薄帶連鑄粘輥在線預報方法
2024-02-28 02:16:15 1
專利名稱：薄帶連鑄粘輥在線預報方法
技術領域：
本發明屬於冶金行業連鑄相關技術領域，涉及一種薄帶連鑄粘輥在線預報方法。
背景技術：
薄帶連鑄主要形式之一是鋼水經過高速旋轉的結晶輥，並在軋制力的作用下凝固成2-5mm鑄帶。目前薄帶連鑄生產的基本工藝過程是薄帶連鑄機(雙輥、單輥、輪帶式)-密閉室-活套-夾送輥-熱軋(單機架或兩機架或無)-控冷-卷取。鋼水從鋼包經過長水口、中間包和浸入式水口進入旋轉的水冷結晶輥與側封板形成的熔池內，經過水冷結晶輥的冷卻形成鑄帶，通過擺動導板、夾送輥將鑄帶送至鑄帶輸送輥道，經過熱軋機，噴淋冷卻，飛剪直至卷取機。
雙輥薄帶連鑄工藝中的主要設備如
圖1所示，一對水平平行水冷結晶輥(1，2)，結晶輥中一個為固定輥1，一個是移動輥2。電機通過減速機和聯軸器5帶動結晶輥旋轉，其旋轉方向相反。兩個結晶輥之間預設置輥縫，鋼水從輥縫中經過水冷結晶輥(1，2)凝固成一定厚度的鑄帶。移動輥2通過的液壓伺服機構4可以任意快速、高精度平移，並通過位移傳感器8記錄輥縫變化量；固定輥1兩端安裝測試軋制力的壓力傳感器7。將電機(6，9)的電壓、電流信號、壓力傳感器7的軋制力信號、以及電機轉速信號等通過高速信號採集系統以及信號傳輸系統並經過抗幹擾處理，輸送到PLC(可編程控制器)中，並在計算機中實現數據存儲、顯示、控制以及報警等功能。
對連鑄過程，無論是傳統板坯連鑄，還是薄板坯或薄帶連鑄過程，拉坯阻力即凝固坯殼與結晶輥(結晶器)之間相對運動時的摩擦力，直接影響到鑄帶凝固和鑄帶的質量。拉坯阻力的大小與鑄機的生產工藝參數有直接關係，如拉速、鋼種、結晶器的表面狀態等等。與傳統的連鑄過程相比，薄帶連鑄由於拉速快，鋼水在結晶輥內的凝固時間很短，只有300ms左右的時間，鑄帶的表面溫度和結晶輥的表面溫度都比常規連鑄要高，使結晶輥的傳熱量增加。結晶輥表面溫度增加，增加了坯殼和結晶器內壁的粘著機會。又由於缺少了結晶器振動臺的振動和保護渣的潤滑，因此容易產生粘輥。當鑄帶局部粘輥發生時，會出現裂紋、鑄帶撕裂等缺陷；當粘輥嚴重時，即鑄帶粘輥的面積較大，鑄帶粘到輥面會將結晶輥包住，造成結晶輥堵轉，使結晶輥設備損傷。另外在薄帶連鑄過程中，結晶輥和鑄帶都在密閉室內，鑄帶的凝固狀態以及生產中是否粘輥是操作者難以用肉眼觀察的，這也是造成目前事故發生率較高的原因之一。
在傳統連鑄過程中，開發了多種拉坯阻力的監測方法，主要是為了監測坯殼與結晶器銅板間的摩擦力。這些方法主要有一、負載元件測定法(Wolf.M，《現代連鑄理論與實踐》，中國金屬學會連續鑄鋼學會，1986.P198-207)。該方法是將負載元件安裝在板坯結晶器左右兩邊的支撐裝置上，結晶器可自由懸掛在滾針軸承上，以避免熱膨脹產生的影響。這套系統過於複雜，而且操作和維護都比較麻煩。二、加速度測量儀(Wolf.M，《現代連鑄理論與實踐》，中國金屬學會連續鑄鋼學會，1986.P198-207；姚曼，連鑄結晶器摩擦力在線檢測技術及其應用基礎研究，博士學位論文。大連大連理工大學，1998)。它是一個以壓電換能器為中心的複雜電子信息處理系統。它已被廣泛用來評價保護渣的適用性及其它工藝參數，實踐證明該方法的誤報率高達40％(姚曼，連鑄結晶器摩擦力在線檢測技術及其應用基礎研究，博士學位論文。大連大連理工大學，1998)。三、應力計法和測力計(M.R，Ozgu etc.，在Burns Harbor2號板坯連鑄機上採用測試的方法評價結晶器保護渣及其實踐，第一屆歐洲連鑄會議譯文集，佛羅倫斯，中國金屬學會連續鑄鋼學會，1991，P40-47；Clemens Miller，連鑄工廠及其機組的集中監控系統，冶金設備和技術，1993，P32-42)，即在結晶器振動裝置的振動壁或振動軸上粘貼電阻應變片，以確定拉坯阻力值，該方法存在的問題主要是由於測力元件遠離結晶器區而削弱了其敏感性，而且該方法系統複雜，難以在生產中推廣使用。
