CN102019393B - 用于连铸机的铸体质量判定方法和装置 - Google Patents

Abstract

提供一种用于连铸机的铸体质量判定方法，其包括：基于连铸过程的过程数以及预先存储的触发公式计算质量事件触发状态；基于所计算出的各个质量事件的触发状态，确定质量事件当前列表；针对任意铸体段，从质量事件当前列表中确定所有对该铸体段产生影响的质量事件；基于所有对该铸体段产生影响的质量事件，将该铸体段划分成多个受不同质量事件集合影响且彼此没有交集的区段；对所划分出的各个区段，获取与其对应的质量事件集合，并且通过查找规则库获得与其对应的缺陷发生率；以及基于所获得的与各区段对应的缺陷发生率，确定所述铸体段的质量判定结果。该方法能够快速准确地对尚处于铸流状态中的铸体的质量进行预判断以实时指导连铸生产工艺。

Description

用于连铸机的铸体质量判定方法和装置

技术领域

本发明涉及冶金领域。具体说，涉及一种用于连铸机的铸体质量判定方法和装置。

背景技术

随着板型、带型、管型钢在钢材消费结构中的比例大幅上升，数量众多的板坯、方坯、圆坯以及薄板坯连铸机不断地投入生产。图1是现代的板坯连铸机的示意图。如图1所示，现代的坯板连铸机10通常包括浇钢设备(例如盛钢水20用的钢包1、对钢水静水压进行控制的中间包2等)、成型设备(例如对钢水进行一次冷却从而形成铸流30a的结晶器3、对铸流30a进行二次冷却时所用的多对铸流驱动支撑辊4等)、以及切割设备(对二次冷却后形成的全部凝固的铸流进行切割从而形成铸坯30b的火焰切割机，简称火切机5等)。

在连铸过程中，钢水20从钢包1和中间包2通过结晶器3的上口3a进入结晶器3，通过结晶器3一次冷却结晶后形成外壳凝固中心为钢液的铸流30a，并从结晶器下口3b拉出。铸流30a从结晶器下口3b拉出后，进行二次冷却，同时在铸流驱动支撑辊列4(注意，图中只示出了一部分支撑辊4)的强迫下通过一条固定的通道。铸流30a在通过铸流驱动支撑辊列4的过程中，依次形成直线段31、弯曲段33、圆弧段35、矫直段37和水平段39。当铸流经二次冷却而内外均凝固了时，由火切机5切割形成铸坯30b。下文中，在需要的时候，将铸流30a和铸坯30b统称为铸体。

在连铸过程中，钢水质量(比如，脱氧情况、碳含量、锰硅比、锰硫比、杂质等)、过程数据(比如，钢水温度、钢水液位、结晶器液位波动、结晶器电磁搅拌、结晶器振动参数、一次冷却和二次冷却参数、拉速、铸坯温度、矫直辊压力等)、以及连铸设备(比如，结晶器和二次冷却装置等)的变化都会对铸流30a的质量产生影响，从而最终使铸坯30b形成缺陷，影响铸坯30b的质量。

连铸机的质量判定***在连铸过程中采集影响铸坯质量的各环节的过程数据，将异常数据对应到铸坯上，利用已建立的专家知识库进行分析处理，并在铸坯定尺切割时，对其质量进行判定，从而对铸坯的流向给出建议。例如，对质量合格的连铸坯，将其直接热送以有效节能；对表面有缺陷的连铸坯，对其离线修磨清理后再加热轧制以减少钢材废品率；对内部缺陷严重的连铸坯，将其直接判废，不再对其进行进一步加工以节省成本。

可以通过质量判定***判定的铸坯质量缺陷包括三类：内部质量缺陷，表面质量缺陷，夹杂。内部质量缺陷包括偏析，疏松缩孔，中心裂纹，三角裂纹；表面质量缺陷包括表面纵裂，表面横裂，网状裂纹，表面夹渣以及气孔。目前阶段主要判定的典型缺陷包括表面纵裂，表面横裂，中心裂纹，中间裂纹等。

