效率，且操作简便，便于推广于连铸工艺领域。

技术实现思路

1、本发明正是针对现有技术中存在的问题，提供一种结晶器铜板热电偶布置方法，该技术方案克服现有技术中结晶器铜板热电偶温度测量时热电偶测点过多、数据处理时间较长而不能满足实时性的问题，拟提供了一种结晶器铜板热电偶布置方式及温度场可视化的方法，该方案布置方式设计合理，原理简单，温度测量成本低，测量结果可信度高，有助于全面有效测量结晶器铜板的温度，还可以实时的检测结晶器铜板的温度分布及变化情况，提高漏钢判定的效率。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种结晶器铜板热电偶布置方法，所述方法包括以下步骤：

3、步骤1、结晶器铜板内热电偶按照特定的方式布置；

4、步骤2、结晶器铜板内所有热电偶温度数据采集和存储；

5、步骤3、进行热电偶温度数据的处理，绘制热电偶所围区域内的温度等值线；

6、步骤4、根据预先设定好的温度和颜色的映射关系将区域进行颜色填充，绘制出结晶器铜板温度云图。

7、作为本发明的一种改进，步骤1中，首先将所有热电偶作为顶点按照矩形网格的方式进行布置，并将矩形网格进行由左至右依次进行编号，然后再在每个矩形网格的中心增加一个热电偶。

8、作为本发明的一种改进，步骤2中，在热电偶温度数据的每个检测周期内，将所有热电偶的温度进行测量和存储。

9、作为本发明的一种改进，步骤3中，选择结晶器铜板上热电偶其中一个规格为2a×2b的矩形网格，其中t1、t2、t3、t4、分别代表某一时刻t0矩形网格四个顶点1、2、3、4位置处热电偶测点的温度，t5为t0时刻矩形网格中心点5热电偶测点的温度；

10、具体如下：

11、步骤3包括以下分步骤，

12、步骤31)，在t0时刻，将结晶器铜板上1，3，设t1最小，两个测点连线中点a的温度定义为ta，ta可以通过拉格朗日插值法进行计算得出，具体公式(1)如下：

13、

14、步骤32，当偏转一定的角度θ时，在a和5的连线上得到了b，且b点温度tb同样通过拉格朗日插值法计算得出，然后在测点1和点b的连线上找到一点c且温度定义为tc，令tc＝ta，并通过拉格朗日插值法计算出与点c在连线上的具体位置，将a，c两点之间利用等值线连接；

15、步骤33)，设置一个δt,在1与a的连线之间找到某一点d且温度为td,令td＝ta-δt,然后在点1和c两点的连线上找到一点e且温度为te,令te＝td,并通过拉格朗日插值法计算出te在连线上的位置，将td与te两点利用等值线连接。

16、作为本发明的一种改进，步骤4中，根据预先设定好的温度和颜色的映射关系将区域进行颜色填充，具体为：首先计算出ta与td的平均值tp，并给tp设定一个对应的颜色，将ta、tc、te、td四个点所围成的区域进行颜色填充，重复步骤33)，直至将t1、ta、tb所围成的三角形区域完成颜色填充.

17、作为本发明的一种改进，步骤4中，完成三角形区域的颜色填充过程后，在原先偏转的基础上再继续偏转角度θ，然后重复步骤3和步骤4，直至完成整个结晶器铜板温度分布的云图绘制。与可视化方法相配，可实时的反应结晶器铜板的温度场分布及变化，提高结晶器漏钢判定效率。

18、相对于现有技术，本发明具有如下优点，1)该技术方案可以实时的反应结晶器铜板的温度场分布及变化，提高结晶器漏钢判定效率；2)本发明的一种结晶器铜板热电偶布置方式及温度场可视化方法，铜板上的热电偶单元呈网状布置，能够全面有效的测量结晶器铜板表面的温度场分布；3)本发明的一种结晶器铜板热电偶布置方式及温度场可视化方法，布置方式设计合理，原理简单，且温度测量成本低，测量结果可信度高，应用前景广泛。