專利名稱：薄帶連鑄粘輥在線預(yù)報(bào)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金行業(yè)連鑄相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種薄帶連鑄粘輥在線預(yù)報(bào)方法。
背景技術(shù)：
薄帶連鑄主要形式之一是鋼水經(jīng)過(guò)高速旋轉(zhuǎn)的結(jié)晶輥，并在軋制力的作用下凝固成2-5mm鑄帶。目前薄帶連鑄生產(chǎn)的基本工藝過(guò)程是薄帶連鑄機(jī)(雙輥、單輥、輪帶式)-密閉室-活套-夾送輥-熱軋(單機(jī)架或兩機(jī)架或無(wú))-控冷-卷取。鋼水從鋼包經(jīng)過(guò)長(zhǎng)水口、中間包和浸入式水口進(jìn)入旋轉(zhuǎn)的水冷結(jié)晶輥與側(cè)封板形成的熔池內(nèi)，經(jīng)過(guò)水冷結(jié)晶輥的冷卻形成鑄帶，通過(guò)擺動(dòng)導(dǎo)板、夾送輥將鑄帶送至鑄帶輸送輥道，經(jīng)過(guò)熱軋機(jī)，噴淋冷卻，飛剪直至卷取機(jī)。
雙輥薄帶連鑄工藝中的主要設(shè)備如

圖1所示，一對(duì)水平平行水冷結(jié)晶輥(1，2)，結(jié)晶輥中一個(gè)為固定輥1，一個(gè)是移動(dòng)輥2。電機(jī)通過(guò)減速機(jī)和聯(lián)軸器5帶動(dòng)結(jié)晶輥旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)方向相反。兩個(gè)結(jié)晶輥之間預(yù)設(shè)置輥縫，鋼水從輥縫中經(jīng)過(guò)水冷結(jié)晶輥(1，2)凝固成一定厚度的鑄帶。移動(dòng)輥2通過(guò)的液壓伺服機(jī)構(gòu)4可以任意快速、高精度平移，并通過(guò)位移傳感器8記錄輥縫變化量；固定輥1兩端安裝測(cè)試軋制力的壓力傳感器7。將電機(jī)(6，9)的電壓、電流信號(hào)、壓力傳感器7的軋制力信號(hào)、以及電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)等通過(guò)高速信號(hào)采集系統(tǒng)以及信號(hào)傳輸系統(tǒng)并經(jīng)過(guò)抗干擾處理，輸送到PLC(可編程控制器)中，并在計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、顯示、控制以及報(bào)警等功能。
對(duì)連鑄過(guò)程，無(wú)論是傳統(tǒng)板坯連鑄，還是薄板坯或薄帶連鑄過(guò)程，拉坯阻力即凝固坯殼與結(jié)晶輥(結(jié)晶器)之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力，直接影響到鑄帶凝固和鑄帶的質(zhì)量。拉坯阻力的大小與鑄機(jī)的生產(chǎn)工藝參數(shù)有直接關(guān)系，如拉速、鋼種、結(jié)晶器的表面狀態(tài)等等。與傳統(tǒng)的連鑄過(guò)程相比，薄帶連鑄由于拉速快，鋼水在結(jié)晶輥內(nèi)的凝固時(shí)間很短，只有300ms左右的時(shí)間，鑄帶的表面溫度和結(jié)晶輥的表面溫度都比常規(guī)連鑄要高，使結(jié)晶輥的傳熱量增加。結(jié)晶輥表面溫度增加，增加了坯殼和結(jié)晶器內(nèi)壁的粘著機(jī)會(huì)。又由于缺少了結(jié)晶器振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)和保護(hù)渣的潤(rùn)滑，因此容易產(chǎn)生粘輥。當(dāng)鑄帶局部粘輥發(fā)生時(shí)，會(huì)出現(xiàn)裂紋、鑄帶撕裂等缺陷；當(dāng)粘輥嚴(yán)重時(shí)，即鑄帶粘輥的面積較大，鑄帶粘到輥面會(huì)將結(jié)晶輥包住，造成結(jié)晶輥堵轉(zhuǎn)，使結(jié)晶輥設(shè)備損傷。另外在薄帶連鑄過(guò)程中，結(jié)晶輥和鑄帶都在密閉室內(nèi)，鑄帶的凝固狀態(tài)以及生產(chǎn)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(fā)生率較高的原因之一。