国外典型的连铸机质量判定***包括英国钢铁公司的结晶器热监控***(MTM)和奥钢联的计算机辅助质量控制***(CAQC)。MTM利用热电偶监测结晶器铜板的热状况，对采集到的温度信号运用专家知识进行分析，进而估计可能出现的质量缺陷。CAQC通过对比在线冶金数据库中的工艺参数与实际跟踪到的工艺参数来判定实际工艺参数是否符合要求，从而判定切割铸坯的质量等级。这两个***的重点都是判定切割后的铸坯的质量，为铸坯的去向提供指导意见，因此都是事后判定，并未重视铸坯尚为铸流时对铸流质量给出预判定，从而实时指导连铸生产，以降低缺陷铸坯的比率。

发明内容

本发明是为了解决现有技术中存在的上述技术问题而做出，其目的在于提供一种用于连铸机的铸坯质量判定方法和装置，要求能够快速准确地对尚处于铸流状态中的铸体的质量进行预判断，并根据预判断结果实时指导连铸生产工艺，并要求能够对铸坯切割提供优化方案，从而保证生产顺利进行并降低缺陷铸坯的比率。

根据本发明的一个方面，提供一种用于连铸机的铸体质量判定方法，铸体质量判定方法可以包括：对连铸过程的过程数据进行采样；基于所采样到的过程数据以及预先存储的各个质量事件的触发公式，计算各个质量事件的触发状态；基于所计算出的各个质量事件的触发状态，确定对铸体的质量产生影响的当前有效质量事件列表，其中，所述有效质量事件列表中存储对切割前的铸体产生影响的质量事件以及该质量事件产生影响的铸体区段的坐标区间，并且所述有效质量事件列表中的同类质量事件所影响的铸体区间相互之间没有交集；针对所述铸体的任意铸体段，从所述对铸体的质量产生影响的当前有效质量事件列表中确定所有的对该铸体段产生影响的质量事件；基于所确定出的所有对该铸体段产生影响的质量事件，将该铸体段划分成多个彼此没有交集的区段，其中，对于任意所述被划分出的区段，该被划分出的区段的各部分都受相同的质量事件集合影响，并且对该被划分出的区段产生影响的质量事件集合与对另一被划分出的区段产生影响的质量事件集合不同；针对所划分出的各个区段，获取对该区段的质量产生影响的质量事件集合，并且通过查找预先存储的规则库获得与该质量集合对应的缺陷发生率，从而获得与该区段对应的缺陷发生率，其中所述规则库中包含定义了与质量事件集合相对应的铸体缺陷发生率的规则；以及基于所获得的与各区段对应的缺陷发生率，确定所述铸体段的质量判定结果。

优选地，所述确定对铸体的质量产生影响的当前有效质量事件列表的步骤可以包括：针对由所计算出的触发状态表明被触发的每个质量事件，计算该质量事件所影响的铸体区段相对于所述铸体上的一个固定点的起点坐标和终点坐标；以及对于由所计算出的触发状态表明被触发的每一个质量事件，基于该质量事件所影响的铸体区段的坐标，将该铸体区段的坐标区间与先前存储的有效质量事件列表中包含的关于同类质量事件所影响的铸体区段的坐标区间信息进行比较，以确定当前有效质量事件列表，其中如果该质量事件所影响的铸体区段的坐标区间与先前存储的同类质量事件中的一个同类质量事件所影响的铸体区段的坐标区间存在交集，则取该两个铸体区段的坐标区间的并集替代先前存储的有效质量事件列表中的该一个同类质量事件所影响的铸体区段的坐标区间，作为该质量事件和该一个同类质量事件所影响的铸体区段的坐标区间，从而获得当前有效质量事件列表，以及如果该质量事件所影响的铸体区段的坐标区间与先前存储的有效质量事件列表中的同类质量事件中的任何同类质量事件所影响的铸体区段的坐标区间都没有交集，则将该质量事件以及该质量事件所影响的铸体区段的坐标区间添加到先前存储的有效质量事件列表中，从而获得当前有效质量事件列表。

