在线检测水口堵塞的方法及系统.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911149877.6 (22)申请日 2019.11.21 (71)申请人 中冶赛迪技术研究中心有限公司 地址 401122 重庆市渝北区北部新区汇金 路11号1幢 (72)发明人 邓比涛韩志伟刘强孔意文 (74)专利代理机构 北京同恒源知识产权代理有 限公司 11275 代理人 杨柳岸 (51)Int.Cl. B22D 41/50(2006.01) B22D 11/18(2006.01) B22D 2/00(2006.01) (54)发明名称 一种在线检测水口堵塞的方法。

2、及系统 (57)摘要 本发明涉及一种在线检测水口堵塞的方法 及系统， 属于自动化领域。 所述系统包括： 中包液 位控制装置、 塞棒控制装置、 结晶器液位控制装 置、 铸流PLC、 计算机。 步骤为： 在连铸生产拉速稳 定状态下， 测量t0时刻拉速v0， 结晶器液位高度， 中包液位， 塞棒高度； 经过一段时间tn， 在生 产拉速稳定时刻， 测量拉速vn， 结晶器液位高度， 中包液位， 塞棒高度； 由于拉速稳定v0vn， 并控 制hmold_0hmold_n， htundish_0htundish_n， 通过对比 hstopper_0与hstopper_n-h的关系， 判定水口是否堵 塞。 本发明。

3、在不影响生产的条件下在线检测水口 堵塞与否， 为及时更换水口提供依据。 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 CN 110883332 A 2020.03.17 CN 110883332 A 1.一种在线检测水口堵塞的系统， 其特征在于： 包括中包液位控制装置、 塞棒控制装 置、 结晶器液位控制装置、 铸流PLC和计算机； 所述中包液位控制装置、 塞棒控制装置、 结晶器液位控制装置和铸流PLC分别与计算机 连接； 计算机用于和中包液位控制装置、 塞棒控制装置、 结晶器液位控制装置、 铸流PLC进行 通信采集数据， 并执行运算判定水口是否堵塞。 2.基于权利要求1所述系统的在线检测水口堵塞的方法。

4、， 其特征在于： 该方法包括以下 步骤： (1)在连铸生产拉速稳定状态下， 测量t0时刻拉速v0， 结晶器液位高度hmold_0， 中包液位 htundish_0， 塞棒高度hstopper_0； (2)经过一段时间tn， 在生产拉速稳定的tn时刻， 测量拉速vn， 结晶器液位高度 hmold_n， 中包液位htundish_n， 塞棒高度hstopper_n； n为正整数； (3)由于拉速稳定v0vn， 并控制hmold_0hmold_n， htundish_0htundish_n， 通过对比hstopper_0 与hstopper_n-h的关系， 判定水口是否堵塞； (4)通过对比hsto。

5、pper_0与hstopper_n-h的关系， 判定水口是否堵塞； (5)若水口未堵塞， 转步骤(2)； (6)若水口堵塞， 更换水口， 并由人工决定是否继续生产。 3.根据权利要求2所述的在线检测水口堵塞的方法， 其特征在于： 所述v0、 hmold_0、 htundish_0、 hstopper_0、 vn、 hmold_n、 htundish_n、 hstopper_n数据均在线自动采集， 其中， v0、 vn从铸流PLC 获得， hmold_0、 hmold_n从结晶器液位控制装置获得， htundish_0、 htundish_n从中包液位控制装置获 得， hstopper_0、 h。

6、stopper_n从塞棒控制装置获得。 4.根据权利要求2所述的在线检测水口堵塞的方法， 其特征在于： 所述时间t根据不 同连铸机水口堵塞发生频率设定， 取5-15min， 具体为10min。 5.根据权利要求2所述的在线检测水口堵塞的方法， 其特征在于： 所述h的作用是为 消除测量的误差及液位波动对判断准确性的干扰， 根据不同塞棒的形状， h不同， 取1- 3mm， 具体为2mm。 权利要求书 1/1 页 2 CN 110883332 A 2 一种在线检测水口堵塞的方法及系统 技术领域 0001 本发明属于自动化领域， 涉及一种在线检测水口堵塞的方法及系统。 背景技术 0002 连铸用耐火材。

