液压振动下连铸结晶器拉坯阻力在线检测方法技术

液压振动下连铸结晶器拉坯阻力在线检测方法，主要包括连铸液压振动步骤、信号采集和处理步骤，其特征在于： ａ） 在结晶器液压振动系统１中的液压缸缸杆１１，或结晶器鞍座１３上安装有位置传感器７； ｂ） 在连铸电气室３液压缸供油泵电机４的回路６中，安装有功率变送器５，或在结晶器液压振动系统１中液压缸１０进油口位置处，安装压力传感器８； ｃ） 位置信号和功率或压力信号，通过信号线传送至计算机检测系统２中的Ａ／Ｄ转换卡； ｄ） 拉坯阻力Ｆ↓［ＭＤＦ］的计算、数据处理和显示均由计算机检测系统２完成，液压缸消耗的功率Ｐ可通过功率变送器５采集得到，或通过压力传感器８及位置传感器７测得的液压缸压力与液压缸振动速度、液压缸活塞的有效面积，三者之积求出功率Ｐ，计算出拉坯时功率绝对值的最大值Ｐ↓［ｍａｘ］，并计算出与Ｐ↓［ｍａｘ］相同时刻下的液压缸振动速度Ｖ↓［ｔ］，将Ｖ↓［ｔ］、Ｐ↓［ｍａｘ］和空振时测得的功率Ｐ↓［０ｍａｘ］代入下面的公式计算得到拉坯阻力： Ｆ↓［ＭＤＦ］＝│Ｐ↓［ｍａｘ］－Ｐ↓［０ｍａｘ］│／Ｖ↓［ｔ］＝ΔＰ↓［ｍａｘ］／Ｖ↓［ｔ］。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到连铸生产过程中，将连铸坯拉出结晶器时所受阻力的在线检测方法，属于材料成形检测领域。
技术介绍
连铸结晶器拉坯阻力是指将连铸坯拉出结晶器所受到的阻力。它的在线检测对在线预报漏钢事故、诊断设备状态、评估保护渣润滑效果和稳定控制铸坯质量有着重要意义。连铸结晶器液压振动技术是近十年来开发的新技术，已呈现出代替机械振动的发展趋势。目前，在基于液压振动装置的连铸拉坯阻力检测领域中，尚无较成熟的在线检测方法，这主要是由于以下几方面的困难造成的a、以往在检测结晶器振动系统的力信号时，常将测力计及应力计安装在结晶器振动系统内，测力计等的安装、维护、调试过程繁琐、周期长；b、连铸生产现场环境恶劣、干扰严重，影响在线检测的准确性。O.Lang等在2000年Steel World第5卷1期发表题目为“VAI’sMoldEXPERT-a mould monitoring system for improved casting performance”的文章，在介绍其结晶器专家系统的同时，有过液压振动下关于结晶器拉坯阻力在线检测技术方面的宣传性介绍，通过检测液压缸压力与位置的反馈值求取拉坯阻力，但其具体方法并未公布。
技术实现思路
由于液压振动系统的液压缸在拉坯和空振状态时消耗的功率之差近似为拉坯阻力消耗的功率，并且根据液压缸消耗的功率易于检测的优点，特提出本专利技术的基本构思通过检测拉坯和空振时液压缸消耗的功率及液压缸振动速度，利用拉坯和空振时二者功率的差值及液压缸的振动速度由计算机计算得到拉坯阻力。本专利技术的目的是要克服现有技术存在的①.传感器的安装和维护过程复杂、周期长，检测要求安全性高，②.恶劣的现场环境影响检测的准确性及实用性的不足，并提供一种易于安装和维护，受环境影响小，检测准确、稳定，数据处理运算量小的，以适应连铸液压振动新技术的发展要求，特提出本专利技术的技术解决方案。，主要包括连铸结晶器液压振动步骤、信号采集和处理步骤，其特征在于在结晶器液压振动系统1中的液压缸缸杆11或结晶器鞍座13上安装有位置传感器7；在连铸电气室3液压缸供油泵电机4的回路6中，安装有功率变送器5，或在结晶器液压振动系统1中液压缸10进油口位置处，安装压力传感器8；位置信号和功率或压力信号，通过信号线传送至计算机检测系统2中的A/D转换卡；拉坯阻力FMDF的计算、数据处理和显示均由计算机检测系统2完成，液压缸消耗的功率P可通过功率变送器5采集得到，或通过压力传感器8及位置传感器7测得的液压缸压力与液压缸振动速度、液压缸活塞的有效面积，三者之积求出功率P，计算出拉坯时功率绝对值的最大值Pmax，并计算出与Pmax相同时刻下的液压缸振动速度Vt，将Vt、Pmax和空振时测得的功率P0max代入下面的公式计算得到拉坯阻力FMDF＝|Pmax-P0max|/Vt＝ΔPmax/Vt。本专利技术的进一步特征在于，Pmax是结晶器内有铸坯拉出时，一个振动周期内功率绝对值的最大值，并用Pmax来表征整个振动周期内液压缸消耗的功率；空振时测得的功率P0max，是结晶器内没有铸坯拉出，即没有拉坯阻力的情况下，所测得的一个振动周期内的空振功率绝对值的最大值；当计算拉坯阻力时，所采用Pmax与P0max，应是相同的振频、相同的振幅和相同的非正弦因数的振动工艺参数。