在傳統(tǒng)連鑄過(guò)程中，開(kāi)發(fā)了多種拉坯阻力的監(jiān)測(cè)方法，主要是為了監(jiān)測(cè)坯殼與結(jié)晶器銅板間的摩擦力。這些方法主要有一、負(fù)載元件測(cè)定法(Wolf.M，《現(xiàn)代連鑄理論與實(shí)踐》，中國(guó)金屬學(xué)會(huì)連續(xù)鑄鋼學(xué)會(huì)，1986.P198-207)。該方法是將負(fù)載元件安裝在板坯結(jié)晶器左右兩邊的支撐裝置上，結(jié)晶器可自由懸掛在滾針軸承上，以避免熱膨脹產(chǎn)生的影響。這套系統(tǒng)過(guò)于復(fù)雜，而且操作和維護(hù)都比較麻煩。二、加速度測(cè)量?jī)x(Wolf.M，《現(xiàn)代連鑄理論與實(shí)踐》，中國(guó)金屬學(xué)會(huì)連續(xù)鑄鋼學(xué)會(huì)，1986.P198-207；姚曼，連鑄結(jié)晶器摩擦力在線檢測(cè)技術(shù)及其應(yīng)用基礎(chǔ)研究，博士學(xué)位論文。大連大連理工大學(xué)，1998)。它是一個(gè)以壓電換能器為中心的復(fù)雜電子信息處理系統(tǒng)。它已被廣泛用來(lái)評(píng)價(jià)保護(hù)渣的適用性及其它工藝參數(shù)，實(shí)踐證明該方法的誤報(bào)率高達(dá)40％(姚曼，連鑄結(jié)晶器摩擦力在線檢測(cè)技術(shù)及其應(yīng)用基礎(chǔ)研究，博士學(xué)位論文。大連大連理工大學(xué)，1998)。三、應(yīng)力計(jì)法和測(cè)力計(jì)(M.R，Ozgu etc.，在Burns Harbor2號(hào)板坯連鑄機(jī)上采用測(cè)試的方法評(píng)價(jià)結(jié)晶器保護(hù)渣及其實(shí)踐，第一屆歐洲連鑄會(huì)議譯文集，佛羅倫薩，中國(guó)金屬學(xué)會(huì)連續(xù)鑄鋼學(xué)會(huì)，1991，P40-47；Clemens Miller，連鑄工廠及其機(jī)組的集中監(jiān)控系統(tǒng)，冶金設(shè)備和技術(shù)，1993，P32-42)，即在結(jié)晶器振動(dòng)裝置的振動(dòng)壁或振動(dòng)軸上粘貼電阻應(yīng)變片，以確定拉坯阻力值，該方法存在的問(wèn)題主要是由于測(cè)力元件遠(yuǎn)離結(jié)晶器區(qū)而削弱了其敏感性，而且該方法系統(tǒng)復(fù)雜，難以在生產(chǎn)中推廣使用。
US4892133專利提出了用光原理，通過(guò)光的強(qiáng)度和頻率的變化，來(lái)監(jiān)測(cè)薄帶連鑄中結(jié)晶輥和鑄帶間潤(rùn)滑狀態(tài)；該方法設(shè)備復(fù)雜，需要光源發(fā)生器，以及光線接收裝置及相關(guān)信號(hào)處理系統(tǒng)等。
US4497360專利是在薄帶連鑄生產(chǎn)鋁的過(guò)程中通過(guò)監(jiān)測(cè)扭矩瞬時(shí)變化與平均值的偏差來(lái)調(diào)整生產(chǎn)拉速；當(dāng)偏差為正偏差時(shí)，增加拉速直到偏差減小到允許范圍內(nèi)；當(dāng)偏差為負(fù)偏差時(shí)，降低拉速。與該專利的主要是根據(jù)扭矩的變化來(lái)調(diào)整工藝，將扭矩作為控制參數(shù)。該技術(shù)的主要缺點(diǎn)是扭矩變化靈敏性差，不能作為主要控制參數(shù)。
在當(dāng)前的薄帶連鑄技術(shù)領(lǐng)域中，如何才能有效地對(duì)粘輥進(jìn)行在線預(yù)報(bào)，已經(jīng)成為迫切需要解決的技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種薄帶連鑄粘輥在線預(yù)報(bào)方法，通過(guò)在線時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)晶輥的軋制力、結(jié)晶輥轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)電流強(qiáng)度，對(duì)薄帶連鑄工藝過(guò)程中的粘輥事故進(jìn)行預(yù)報(bào)。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，