优选地，所述质量判定结果可以是合格、可疑和不合格中之一。

优选地，在探测到火切信号时，可以确定当前预定被切割的铸体段的质量判定结果，并确定未通过火切机切割位的与当前预定被切割的铸体段相邻的另一预定长度的铸体段的质量判定结果，如果当前预定被切割的铸体段的质量判断结果与该另一预定长度的铸体段的质量判断结果不同，则切割所述当前预定被切割的铸坯段。

优选地，在探测到火切信号时，可以确定当前预定被切割的铸体段的质量判定结果，并确定未通过火切机切割位的与当前预定被切割的铸体段相邻的另一预定长度的铸体段的质量判定结果，如果当前预定被切割的铸体段的质量判断结果与该另一预定长度的铸体段的质量判断结果都为不合格，则可以不对该当前预定被切割的铸体段进行切割，并且将该两个铸体段合并为一个铸体段。

根据本发明的另一方面，提供一种用于连铸机的铸体质量判定装置，该铸体质量判定装置可以包括：采样单元，用于对连铸过程的过程数据进行采样；第一计算单元，用于基于所采样到的过程数据以及预先存储的各个质量事件的触发公式，计算各个质量事件的触发状态；第一确定单元，用于基于所计算出的各个质量事件的触发状态，确定对铸体的质量产生影响的当前有效质量事件列表，其中，所述有效质量事件列表中存储对切割前的铸体产生影响的质量事件以及该质量事件产生影响的铸体区段的坐标区间，并且所述有效质量事件列表中的同类质量事件所影响的铸体区间相互之间没有交集；第二确定单元，用于针对所述铸体的任意铸体段，从所述对铸体的质量产生影响的当前有效质量事件列表中确定所有的对该铸体段产生影响的质量事件；划分单元，基于所确定出的所有对该铸体段产生影响的质量事件，将该铸体段划分成多个彼此没有交集的区段，其中，对于任意所述被划分出的区段，该被划分出的区段的各部分都受相同的质量事件集合影响，并且对该被划分出的区段产生影响的质量事件集合与对另一被划分出的区段产生影响的质量事件集合不同；获取单元，用于针对所划分出的各个区段，获取对该区段的质量产生影响的质量事件集合，并且通过查找预先存储的规则库获得与该质量集合对应的缺陷发生率，从而获得与该区段对应的缺陷发生率，其中所述规则库中包含定义了与质量事件集合相对应的铸体缺陷发生率的规则；第三确定单元，用于基于所获得的与各区段对应的缺陷发生率，确定所述铸体段的质量判定结果。

优选地，所述第一确定单元可以包括：第二计算单元，用于针对由所计算出的触发状态表明被触发的每个质量事件，计算该质量事件所影响的铸体区段相对于所述铸体上的一个固定点的起点坐标和终点坐标；以及第四确定单元，用于对于由所计算出的触发状态表明被触发的每一个质量事件，基于该质量事件所影响的铸体区段的坐标，将该铸体区段的坐标区间与先前存储的有效质量事件列表中包含的关于同类质量事件所影响的铸体区段的坐标区间信息进行比较，以确定当前有效质量事件列表，其中如果该质量事件所影响的铸体区段的坐标区间与先前存储的同类质量事件中的一个同类质量事件所影响的铸体区段的坐标区间存在交集，则第四确定单元取该两个铸体区段的坐标区间的并集替代先前存储的有效质量事件列表中的该一个同类质量事件所影响的铸体区段的坐标区间，作为该质量事件和该一个同类质量事件所影响的铸体区段的坐标区间，从而获得当前有效质量事件列表，以及如果该质量事件所影响的铸体区段的坐标区间与先前存储的有效质量事件列表中的同类质量事件中的任何同类质量事件所影响的铸体区段的坐标区间都没有交集，则第四确定单元将该质量事件以及该质量事件所影响的铸体区段的坐标区间添加到先前存储的有效质量事件列表中，从而获得当前有效质量事件列表。

