[发明专利]连铸钢包浇注末期抑制卷渣控制方法和装置

权利要求书

1.一种连铸钢包浇注末期抑制卷渣控制方法，其特征是：包括如下步骤：

(1)采集当前正在浇注的钢种代码和钢包的自身重量，获得钢水的粘度特性和钢包自重；

(2)测量钢包总重量，减去钢包自重后得到钢水净重，根据钢包的形状尺寸，计算出钢包内钢水的实际液位高度；

(3)根据钢水液位高度判断浇注过程是否进入需要进行卷渣控制过程，如果满足条件则进入到下一步骤，否则返回步骤(2)继续测量；

(4)通过钢水流场分布测量装置，测量得到当前钢水涡面尺寸和漩涡高度；

(5)通过钢包滑动水口开度测量装置，测量得到水口开度大小；

(6)通过钢渣检测装置，测量得到当前钢渣含量；

(7)根据钢渣含量判断是否已下渣，如果满足已经下渣的条件则进入步骤(9)破坏漩涡控制过程，否则进入步骤(8)的抑制漩涡型控制过程；

(8)抑制漩涡控制过程，即在出钢口上方刚生成表面凹涡开始到形成贯通漩涡这段时间内的优化控制过程；根据测量到的涡面尺寸、漩涡高度、水口开度大小和钢渣含量的数据，结合钢水粘度特性，通过抑制漩涡优化模型计算出控制量并驱动电磁力制动装置产生与钢流方向相反的扰动力，抑制刚形成的表面凹涡，延迟贯通漩涡的形成，也就延迟了下渣的发生，减少了钢包内的残留钢水；

(9)破坏漩涡控制过程，即在贯通漩涡形成之后的优化控制过程；根据测量到的涡面尺寸、漩涡高度、水口开度大小的数据，结合钢水粘度特性，通过破坏漩涡优化模型计算出滑动水口控制量和电磁作用力，并联合控制滑动水口和驱动电磁力制动装置动作打散或移位已经形成的贯通漩涡并减弱漩涡的吸附力，避免卷渣的发生，使钢渣留在包中而使钢水流出。

2.根据权利要求1所述的连铸钢包浇注末期抑制卷渣控制方法，其特征是：所述抑制漩涡优化模型中的扰动力控制量计算公式如下：

式中：F为当前扰动力控制量；

K为扰动力计算修正系数；

D_v为当前漩涡的涡面直径大小；

H_v为当前漩涡高度大小；

h为当前钢包内钢水液位高度；

O_s为当前滑动水口开度大小；

s为当前流过出水口的钢渣含量；

μ为当前浇注的钢水粘度；

m、n、a、b、c分别为涡面直径、漩涡高度、水口开度、钢渣含量、钢水粘度修正系数。

3.根据权利要求1所述的连铸钢包浇注末期抑制卷渣控制方法，其特征是：所述破坏漩涡优化模型中的滑动水口控制量计算公式如下：

式中：L为滑动水口振荡控制移动幅度；

M为水口控制量计算修正系数；

D_v为当前漩涡的涡面直径大小；

H_v为当前漩涡高度大小；

O_s为当前滑动水口开度大小；

μ为当前浇注的钢水粘度；

i、j、e、f、g分别为涡面直径、漩涡高度、水口开度、水口开度补偿、钢水粘度修正系数。

4.根据权利要求1或3所述的连铸钢包浇注末期抑制卷渣控制方法，其特征是：所述破坏漩涡优化模型中的电磁作用力计算公式如下：

F'＝N·(pD_v+qH_v)·hO_s·rs·tμ

式中：F’为当前电磁作用力控制量；

N为电磁作用力计算修正系数；

D_v为当前漩涡的涡面直径大小；

H_v为当前漩涡高度大小；

O_s为当前滑动水口开度大小；

s为当前流过出水口的钢渣含量；

μ为当前浇注的钢水粘度；

p、q、h、r、t分别为涡面直径、漩涡高度、水口开度、钢渣含量、钢水粘度修正系数。

5.一种连铸钢包浇注末期抑制卷渣控制装置，其特征是：包括：

钢包重量检测器(4)、钢水流场分布检测器(5)、电磁力制动器(6)、钢渣检测器(7)、滑动水口控制器(8)、滑动水口开度检测器(9)、工艺信号接口单元(10)、优化控制模型计算单元(11)；

所述钢包重量检测器(4)是一种测量重量的传感器，安装在钢包(1)回转台上，用于实时测量当前正在浇注的钢包重量，同时将重量值输出到优化模型计算单元(11)；

所述钢水流场分布检测器(5)是一种测量装置，设置在钢包(1)内，用于测量当前钢包内钢水漩涡的形成情况，测量漩涡涡面尺寸和漩涡高度，并将测量结果实时传输到优化控制模型计算单元(11)；

所述电磁力制动器(6)是一种产生电磁力的装置，安装在钢包(1)出钢口附近，用于产生和钢流方向相反的作用力，接受优化控制模型计算单元(11)输出控制；

所述钢渣检测器(7)是一种测量钢渣百分比含量的传感器，安装在滑动水口(2)上方，用于实时测量当前流过滑动水口的钢流中所含钢渣的量，同时将测量结果输出到优化控制模型计算单元(11)；

所述滑动水口控制器(8)是一种驱动滑动水口(2)运动的装置，用于控制滑动水口开和关动作，其接受优化控制模型计算单元(11)输出控制；

所述滑动水口开度检测器(9)是一种测量当前滑动水口开度大小的装置，检测结果也实时输送到优化控制模型计算单元(11)；钢水是通过滑动水口(2)从钢包(1)流到中间包(3)，滑动水口开度的大小就是指钢水流过的通量的大小；

所述工艺信号接口单元(10)是一种信号转换装置，其有二个作用，一是将当前浇注的钢种信号信息转换为代码，二是接收当前浇注钢包的净重量信号，并将这些信息输出给优化控制模型计算单元(11)；

所述优化控制模型计算单元(11)是一种具有数据采集、优化模型计算、控制输出功能的计算机设备，其接收钢包重量检测器(4)、钢水流场分布检测器(5)、钢渣检测器(7)、滑动水口开度检测器(9)、工艺信号接口单元(10)传来的相关信号和数据，通过优化控制模型计算分析，得出相应的优化控制策略并输出到电磁力制动器(6)和滑动水口控制器(8)进行抑制卷渣控制。