7、料的技术进步对连铸比的快速提高起到了推动作用。 长水口、 整体 塞棒、 浸入式水口作为连铸用三种关键功能耐火材料， 其质量好坏直接关系到连铸工艺的 顺行和产品质量。 浸入式水口的影响尤为明显。 浸入式水口是钢水从中间包流入结晶器的 导流管， 使用浸入式水口可防止钢水二次氧化， 控制钢水的流动状态和注入速度， 促进夹杂 物上浮， 防止保护渣和非金属夹杂物卷入钢水等。 随着连铸工艺的改进和浸入式水口用耐 火材料的开发， 浸入式水口的使用寿命有所延长， 但是在浇铸过程中时而发生的水口结瘤 或堵塞现象-直是困扰连铸工序的一个难题。 水口结瘤或堵塞不仅降低了连铸机的生产效 率， 而且也是引起钢铁产品产生。

8、缺陷的主要原因之一。 0003 经多年研究， 水口堵塞的机理可以归纳为： 0004 (1)冶金因素。 浇铸钢种的清洁度及脱氧情况， 各工艺环节产生的Al2O3危害最大； 0005 (2)材料因素。 制作水口选用的材料类型、 第二相物质(SiO2， Na2O， K2O， Fe2O3等)和 碳含量； 0006 (3)水力学因素。 水口形状及内壁粗糙度、 钢水流场和流速； 0007 (4)热因素。 钢水温度及其均匀性、 钢包和中间包及其水口的预热状态。 0008 水口堵塞后， 为了保持相同的通钢量， 塞棒形成上升， 容易引起结晶器内钢水液位 波动过大， 发生卷渣、 甚至漏钢； 另一方面， 水口堵塞后。

9、导致结晶器内钢液流场不均匀、 不对 称， 影响铸坯质量。 0009 目前生产中， 针对水口堵塞， 通常采用查看塞棒上涨距离的方法， 但是由于拉速变 化、 结晶器液位高度不同、 中包液位高度变化及工人经验的影响， 无法准确判定水口是否堵 塞。 因此本发明提供一种基于在线生产数据计算， 可以精确判断水口是否发生堵塞， 为生产 中及时更换水口提供依据。 发明内容 0010 有鉴于此， 本发明的目的在于提供一种在线检测水口堵塞的方法及系统。 在稳定 生产过程中， 通过计算机控制拉速、 结晶器液位、 中包液位高度、 塞棒高度， 并计算各量之间 的关系， 进而判定水口是否堵塞。 0011 为达到上述目的，。

10、 本发明提供如下技术方案： 0012 一种在线检测水口堵塞的系统， 包括中包液位控制装置、 塞棒控制装置、 结晶器液 位控制装置、 铸流PLC和计算机； 0013 所述中包液位控制装置、 塞棒控制装置、 结晶器液位控制装置和铸流PLC分别与计 算机连接； 0014 计算机用于和中包液位控制装置、 塞棒控制装置、 结晶器液位控制装置、 铸流PLC 说明书 1/4 页 3 CN 110883332 A 3 进行通信采集数据， 并执行运算判定水口是否堵塞。 0015 基于所述系统的在线检测水口堵塞的方法， 该方法包括以下步骤： 0016 (1)在连铸生产拉速稳定状态下， 测量t0时刻拉速v0， 结晶。

11、器液位高度hmold_0， 中包 液位htundish_0， 塞棒高度hstopper_0； 0017 (2)经过一段时间tn， 在生产拉速稳定的tn时刻， 测量拉速vn， 结晶器液位高度 hmold_n， 中包液位htundish_n， 塞棒高度hstopper_n； n为正整数； 0018 (3)由于拉速稳定v0vn， 并控制hmold_0hmold_n， htundish_0htundish_n， 通过对比 hstopper_0与hstopper_n-h的关系， 判定水口是否堵塞； 0019 (4)通过对比hstopper_0与hstopper_n-h的关系， 判定水口是否堵塞； 002。

12、0 (5)若水口未堵塞， 转步骤(2)； 0021 (6)若水口堵塞， 更换水口， 并由人工决定是否继续生产。 0022 可选的， 所述v0、 hmold_0、 htundish_0、 hstopper_0、 vn、 hmold_n、 htundish_n、 hstopper_n数据均在线 自动采集， 其中， v0、 vn从铸流PLC获得， hmold_0、 hmold_n从结晶器液位控制装置获得， htundish_0、 htundish_n从中包液位控制装置获得， hstopper_0、 hstopper_n从塞棒控制装置获得。 0023 可选的， 所述时间t根据不同连铸机水口堵塞发生频率。

13、设定， 取5-15min， 具体为 10min。 0024 可选的， 所述h的作用是为消除测量的误差及液位波动对判断准确性的干扰， 根 据不同塞棒的形状， h不同， 取1-3mm， 具体为2mm。 0025 本发明的其他优点、 目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述， 并 且在某种程度上， 基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的， 或者可 以从本发明的实践中得到教导。 本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和 获得。 附图说明 0026 为了使本发明的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合附图对本发明作优 选的详细描述， 其中： 0027 图1为本发明。

