一种连铸机自动加渣系统技术方案

一种连铸机自动加渣系统，包含空间检测模块

【技术实现步骤摘要】
一种连铸机自动加渣系统


[0001]本专利技术涉及金属铸造
，尤其是涉及一种连铸机自动加渣系统
。

技术介绍

[0002]公知的，连铸保护渣在连铸工艺中起着重要的保护作用，可以有效保护炉渣和铸坯之间的界面，减少氧化反应
、
防止金属氧化和凝固；其中，开始铸造前，首先在连铸机的渣槽中投放一定量的保护渣填料，然后随着连铸过程的开始，填料开始熔解，形成了渣层，之后在连铸的过程中，保护渣不断运行，覆盖在铸坯和炉渣之间，形成一个保护层，最后，为了保持连铸保护渣的性能和稳定性，还需要根据情况补充和调整渣层的成分；传统的补充手段是依靠工人的经验来判断什么时候需要加入保护渣，以及加入的量，但是该方法因为缺少严密的计算，而容易出现加入的保护渣较多或者较少，当加入的保护渣数量少时，容易使渣层变薄，影响铸坯的质量，而过量的保护渣则会出现以下问题：
1、
使渣室堵塞，从而影响钢水流动，并可能引发钢水溢出或喷溅等安全问题；
2、
使钢水中的温度和成分分布不均匀，造成钢水温度异常高或低的区域，导致不良的冷却条件和结晶器结晶不良，进而对连铸坯的质量产生不利影响；
3、
过多的保护渣会增加浇注过程中的阻力，使钢水的流动受到限制；从而导致浇注速度的减慢，延长浇注时间，降低连铸生产效率；中国专利（
CN201310355697.X
）公开了一种连铸机保护渣自动添加装置，通过设置在结晶器上方的布料斗可实现炼钢产线上结晶器保护渣的定时定量自动添加，提高布料的均匀性，减少保护渣的浪费，提高钢坯质量，减轻操作人员的劳动强度，同时整个设备结构更简单，占地面积更小，成本更低；但是由于连铸机中保护渣的状态依然需要依靠人工判断确认，因此，该装置何时加料以及加多少料依然无法精准确定，从而还是会出现在连铸机中加入过量保护渣的问题；另外，中国专利（
CN202111506905.2
）公开的一种基于连铸机加渣机理的渣厚自适应控制方法及装置，通过相应算法向加渣机器人发送特定的控制信号，从而控制加渣机器人能够定量加入保护渣，但是由于采用加渣机器人的成本较高；因此，综上所述，目前市场上需要一种使用成本低，且能够准确判断保护渣添加量的加渣系统
。