一種薄帶連鑄粘輥在線預(yù)報(bào)方法，該方法包含下列步驟澆鑄開(kāi)始后，由壓力傳感器獲取結(jié)晶輥的壓力值并存儲(chǔ)于軋制力寄存器中，采集結(jié)晶輥轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)電流值并將其存儲(chǔ)于電流寄存器中；從軋制力寄存器中讀取每一時(shí)刻的軋制力值，計(jì)算軋制力的變化量，并通過(guò)軋制力/速度控制器控制軋制力穩(wěn)定；如果在單位時(shí)間內(nèi)，即使經(jīng)過(guò)了軋制力/速度控制器的控制，軋制力仍然持續(xù)增加，則在電流比較器中比較電流是否持續(xù)增加，如果持續(xù)增加，而且電流超過(guò)一定的門(mén)檻值，則由粘輥判別裝置發(fā)出粘輥報(bào)警。其中，所述門(mén)檻值的取值范圍根據(jù)電機(jī)的功率、型號(hào)以及鑄機(jī)的結(jié)構(gòu)和負(fù)載確定。
作為本發(fā)明方法的一種優(yōu)選方式，所述壓力傳感器獲取的壓力信號(hào)為結(jié)晶輥中固定輥的壓力信號(hào)。
作為本發(fā)明方法的另一優(yōu)選方式，所述單位時(shí)間的取值范圍為5秒～20秒。
本發(fā)明提供的薄帶連鑄粘輥在線預(yù)報(bào)方法，通過(guò)在線時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)晶輥的軋制力、結(jié)晶輥轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)電流強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了對(duì)薄帶連鑄工藝過(guò)程中粘輥事故的在線預(yù)報(bào)。其精度高，便于操作和觀察，且不需要增加特殊的設(shè)備，易于在生產(chǎn)中推廣使用。減少了粘輥事故的發(fā)生，保護(hù)了設(shè)備的安全，從而降低了生產(chǎn)成本。
以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
圖1為本發(fā)明薄帶連鑄粘輥在線預(yù)報(bào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2為本發(fā)明薄帶連鑄粘輥在線預(yù)報(bào)系統(tǒng)方框3為本發(fā)明薄帶連鑄粘輥在線預(yù)報(bào)方法流程圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明1 固定輥 8 位移傳感器2 移動(dòng)輥 10 機(jī)械設(shè)備部分3 軸承座 11 軋制力寄存器4 液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu) 12 P/V控制器5 聯(lián)軸器 13 電流寄存器6 電機(jī) 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(bào)警裝置30 預(yù)報(bào)部分具體實(shí)施方式