优选地，所述用于连铸机的铸体质量判定装置还可以包括：第五确定单元，用于根据当前预定被切割的铸体段的质量判定结果和相邻的另一预定长度的铸体段的质量判定结果，确定是否切割当前预定被切割的铸体段。在探测到火切信号时，第三确定单元确定当前预定被切割的铸体段的质量判定结果，并确定未通过火切机切割位的与当前预定被切割的铸体段相邻的另一预定长度的铸体段的质量判定结果，如果当前预定被切割的铸体段的质量判断结果与该另一预定长度的铸体段的质量判断结果不同，则第五确定单元确定切割所述当前预定被切割的铸坯段，如果当前预定被切割的铸体段的质量判断结果与该另一预定长度的铸体段的质量判断结果都为不合格，则第五确定单元确定不对该当前预定被切割的铸体段进行切割，并且将该两个铸体段合并为一个铸体段。

优选地，所述的用于连铸机的铸体质量判定装置还可以包括：存储单元，用于存储各个质量事件的触发公式、有效质量事件当前列表以及规则库，其中，所述有效质量事件列表中包含关于质量事件所影响的铸体区段的坐标区间信息，即该铸体区段的起点坐标和终点坐标，所述规则库中包含质量事件集合与铸体缺陷发生率的对应规则。

为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：

图1是现代的板坯连铸机的示意图；

图2是示出了本发明所述的用于连铸机的铸体质量判定步骤的流程图；

图3是示出了本发明的一个示例所述的触发状态的计算过程的流程图；

图4a-4b是示出了本发明所述的对铸体的质量产生影响的质量事件的当前列表的确定方法的示意图；

图5是示出了本发明所述的铸体质量判定方法中根据对任意铸体段产生影响的所有质量事件对该任意铸体段进行划分的方法的示意图；以及

图6是示出了本发明所述的用于连铸机的铸体质量判定装置的方框示意图。

在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。

下面将参照附图来对根据本发明的各个实施例进行详细描述。

为了表述方便起见，在下面的描述中，将从结晶器上口3a到火切机切割位5a的弯曲的铸钢等效地表示成平直的铸钢。将从结晶器上口3a到火切机切割位5a的铸钢称作铸流，铸流在结晶器上口3a处其芯部仍为钢液，而到了火切机切割位5a处已经完全凝固并适宜切割，铸流的长度L对连铸机来说是确定的。将通过了火切机切割位5a的铸钢称作铸坯，不管是否进行了切割。同时假设切割了的铸坯仍然是一块块首尾相接的。另外，为说明方便起见，在需要的时候，将铸流和铸坯统称为铸体。将连铸过程中出现的不利于铸流凝固以及容易影响成型铸坯质量的事件(诸如过程数据的异常)称作质量事件。一个质量事件的特征包括该质量事件的触发属性、定位属性和定性属性。触发属性就是为该质量事件编写的一个触发公式，通过公式解析模块将当前采集到的过程数据值带入触发公式，由计算结果来判断该质量事件的触发状态。定位属性用来确定该质量事件发生时的影响范围，主要包含两个参数，即质量事件偏移量Bias和质量事件影响长度Afflen，其中，质量事件偏移量Bias是指质量事件的影响范围的起点QEB距火切机切割位5a的长度值，而质量事件影响长度Afflen是指所述质量事件的影响范围的终点QEE与起点QEB之间的长度。定性属性用来确定该质量事件会产生的铸流缺陷的缺陷类型和缺陷程度，在本发明中定义了三种缺陷类型，即表面缺陷、内部缺陷和夹杂缺陷，质量事件的定性属性就是指这三种缺陷的发生概率。