US4892133專利提出了用光原理，通過光的強度和頻率的變化，來監測薄帶連鑄中結晶輥和鑄帶間潤滑狀態；該方法設備複雜，需要光源發生器，以及光線接收裝置及相關信號處理系統等。
US4497360專利是在薄帶連鑄生產鋁的過程中通過監測扭矩瞬時變化與平均值的偏差來調整生產拉速；當偏差為正偏差時，增加拉速直到偏差減小到允許範圍內；當偏差為負偏差時，降低拉速。與該專利的主要是根據扭矩的變化來調整工藝，將扭矩作為控制參數。該技術的主要缺點是扭矩變化靈敏性差，不能作為主要控制參數。
在當前的薄帶連鑄技術領域中，如何才能有效地對粘輥進行在線預報，已經成為迫切需要解決的技術問題。
發明內容
本發明的目的在於提供一種薄帶連鑄粘輥在線預報方法，通過在線時時監測結晶輥的軋制力、結晶輥轉動電機電流強度，對薄帶連鑄工藝過程中的粘輥事故進行預報。
為達上述目的，本發明採用如下技術方案，
一種薄帶連鑄粘輥在線預報方法，該方法包含下列步驟澆鑄開始後，由壓力傳感器獲取結晶輥的壓力值並存儲於軋制力寄存器中，採集結晶輥轉動電機電流值並將其存儲於電流寄存器中；從軋制力寄存器中讀取每一時刻的軋制力值，計算軋制力的變化量，並通過軋制力/速度控制器控制軋制力穩定；如果在單位時間內，即使經過了軋制力/速度控制器的控制，軋制力仍然持續增加，則在電流比較器中比較電流是否持續增加，如果持續增加，而且電流超過一定的門檻值，則由粘輥判別裝置發出粘輥報警。其中，所述門檻值的取值範圍根據電機的功率、型號以及鑄機的結構和負載確定。
作為本發明方法的一種優選方式，所述壓力傳感器獲取的壓力信號為結晶輥中固定輥的壓力信號。
作為本發明方法的另一優選方式，所述單位時間的取值範圍為5秒～20秒。
本發明提供的薄帶連鑄粘輥在線預報方法，通過在線時時監測結晶輥的軋制力、結晶輥轉動電機電流強度，實現了對薄帶連鑄工藝過程中粘輥事故的在線預報。其精度高，便於操作和觀察，且不需要增加特殊的設備，易於在生產中推廣使用。減少了粘輥事故的發生，保護了設備的安全，從而降低了生產成本。
以下結合附圖及具體實施方式
進一步說明本發明。
圖1為本發明薄帶連鑄粘輥在線預報系統結構2為本發明薄帶連鑄粘輥在線預報系統方框3為本發明薄帶連鑄粘輥在線預報方法流程圖標號說明1 固定輥 8 位移傳感器2 移動輥 10 機械設備部分3 軸承座 11 軋制力寄存器4 液壓執行機構 12 P/V控制器5 聯軸器 13 電流寄存器6 電機 14 軋制力比較器7 壓力傳感器 15 電流比較器
16 粘輥判定裝置20 電氣控制部分17 粘輥報警裝置30 預報部分具體實施方式
本發明方法中粘輥預報系統如圖2所示，其主要包括三部分第一部分是機械設備部分，見圖2中的虛線方框10，主要的設備是一對結晶輥(1，2)、驅動結晶輥轉動的電機(6，9)以及檢測軋制力的兩壓力傳感器7。其中固定輥1分別與電機9和壓力傳感器7相連，所述壓力傳感器7用於獲取澆鑄過程中結晶輥和鑄帶之間的軋制力數值，該部分主要完成該系統的壓力信號的檢測以及電機(6，9)傳動功能，並實現電流信號的採集；第二部分是電氣控制部分，見圖2中的虛線方框20，該部分主要由連接電機(6，9)的電流寄存器13、連接電流寄存器13的電流比較器15、連接兩壓力傳感器7的軋制力寄存器11、連接軋制力寄存器11的軋制力比較器14、及與電機9和軋制力比較器14相連的P/V控制器12等部分組成。其中軋制力寄存器11，用於存儲所述軋制力數值；軋制力比較器14，用於比較單位時間內所述軋制力數值變化；軋制力/速度(P/V)控制器12，通過改變速度使軋制力穩定；電流寄存器13，用於存儲電機電流數值，電流比較器15，用於比較電流是否在一定時間內持續增加。該部分主要完成數據的採集、計算以及處理，主要由PLC(可編程控制器)來實現；第三部分是預報部分，見圖2中的虛線方框30，該部分主要包括連接軋制力比較14和電流比較器15的粘輥判定裝置16和與其連接的粘輥報警裝置17，從而實現數據的顯示、報警等功能，該部分在控制室內由計算機完成。