本發(fā)明方法中粘輥預(yù)報(bào)系統(tǒng)如圖2所示，其主要包括三部分第一部分是機(jī)械設(shè)備部分，見(jiàn)圖2中的虛線方框10，主要的設(shè)備是一對(duì)結(jié)晶輥(1，2)、驅(qū)動(dòng)結(jié)晶輥轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)(6，9)以及檢測(cè)軋制力的兩壓力傳感器7。其中固定輥1分別與電機(jī)9和壓力傳感器7相連，所述壓力傳感器7用于獲取澆鑄過(guò)程中結(jié)晶輥和鑄帶之間的軋制力數(shù)值，該部分主要完成該系統(tǒng)的壓力信號(hào)的檢測(cè)以及電機(jī)(6，9)傳動(dòng)功能，并實(shí)現(xiàn)電流信號(hào)的采集；第二部分是電氣控制部分，見(jiàn)圖2中的虛線方框20，該部分主要由連接電機(jī)(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(jī)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，用于存儲(chǔ)所述軋制力數(shù)值；軋制力比較器14，用于比較單位時(shí)間內(nèi)所述軋制力數(shù)值變化；軋制力/速度(P/V)控制器12，通過(guò)改變速度使軋制力穩(wěn)定；電流寄存器13，用于存儲(chǔ)電機(jī)電流數(shù)值，電流比較器15，用于比較電流是否在一定時(shí)間內(nèi)持續(xù)增加。該部分主要完成數(shù)據(jù)的采集、計(jì)算以及處理，主要由PLC(可編程控制器)來(lái)實(shí)現(xiàn)；第三部分是預(yù)報(bào)部分，見(jiàn)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(bào)警裝置17，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示、報(bào)警等功能，該部分在控制室內(nèi)由計(jì)算機(jī)完成。
以上述系統(tǒng)進(jìn)行在線粘輥預(yù)報(bào)，其在線預(yù)報(bào)方法流程圖如圖3所示澆注開(kāi)始(步驟61)后，由壓力傳感器7獲取固定輥1的壓力值(步驟62)并存儲(chǔ)于軋制力寄存器11(步驟63)中，檢測(cè)結(jié)晶輥轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)(6，9)電流信號(hào)(步驟64)值并將其存儲(chǔ)于電流寄存器13(步驟65)中，讀取軋制力寄存器7寄存單元中每一時(shí)刻的軋制力值(步驟66)，計(jì)算軋制力的變化量ΔΔPi＝Pi-Pi-1(步驟67)，其中Pi表示當(dāng)前時(shí)刻軋制力值，Pi-1表示前一時(shí)刻軋制力值。當(dāng)軋制力增加時(shí)，即ΔPi＞0時(shí)，通過(guò)軋制力/速度(P/V)控制器12改變速度來(lái)控制軋制力穩(wěn)定(步驟68)，即P/V控制。如果在Δt時(shí)間范圍內(nèi)，例如5秒～20秒，即使經(jīng)過(guò)了P/V控制，軋制力仍持續(xù)增加，則讀取電流寄存器13寄存單元中該Δt時(shí)間段內(nèi)的電流數(shù)值(步驟70)，比較電流是否該時(shí)間段內(nèi)持續(xù)增加，即在Δt時(shí)間內(nèi)Ii-Ii-1＞0(步驟71)，其中Ii表示當(dāng)前時(shí)刻電流值，Ii-1表示前一時(shí)刻電流值，如果持續(xù)增加，而且電流超過(guò)一定的門(mén)檻值Ia(步驟72)，即Ii-Ii-1＞Ia時(shí)，則由粘輥報(bào)警裝置發(fā)出粘輥報(bào)警(步驟73)。
本發(fā)明的粘輥預(yù)報(bào)的判別是通過(guò)電機(jī)電流值和軋制力值共同變化來(lái)確定。并且當(dāng)軋制力在時(shí)間Δt內(nèi)持續(xù)增加，且此時(shí)電機(jī)電流在Δt也持續(xù)增加，并超過(guò)一定的門(mén)檻值Ia時(shí)，發(fā)出粘輥事故報(bào)警。
本實(shí)施例中，高速信號(hào)采集的顯示系統(tǒng)的采集速度是不低于50ms一次；持續(xù)增加的時(shí)間Δt在5秒～20秒時(shí)間范圍內(nèi)；采集的信號(hào)經(jīng)過(guò)中值濾波和平滑處理；信號(hào)傳輸過(guò)程經(jīng)過(guò)抗干擾處理，主要包括低通濾波、光電隔離、以及屏蔽等措施。