图2是示出了根据本发明的用于连铸机的铸体质量判定方法的流程图。

如图2所示，首先，在步骤S210中，通过采样单元对过程数据进行采样，所述过程数据例如为{v，Q_m，m＝1、2、3...}，其中v为拉速，Q_m为其它过程参数(诸如，结晶器振动参数、一次冷却水的流量和水压、二次冷却水的流量和水压、驱动辊的电流、轻压下、铸坯温度等)。此外，优选地，还可以将采集到的过程数据存储在存储单元中，以供将来使用。

在获得过程数据后，在步骤S220中，基于所采样到的过程数据以及预先存储的各个质量事件的触发公式，计算各个质量事件的触发状态。例如，可以如图3所示，在步骤S310，先设置质量事件触发公式指针P＝1，该指针P＝1指向预存的质量事件触发公式序列{fn，n＝1、2、3…}中的第一个质量事件触发公式。然后，在步骤S320，将所获得的过程数据代入指针P所指向的质量事件触发公式，计算其触发值。而后，在步骤S330，根据所计算出的触发值，判断相应的质量事件是否被触发。如果判断为所述质量事件被触发，则在步骤S340中记录被触发的质量事件，然后过程进行到步骤S350。如果判断为所述质量事件没有被触发，则过程前进到步骤S350。在步骤S350，判断是否针对所有质量事件完成上述过程。如果针对所有质量事件完成上述过程，则所述过程结束。否则，进行到步骤S360。在S360，将当前的指针P加1，然后，针对该加1后的指针所指向的触发公式重复进行从S320到S350的过程，直到针对所有质量事件完成触发状态计算为止。在替换实例中，也可以不采用上述过程，而是将所采样到的过程数据同时代入到所有触发公式中进行计算，从而得到针对所有质量事件的触发状态。

在计算出各个质量事件的触发状态后，在步骤S230中，基于所计算出的各个质量事件的触发状态，确定对铸体的质量产生影响的当前有效质量事件列表，所述有效质量事件列表中存储对切割前的铸体产生影响的质量事件以及该质量事件产生影响的铸体区段的坐标区间，并且所述有效质量事件列表中的同类质量事件所影响的铸体区间相互之间没有交集。为此，首先针对所计算出的由触发状态表明被触发的每个质量事件，计算该质量事件所影响的铸体区段相对于所述铸体上的一个固定点的起点坐标和终点坐标。

关于起点坐标和终点坐标的计算过程可以例如如下所述。在下面的示例中，设从t＝0时刻开始对过程数据(例如，拉速、二次冷却水的流量和水压、驱动辊的电流、轻压下等)进行采样，采样周期为T(例如，T＝1秒)。对铸体的长度进行累加，并将铸体的累计长度(即从结晶器上口3a算起的铸体的长度OA)存储起来。铸体的累计长度可以通过铸流编码器读数或通过拉速对时间的积分来获得，在本发明中是通过拉速对时间的积分来获得的。

假设所述固定点例如是从结晶器拉出的铸体的头端。当计算出发生了质量事件QE时，根据预存的质量事件特征，可以获得质量事件QE的事件偏移量Bias和事件影响长度Afflen。然后，计算质量事件QE所影响的铸流的起点和终点相对于铸体头端A的距离(下面分别称为起点坐标和终点坐标)。质量事件QE所影响的铸流的起点坐标和终点坐标分别用公式OA-L+Bias和OA-L+Bias+Afflen来计算。

然后，对于由所计算出的触发状态表明被触发的每一个质量事件，基于该质量事件所影响的铸体区段的坐标，将该铸体区段的坐标区间与先前存储的有效质量事件列表中包含的关于同类质量事件所影响的铸体区段的坐标区间信息进行比较，以确定当前有效质量事件列表，其中如果该质量事件所影响的铸体区段的坐标区间与先前存储的同类质量事件中的一个同类质量事件所影响的铸体区段的坐标区间存在交集，则取该两个铸体区段的坐标区间的并集替代先前存储的有效质量事件列表中的该一个同类质量事件所影响的铸体区段的坐标区间，作为该质量事件和该一个同类质量事件所影响的铸体区段的坐标区间，从而获得当前有效质量事件列表，以及如果该质量事件所影响的铸体区段的坐标区间与先前存储的有效质量事件列表中的同类质量事件中的任何同类质量事件所影响的铸体区段的坐标区间都没有交集，则将该质量事件以及该质量事件所影响的铸体区段的坐标区间添加到先前存储的有效质量事件列表中，从而获得当前有效质量事件列表。关于上述基于所计算出的各个质量事件的触发状态，确定对铸体的质量产生影响的当前有效质量事件列表的过程，在本申请人同时提交的代理机构案卷号为PA101247NNI的申请中给出了具体描述，在此将该申请的内容全文引入。