以上述系統進行在線粘輥預報，其在線預報方法流程圖如圖3所示澆注開始(步驟61)後，由壓力傳感器7獲取固定輥1的壓力值(步驟62)並存儲於軋制力寄存器11(步驟63)中，檢測結晶輥轉動電機(6，9)電流信號(步驟64)值並將其存儲於電流寄存器13(步驟65)中，讀取軋制力寄存器7寄存單元中每一時刻的軋制力值(步驟66)，計算軋制力的變化量ΔΔPi＝Pi-Pi-1(步驟67)，其中Pi表示當前時刻軋制力值，Pi-1表示前一時刻軋制力值。當軋制力增加時，即ΔPi＞0時，通過軋制力/速度(P/V)控制器12改變速度來控制軋制力穩定(步驟68)，即P/V控制。如果在Δt時間範圍內，例如5秒～20秒，即使經過了P/V控制，軋制力仍持續增加，則讀取電流寄存器13寄存單元中該Δt時間段內的電流數值(步驟70)，比較電流是否該時間段內持續增加，即在Δt時間內Ii-Ii-1＞0(步驟71)，其中Ii表示當前時刻電流值，Ii-1表示前一時刻電流值，如果持續增加，而且電流超過一定的門檻值Ia(步驟72)，即Ii-Ii-1＞Ia時，則由粘輥報警裝置發出粘輥報警(步驟73)。
本發明的粘輥預報的判別是通過電機電流值和軋制力值共同變化來確定。並且當軋制力在時間Δt內持續增加，且此時電機電流在Δt也持續增加，並超過一定的門檻值Ia時，發出粘輥事故報警。
本實施例中，高速信號採集的顯示系統的採集速度是不低於50ms一次；持續增加的時間Δt在5秒～20秒時間範圍內；採集的信號經過中值濾波和平滑處理；信號傳輸過程經過抗幹擾處理，主要包括低通濾波、光電隔離、以及屏蔽等措施。
下表為運用本發明方法對薄帶連鑄粘輥事件進行在線預報的三個具體實施例，其中所述其在線檢測結果表明，本發明方法精度高，便於操作和觀察，減少了粘輥事故的發生，保護了設備的安全，從而降低了生產成本。
本發明不局限於上述具體實施方式
，只要在薄帶連鑄粘輥在線預報方法中，通過實時監測結晶輥的軋制力和結晶輥轉動電機電流強度對粘輥事故進行預報均落在本發明的保護範圍之中。
權利要求
1.一種薄帶連鑄粘輥在線預報方法，該方法包含下列步驟澆鑄開始後，由壓力傳感器獲取結晶輥的壓力值並存儲於軋制力寄存器中，採集結晶輥轉動電機電流值並將其存儲於電流寄存器中；從軋制力寄存器中讀取每一時刻的軋制力值，計算軋制力的變化量，並通過軋制力/速度控制器控制軋制力穩定；如果在單位時間內，即使經過了軋制力/速度控制器的控制，軋制力仍然持續增加，則比較電流是否持續增加，如果持續增加，並且電流超過一定的門檻值，則由粘輥判別裝置發出粘輥報警。
2.根據權利要求1所述的薄帶連鑄粘輥在線預報方法，其特徵在於所述壓力傳感器獲取的壓力信號為結晶輥中固定輥的壓力信號。
3.根據權利要求1或2所述的薄帶連鑄粘輥在線預報方法，其特徵在於結晶輥的壓力值和結晶輥轉動電機電流值的採集的信號經過中值濾波和平滑處理處理後再存儲於寄存器中。
4.根據權利要求1或2所述的薄帶連鑄粘輥在線預報方法，其特徵在於所述單位時間的取值範圍為5秒～20秒。
全文摘要
一種薄帶連鑄粘輥在線預報方法，該方法包含下列步驟澆鑄開始後，由壓力傳感器獲取結晶輥的壓力值並存儲於軋制力寄存器中，採集結晶輥轉動電機電流值並將其存儲於電流寄存器中；從軋制力寄存器中讀取每一時刻的軋制力值，計算軋制力的變化量，並通過軋制力/速度控制器控制軋制力穩定；如果在單位時間內，即使經過了軋制力/速度控制器的控制，軋制力仍然持續增加，則在電流比較器中比較電流是否持續增加，如果持續增加，而且電流超過一定的門檻值，則由粘輥判別裝置發出粘輥報警。本發明方法預報精度高，便於操作和觀察，減少了粘輥事故的發生，保護了設備的安全，且不需要增加特殊的設備，易於在生產中推廣使用。
文檔編號B22D11/16GK1814377SQ200510023719
公開日2006年8月9日 申請日期2005年1月31日 優先權日2005年1月31日
發明者於豔, 方園, 葉長宏, 崔健 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司