下表為運(yùn)用本發(fā)明方法對(duì)薄帶連鑄粘輥事件進(jìn)行在線預(yù)報(bào)的三個(gè)具體實(shí)施例，其中所述其在線檢測(cè)結(jié)果表明，本發(fā)明方法精度高，便于操作和觀察，減少了粘輥事故的發(fā)生，保護(hù)了設(shè)備的安全，從而降低了生產(chǎn)成本。

本發(fā)明不局限于上述具體實(shí)施方式
，只要在薄帶連鑄粘輥在線預(yù)報(bào)方法中，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)晶輥的軋制力和結(jié)晶輥轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)電流強(qiáng)度對(duì)粘輥事故進(jìn)行預(yù)報(bào)均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種薄帶連鑄粘輥在線預(yù)報(bào)方法，該方法包含下列步驟澆鑄開(kāi)始后，由壓力傳感器獲取結(jié)晶輥的壓力值并存儲(chǔ)于軋制力寄存器中，采集結(jié)晶輥轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)電流值并將其存儲(chǔ)于電流寄存器中；從軋制力寄存器中讀取每一時(shí)刻的軋制力值，計(jì)算軋制力的變化量，并通過(guò)軋制力/速度控制器控制軋制力穩(wěn)定；如果在單位時(shí)間內(nèi)，即使經(jīng)過(guò)了軋制力/速度控制器的控制，軋制力仍然持續(xù)增加，則比較電流是否持續(xù)增加，如果持續(xù)增加，并且電流超過(guò)一定的門(mén)檻值，則由粘輥判別裝置發(fā)出粘輥報(bào)警。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄帶連鑄粘輥在線預(yù)報(bào)方法，其特征在于所述壓力傳感器獲取的壓力信號(hào)為結(jié)晶輥中固定輥的壓力信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的薄帶連鑄粘輥在線預(yù)報(bào)方法，其特征在于結(jié)晶輥的壓力值和結(jié)晶輥轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)電流值的采集的信號(hào)經(jīng)過(guò)中值濾波和平滑處理處理后再存儲(chǔ)于寄存器中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的薄帶連鑄粘輥在線預(yù)報(bào)方法，其特征在于所述單位時(shí)間的取值范圍為5秒～20秒。
全文摘要
一種薄帶連鑄粘輥在線預(yù)報(bào)方法，該方法包含下列步驟澆鑄開(kāi)始后，由壓力傳感器獲取結(jié)晶輥的壓力值并存儲(chǔ)于軋制力寄存器中，采集結(jié)晶輥轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)電流值并將其存儲(chǔ)于電流寄存器中；從軋制力寄存器中讀取每一時(shí)刻的軋制力值，計(jì)算軋制力的變化量，并通過(guò)軋制力/速度控制器控制軋制力穩(wěn)定；如果在單位時(shí)間內(nèi)，即使經(jīng)過(guò)了軋制力/速度控制器的控制，軋制力仍然持續(xù)增加，則在電流比較器中比較電流是否持續(xù)增加，如果持續(xù)增加，而且電流超過(guò)一定的門(mén)檻值，則由粘輥判別裝置發(fā)出粘輥報(bào)警。本發(fā)明方法預(yù)報(bào)精度高，便于操作和觀察，減少了粘輥事故的發(fā)生，保護(hù)了設(shè)備的安全，且不需要增加特殊的設(shè)備，易于在生產(chǎn)中推廣使用。
文檔編號(hào)B22D11/16GK1814377SQ200510023719
公開(kāi)日2006年8月9日 申請(qǐng)日期2005年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月31日
發(fā)明者于艷, 方園, 葉長(zhǎng)宏, 崔健 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司