具体地说，图4a-4b示出了本发明所述的对铸体的质量产生影响的当前有效质量事件列表的确定方法。在下面的描述中，将质量事件记为“质量事件类型[该质量事件所影响的铸体区段的起点坐标，该质量事件所影响的铸体区段的终点坐标]”。在有效质量事件列表中记录质量事件的类型标号id、该质量事件所影响的铸流的坐标区间，即起点坐标和终点坐标。

如图4a所示，设质量事件QE1[G，H]发生时，有效质量事件列表中包括预先存储的质量事件QE1[C，D]和QE1[E，F]，它们是同类质量事件，其中，质量事件QE1[G，H]与质量事件QE1[C，D]所影响的铸体区段的坐标区间[G，H]与[C，D]没有交集，而质量事件QE1[G，H]与质量事件QE1[E，F]所影响的铸体区段的坐标区间[G，H]与[E，F]则存在交集。那么，将质量事件QE1[G，H]与质量事件QE1[E，F]合并成QE1[E，H]，替代先前存储的质量事件QE[E，F]。由于质量事件QE1[G，H]与质量事件QE1[C，D]所影响的铸体区段的坐标区间[G，H]与[C，D]没有交集，因此，质量事件QE1[C，D]仍保留在有效质量事件列表中，这样就获得当前有效质量事件列表，其中包含质量事件QE1[E，H]和QE1[C，D]。该当前有效质量事件列表中的同类质量事件所影响的铸体区间相互之间没有交集。

又如图4b所示，设质量事件QE1[G，H]发生时，有效质量事件列表中包括预先存储的质量事件QE1[C，D]和QE2[I，J]，QE1[C，D]和QE2[I，J]是不同类质量事件。其中，质量事件QE1[G，H]与质量事件QE1[C，D]所影响的铸体区段的坐标区间[G，H]与[C，D]没有交集，因此，将质量事件QE1[G，H]添加到有效质量事件列表中，同时，质量事件QE1[C，D]仍保留在有效质量事件列表中。此时，由于质量事件QE1[G，H]和QE2[I，J]是不同类质量事件，所以，不管它们所影响的铸体区段的坐标区间是否有交集(在图2b中，两者有交集)，质量事件QE2[I，J]仍保留在有效质量事件列表中。这样就获得当前有效质量事件列表，其中包含质量事件QE1[C，D]、QE1[G，H]和QE2[I，J]。该有效质量事件当前列表中的同类质量事件所影响的铸体区间相互之间没有交集。应该注意，在这种情况下，不同类的质量事件QE1[G，H]和QE2[I，J]分别所影响的铸体区段的坐标区间[G，H]和[I，J]的交集[G，J]所对应的铸体区段受到了质量事件QE1和QE2的共同影响，因此将之称受到质量事件集合{QE1，QE2}的影响。

在确定了对铸体的质量产生影响的当前有效质量事件列表之后，在图2所示的步骤S240中，针对所述铸体的任意铸体段，从所述对铸体的质量产生影响的当前有效质量事件列表中确定所有的对该铸体段产生影响的质量事件。具体地说，在所述铸体上确定任意的一段铸体段，该铸体段可以是通过火切机之前的一段铸体段，也可以是通过火切机之后的一段铸体段。将该任意铸体段的坐标区间与当前有效质量事件列表中的每个质量事件所影响的铸体区段的坐标区间分别进行比较。如果有效质量事件当前列表中的一个质量事件所影响的铸体区段的坐标区间与该任意铸体段的坐标区间没有交集，则该一个质量事件对该任意铸体段没有影响。如果当前有效质量事件列表中的一个质量事件所影响的铸体区段的坐标区间与该任意铸体段的坐标区间存在交集，则该一个质量事件对该任意铸体段产生了影响。确定当前有效质量事件列表中所有的对该任意铸体段产生影响的质量事件。