14、执行过程流程图； 0028 图2为本发明控制系统连接图； 0029 图3为系统装置示意图； 0030 图4为水口堵塞部位示意图； 0031 图5为系统原理图。 具体实施方式 0032 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式， 本领域技术人员可由本说明书 所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。 本发明还可以通过另外不同的具体实 施方式加以实施或应用， 本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用， 在没有背离 本发明的精神下进行各种修饰或改变。 需要说明的是， 以下实施例中所提供的图示仅以示 意方式说明本发明的基本构想， 在不冲突的情况下， 以下实施例及实施例中的特征可以相 互组合。。

15、 说明书 2/4 页 4 CN 110883332 A 4 0033 其中， 附图仅用于示例性说明， 表示的仅是示意图， 而非实物图， 不能理解为对本 发明的限制； 为了更好地说明本发明的实施例， 附图某些部件会有省略、 放大或缩小， 并不 代表实际产品的尺寸； 对本领域技术人员来说， 附图中某些公知结构及其说明可能省略是 可以理解的。 0034 本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件； 在本发明的描 述中， 需要理解的是， 若有术语 “上” 、“下” 、“左” 、“右” 、“前” 、“后” 等指示的方位或位置关系 为基于附图所示的方位或位置关系， 仅是为了便于描述本发明和简。

16、化描述， 而不是指示或 暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、 以特定的方位构造和操作， 因此附图中描述 位置关系的用语仅用于示例性说明， 不能理解为对本发明的限制， 对于本领域的普通技术 人员而言， 可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。 0035 针对本发明对应系统， 如图1图5， 钢液流通区域入口为可通过调节塞棒高度控 制钢液入口大小的环缝， 若钢液入口处发生堵塞， 为保持相同的通钢量， 系统必须提升塞棒 高度以扩大环缝间隙， 由此， 可根据塞棒高度的变化判定水口是否发生堵塞。 0036 本发明实施步骤： 0037 1、 连铸开浇达到稳定拉速后， 启动判定程序； 0038 2、 测量。

17、t0时刻拉速v0， 结晶器液位高度hmold_0， 中包液位htundish_0， 塞棒高度 hstopper_0； 0039 3、 间隔一定时间t1达到t1t0+t1时刻， 通过计算机控制调整拉速、 结晶 器液位高度、 中包液位高度， 使得v1v0， hmold_1hmold_0， htundish_1htundish_0， 测量此时塞棒 高度hstopper_1； 0040 4、 通过对比hstopper_0与hstopper_1-h的关系， 判定水口是否堵塞。 0041 5、 若水口未堵塞， 转步骤2。 0042 6、 若水口堵塞， 更换水口， 并由人工决定是否继续生产。 0043 以方。

18、坯连铸机的实施为例， 生产参数： 0044 钢种： HRB400 0045 中包温度： 1538 0046 断面： 160mm160mm 0047 拉坯速度： 2.7m/min 0048 本例中： t10min； h2mm 0049 生产稳定t0时刻测量拉速v02.7m/min， 结晶器液位高度hmold_0798mm， 中包液位 htundish_0801mm， 塞棒高度hstopper_01289mm； 0050 生产稳定t1时刻测量拉速v12.7m/min， 结晶器液位高度hmold_1798mm， 中包液位 htundish_1801m， 塞棒高度hstopper_11289mm； 1。

19、2891289-2， 水口未发生堵塞。 0051 生产稳定t2时刻测量拉速v22.7m/min， 结晶器液位高度hmold_2798mm， 中包液位 htundish_2801mm， 塞棒高度hstopper_21289mm； 12891289-2， 水口未发生堵塞。 0052 生产稳定t8时刻测量拉速v82.7m/min， 结晶器液位高度hmold_8798mm， 中包液位 htundish_8801mm， 塞棒高度hstopper_81293mm； 12891293-2， 水口发生堵塞。 0053 最后说明的是， 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制， 尽管参照较 佳实施例对本发明进行了详细说明， 本领域的普通技术人员应当理解， 可以对本发明的技 说明书 3/4 页 5 CN 110883332 A 5 术方案进行修改或者等同替换， 而不脱离本技术方案的宗旨和范围， 其均应涵盖在本发明 的权利要求范围当中。 说明书 4/4 页 6 CN 110883332 A 6 图1 说明书附图 1/3 页 7 CN 110883332 A 7 图2 图3 说明书附图 2/3 页 8 CN 110883332 A 8 图4 图5 说明书附图 3/3 页 9 CN 110883332 A 9 。