本专利技术所提出的参数，其FMDF为拉坯阻力；P为液压缸消耗的功率；Pmax为拉坯时一个振动周期内功率绝对值的最大值；P0max为空振时一个振动周期内功率绝对值的最大值；ΔPmax为相同振动工艺参数条件下Pmax与P0max两者之差的绝对值，表示由于拉坯阻力的引入而造成的功率消耗；Vt是与Pmax同时刻下的液压缸振动速度。本专利技术所建立的数学模型的依据是理论上，液压缸消耗的功率可表示为如下关系P＝N·Q其中N为液压缸的负载压力(Pa，N/m2)，Q为液压缸的负载流量(m3/s)，同时又存在如下的关系N＝F/A Q＝V·A其中F为液压缸的负载力(N)，A为液压缸活塞的有效面积(m2)，V为液压缸的振动速度(m/s)，因此可得到P＝N·Q＝F·V由于空振时不存在拉坯阻力，即空振时液压缸的负载力不包括拉坯阻力，而拉坯时与空振时的负载力相比较，只是多了结晶器拉坯阻力。因此，在上述公式的基础上，可建立起本专利技术所提出的拉坯阻力与功率、速度之间的计算关系FMDF＝|Pmax-P0max|/Vt＝ΔPmax/Vt高速连铸对结晶器振动波形的要求为I.尽量降低结晶器向上运动的最大速度，II.增大结晶器向下运动速度，确保负滑动量，减少负滑动时间，III.尽量减少加速度及其波动，保证振动平稳。然而传统的机械振动装置由于振幅不能在线调节、振动方式单一，只能实现正弦振动方式等缺点，已不再适合连铸发展的需要。液压振动技术为近年来开发出的结晶器振动新技术，应用液压振动装置，能很好的满足生产中对结晶器振动波形的要求。生产中可根据所浇注的钢种等工艺参数，选择合适的结晶器振动参数来控制结晶器振动波形，以达到降低铸坯与铸坯之间的摩擦阻力，提高铸坯质量的目的。应用本专利技术检测方法，可在不同的结晶器振动参数条件下，在线检测出液压振动下结晶器拉坯阻力。利用检测出的结晶器拉坯阻力，来选择润滑效果良好的保护渣、优化工艺参数，进而降低拉坯阻力，改善铸坯质量；在线监测生产进行的平稳程度，对生产中发生的各种异常事故进行预报，避免漏钢等事故的发生，以降低生产成本，提高经济效益。本专利技术的主要优点是1)检测原理物理意义清晰，采用的数学模型直观、准确，在保证检测准确性的前提下，减少了计算机在线处理数据时的运算量，避免在线检测滞后的发生，保证了在线检测的实时性，2)功率变送器、位置及压力传感器的安装位置远离浇注现场，对生产影响小，同时所受的电磁干扰小，保证了在线检测的准确性，3)传感器的安装及维护方便，实用性强，4)由于计算机检测系统可以显示生产中拉坯阻力和振动曲线的状态，所以，可以预先得知结晶器拉坯阻力异常情况和漏钢事故的发生，进行预报。附图说明本专利技术共设有6幅附图及一个附表。图1是本专利技术系统框图结构示意图，图2是连铸结晶器液压振动系统结构示意图，图3是位置、压力信号和功率信号传输路线框图示意图，图4是非正弦振动方式下板坯连铸机空振功率、拉坯功率、液压缸振动速度随时间变化的曲线图，图5是正弦振动方式下板坯连铸机空振功率、拉坯功率、液压缸振动速度随时间变化的曲线图，图6是非正弦振动方式下小方坯连铸机空振功率、拉坯功率、液压缸振动速度随时间变化的曲线图，表1是本专利技术在不同工艺条件下三个实施例的工艺参数对比及拉坯阻力的检测结果。具体说明如下 图1是本专利技术系统框图结构示意图。包括连铸结晶器液压振动系统1，该系统由液压缸供油泵电机4驱动，位置信号由位置传感器7从结晶器液压振动系统采集，压力信号由压力传感器8从液压振动系统中取出；功率信号由功率变送器5从连铸电气室3中供油泵电机4的回路6中取出，位置、压力或功率信号通过信号线传送至计算机检测系统2，最后由计算机检测系统2完成拉坯阻力的计算与显示。图中，箭头表示信号传递的方向，虚线框表示连铸电气室3。需要指出的是，位置信号是在线检测拉坯阻力时所必须测量的，因此在线检测时必须安装位置传感器7。但由于液压缸消耗的功率既可通过功率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姚曼，王旭东，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：