技术实现思路

[0003]为了克服
技术介绍
中的不足，本专利技术公开了一种连铸机自动加渣系统
。
[0004]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种连铸机自动加渣系统，包含空间检测模块
、
处理器计算模块和出渣模块；所述空间检测模块用于检测连铸机内保护渣的厚度，所述处理器计算模块能够根据连铸机内的保护渣厚度，计算出需要添加的保护渣数量，所述出渣模块能够向连铸机内准确加入计算出的相应数量的保护渣
。
[0005]优选的，所述空间检测模块由多个激光扫描仪构成，激光扫描仪设置在出渣模块的底部，激光扫描仪的扫描端对应朝向连铸机的渣槽处
。
[0006]优选的，所述处理器计算模块的计算过程为：1）收集包括铸造参数
、
材料特性和生产需求的数据；2）根据收集到的数据以及检测出的保护渣厚度，采用多元回归模型建立数学模型；3）基于建立的数学模型，使用优化算法寻找最优的加渣速度
、
保护渣厚度和渣料密度参数组合；4）在进行参数优化时，设置一定的工艺约束条件；5）处理器根据数学模型在约束条件下运行得出的最终数据，实时控制保护渣的投放量
。
[0007]优选的，所述步骤2）中数学模型的具体公式为：；其中
y
为保护渣厚度，为回归系数，为浇注速度，为渣料流量，为渣料密度，表示误差项，且具体计算回归系数的公式如下：；；；；其中
mean()
表示平均值，
sum()
表示求和
。
[0008]优选的，所述步骤3）中的优化算法采用梯度下降法，其计算过程为：
a.
定义目标函数：目标函数为保护渣厚度，即 ；
b.
初始化参数：选取
、、
和作为参数，并给它们赋予初值，记为
、、
和；
c.
定义损失函数：损失函数是目标函数的平方差，用来衡量模型预测值与真实值之间的差距，损失函数可定义为：；其中
,
是实际保护渣厚度值，
、
和分别是对应的实际浇注速度
、
实际渣料流量和实际渣料密度；
d.
计算梯度：对于每个参数，计算损失函数相对于该参数的梯度；
e.
更新参数：根据梯度下降法的更新规则，使用学习率乘以梯度，得到参数的更新值，且更新公式如下：；；；；其中，表示学习率，决定了参数更新的步长；
f.
重复步骤
d
和步骤
e
，直到达到停止条件：可以设置停止条件，如达到最大迭代次数
、
损失函数的变化小于某个阈值或达到预定的精度要求；
g.
输出最优参数组合：当达到停止条件后，输出最优的
、、
和的组合作为优化结果；
h.
重复步骤
c
和步骤
d
，直到达到停止条件：可以设置停止条件，如达到最大迭代次数
、
目标函数变化小于某个阈值或达到预定的精度要求；
i.
输出最优参数：当达到停止条件后，输出最优的参数值作为优化结果
。
[0009]优选的，所述步骤
d
中梯度计算的具体过程为：；；；；其中，
Σ
表示对所有样本进行求和
。
[0010]优选的，所述出渣模块包含储存箱
、
电磁阀和出渣管，其中储存箱内用于存放保护渣，储存箱的底部设有出料口，出料口通过电磁阀与出渣管对应连通，出渣管对应向渣槽出料
。
[0011]优选的，所述储存箱内设有挡板和振板机构，其中挡板为倾斜设置，挡板的低端与储存箱对应铰接，且挡板的低端与储存箱的出料口相对应，挡板的高端与储存箱的内壁对
应抵触配合，挡板的底部设有弧形的凸台；所述振板机构包含支撑柱
、
电机和凸轮，其中支撑柱安装在储存箱的内底面，支撑柱顶部设有凸轮，以及用于驱动凸轮转动的电机，凸轮的轮面能够与凸台对应抵触
。
[0012]优选的，所述挡板的高端尾面设有延长板，且储存箱的内侧面设有与延长板配合的凹槽
。
[0013]由于采用如上所述的技术方案，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术公开的一种连铸机自动加渣系统，通过处理器计算模块能够根据保护渣厚度来精确计算出需要添加的渣料数量，从而保证后续连铸作业的顺利，以及生产出的铸坯质量；另外，采用结构简单的出渣模块，使得本系统的成本低廉
。
附图说明
[0014]图1为本专利技术的一种结构示意图；图2为出渣模块的结构示意图...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种连铸机自动加渣系统，其特征是：包含空间检测模块（1）
、
处理器计算模块（2）和出渣模块（3）；所述空间检测模块（1）用于检测连铸机内保护渣的厚度，所述处理器计算模块（2）能够根据连铸机内的保护渣厚度，计算出需要添加的保护渣数量，所述出渣模块（3）能够向连铸机内准确加入计算出的相应数量的保护渣
。2.
如权利要求1所述的连铸机自动加渣系统，其特征是：所述空间检测模块（1）由多个激光扫描仪构成，激光扫描仪设置在出渣模块（3）的底部，激光扫描仪的扫描端对应朝向连铸机的渣槽处
。3.
如权利要求1所述的连铸机自动加渣系统，其特征是：所述处理器计算模块（2）的计算过程为：1）收集包括铸造参数
、
材料特性和生产需求的数据；2）根据收集到的数据以及检测出的保护渣厚度，采用多元回归模型建立数学模型；3）基于建立的数学模型，使用优化算法寻找最优的加渣速度
、
保护渣厚度和渣料密度参数组合；4）在进行参数优化时，设置一定的工艺约束条件；5）处理器根据数学模型在约束条件下运行得出的最终数据，实时控制保护渣的投放量
。4.
如权利要求3所述的连铸机自动加渣系统，其特征是：所述步骤2）中数学模型的具体公式为：；其中
y
为保护渣厚度，为回归系数，为浇注速度，为渣料流量，为渣料密度，表示误差项，且具体计算回归系数的公式如下：；；；；其中
mean()
表示平均值，
sum()
表示求和
。5.
如权利要求3所述的连铸机自动加渣系统，其特征是：所述步骤3）中的优化算法采用梯度下降法，其计算过程为：
a.
定义目标函数：目标函数为保护渣厚度，即 ；
b.
初始化参数：选取
、、
和作为参数，并给它们赋予初值，记为
、、
和；
c.
定义损失函数：损失函数是目标函数的平方差，用来衡量模型预测值与真实值之间的差距，损失函数可定义为：；其中
,
是实际保护渣厚度值，
、
和分别是对应的实际浇注速度
、
实际渣料流量和实际渣料密度；
d.
计算梯度：对于每个参数，计算损失函数相对于该参数的梯度；
e.
更新参数：根据梯度下降法的更新规则，使用学习率乘以梯度，得到参数的更新值，且更新公式如下：；；；；其中，表示学习率，决定了参数更新的步长；
f.
重复步骤
d
和步骤
e
，直到达到停止条件：可以设置停止条件，如达到最大迭代次数
、
损失函数的变化小于某个阈值或达到预定的精度要求；
g.
输出最优参数组合：当达到停止条件后，输出最优的
、、
和的组合作为优化结果；
h.
重复步骤
...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟胜辉，翟荣灿，彭锴，杨恒，姚文方，姜腾超，李浩，
申请(专利权)人：洛阳科丰冶金新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：