[发明专利]一种结晶器液面波动的控制方法

摘要

本发明提供一种结晶器液面波动的控制方法，利用原有连铸液面测量系统、通讯控制系统及塞棒控制系统，并增设液面波动分析系统，利用结晶器液面测量系统的液面检测单元将波动数据实时传入到基于谱分析方法的液面波动分析系统中，通过富氏变换手段将各频率分量加以分解，通过谱密度函数来衡量各分量的相对重要性，找出序列中存在的主要频率分量，从而把握序列的周期波动特征，分析出稳态及非稳态浇注条件下对结晶器卷渣产生的主要位置的液面波动频率范围，从而实时监测液面波动，通过控制塞棒来降低拉速，调整保护渣及水口出口角度来减小卷渣发生的可能性，提高连铸坯的内在质量。

主权项

1.一种结晶器液面波动的控制方法，利用液面测量系统、通讯控制系统及塞棒控制系统，其特征在于，增设液面波动分析系统，利用结晶器液面测量系统的液面检测单元将波动数据实时传入到基于谱分析方法的液面波动分析系统中，分析出稳态及非稳态浇注条件下结晶器卷渣产生的液面波动频率范围，从而实时监测液面波动，通过控制塞棒来降低拉速，并通过调整保护渣及水口出口角度来减少卷渣；其具体方法为：（1）、液面测量系统利用液面测量系统的液面检测单元和液面检测校验单元，为液面检测单元选择好的传感器进行钢水液面的检测；每次生产前对液面测量系统进行空量程及满量程校验，在每流的操作台上设立满量程校验与空量程校验2个按键，生产前先对其进行满量程校验；当中包车开到浇铸区，且中包车下降到位后再进行空量程校验，按下按钮保持3秒，以保证液面检测的准确性；（2）、液面波动分析系统液面波动分析系统是基于谱分析方法的计算机应用程序，通过程序换算出卷渣前、中、后期对结晶器卷渣起主要作用驻波的频率范围，得出对卷渣产生影响的主要频率范围；液面波动分析系统通过DP接口与每流液面波动系统PLC连接；液面波动分析系统将液面波动频率输入Oracle数据库，将波动数据与之前输入数据库中数据进行比较，即在数据库中是否存在目前拉速、钢种、保护渣型号及结晶器断面下的主要波动位置及频率范围，如果存在，则通过塞棒控制系统，使其结晶器液面波动避开对卷渣产生影响的频率范围；否则利用谱分析方法，分析出结晶器卷渣的主要位置及主要的波动频率范围，输入到液面波动频率数据库，同时通过塞棒控制系统调整液面波动，使结晶器液面波动避开对卷渣产生影响的频率范围；液面分析系统所应用的谱分析方法如下：谱分析方法就是把时间序列看作互不相关的不同频率分量的叠加，利用富氏变换手段将各频率分量加以分解，通过谱密度函数来衡量各分量的相对重要性，以找出序列中存在的主要频率分量，从而把握序列的周期波动特征；使用图基-汉宁窗谱估计法，把液面波动看作是作互不相关的不同频率分量的叠加，即波动数据是一组时间序列，其具体算法如下：1）计算时间序列的样本自协方差函数和样本自相关函数；，其中，X:测量样本值，即液面波动值；：样本均值；k：测量样本数，即液面波动值个数；，2）对和利用图基-汉宁窗的截尾富氏变换，得到{X(t)}的标准谱密度函数的估计值：（1）（2）其中： 为图基-汉宁滞后窗；式中 M(< n)称为截断点或窗参数，截断的目的是去掉误差随 k 逐渐增大的那些或对估计可能造成的不良影响,它的取值直接影响到谱估计的准确程度，若M太小，则谱密度函数的一些主要特征如某些峰值可能被平滑掉，从而减低谱密度函数的分辨力：若M太大，则谱估计的方差增大，可能出现较多的反复变化，产生一些虚假的峰值；M值取；原则上,(1)或(2)式中的 f (j) 可取[0,1/2]内的任何值,但通常仅在该范围内进行等间隔计算,即取  f (j) = j / 2L , j = 0,1,2, …, L ；为了尽可能反映出谱密度的所有特征，特别是在低频处的变化情况,取 L=n/2, 相当于 f(j) = j / n ； 利用谱分析方法对实验数据进行分析，根据所得到的波形图确定对卷渣发生主要影响的液面波动位置，并推导自相关函数R(k)与傅立叶变换振幅|Ak|之间的关系，以及f(j)与实际频率之间的量化关系，并用公式表示出来，换算出卷渣前、中、后期对液晶器卷渣起主要作用驻波的频率范围，得出对卷渣产生影响的主要频率范围；（3）、通讯控制系统通讯控制系统除液面波动分析系统通过总线与每流液面测量系统及每流塞棒控制系统PLC相连接，此外，还有部分硬接信号线，从液面分析系统PLC到每流塞棒控制系统PLC的信号包括：浇铸启动、允许浇注信号、拉速信号及紧停信号；从塞棒控制系统PLC到每流液面分析系统PLC包括：设备运行、系统正常信号及设备运行、系统非正常信号； （4）、塞棒控制系统电气系统在浇铸过程中不断的把实际液面的位置作为一个模拟量传送到塞棒控制系统中，哪个中包车位于浇铸区，对应的塞棒控制系统就真正接受了液面测量信号，同时参与实际的塞棒自动控制；塞棒控制系统主体设备为塞棒控制变频器，该变频器与液面波动分析系统通过点对点的通讯方式，调整结晶器液面波动过程，塞棒运动幅度范围为 20～25 mm，持续时间为0.75 ～1.75s，停留时间范围为2.25～3.25s。