接着，在图2所示的步骤S250中，基于所确定出的所有对该铸体段产生影响的质量事件，将该铸体段划分成多个彼此没有交集的区段，其中，对于任意所述被划分出的区段，该被划分出的区段的各部分都受相同的质量事件集合影响，并且对该被划分出的区段产生影响的质量事件集合与对另一被划分出的区段产生影响的质量事件集合不同。下面参考图5来说明这一步骤的具体操作过程。

图5是示出了本发明所述的铸体质量判定方法中根据对任意铸体段产生影响的所有质量事件对该任意铸体段进行划分的方法的示意图。

如图5所示，假设所述任意铸体段的坐标区间为[X，Y]，有效质量事件当前列表中所有对该任意铸体段[X，Y]产生影响的质量事件包括QE1[Q，T]、QE2[R，U]和QE3[S，V]。基于上述对该任意铸体段[X，Y]产生影响的质量事件QE1[Q，T]、QE2[R，U]和QE3[S，V]，将该铸体段[X，Y]划分成彼此没有交集的区段[X，Q]、[Q，R]、[R，S]、[S，T]、[T，U]、和[U，Y]，其中，这些区段中的每个区段的各部分都受相同质量事件集合的影响，并且影响这些区段中的不同的区段的质量事件集合不同。具体说，例如，对区段[X，Q]产生影响的质量事件集合为空集Φ，对区段[Q，R]产生影响的质量事件集合为{QE1}，对区段[R，S]产生影响的质量事件集合为{QE1，QE2}，对区段[S，T]产生影响的质量事件集合为{QE1，QE2，QE3}，对区段[T，U]产生影响的质量事件集合为{QE2，QE3}，以及对区段[U，Y]产生影响的质量事件集合为{QE3}。从上可以看出，上述划分后的任何两个铸体区段所对应的质量事件集合都不相同，并且对上述任意铸体区段内的任何部分产生影响的质量事件集合都相同。

然后，在图2所示的步骤S260中，针对所划分出的各个区段，获取对该区段的质量产生影响的质量事件集合，并且通过查找预先存储的规则库获得与该质量集合对应的缺陷发生率，从而获得与该区段对应的缺陷发生率，其中所述规则库中包含定义了与质量事件集合相对应的铸体缺陷发生率的规则。具体地说，在图5所示的情形中，所述任意铸体段[X，Y]被划分出的区段为[X，Q]、[Q，R]、[R，S]、[S，T]、[T，U]、和[U，Y]，对这些区段产生影响的质量事件集合分别为Φ、{QE1}、{QE1，QE2}、{QE1，QE2，QE3}、{QE2，QE3}和{QE3}。在预先存储的规则库中，对不同的质量事件集合定义了与其相对应的缺陷发生率。其中，对于一些质量事件集合，可以为其定义特定的缺陷发生率，而对于另一些质量事件集合，则通过其它质量事件集合所对应的缺陷发生率来计算其所对应的缺陷发生率。例如，规则库可以定义质量事件集合Φ、{QE1}、{QE2}、{QE3}和{QE1，QE2，QE3}所对应的缺陷发生率分别为0、W₁、W₂、W₃、和W₁₂₃，而定义质量事件集合{QE1，QE2}和{QE2，QE3}的缺陷发生率分别为W₁+W₂和W₂+W₃。于是，所述任意铸体段[X，Y]被划分出的区段[X，Q]、[Q，R]、[R，S]、[S，T]、[T，U]、和[U，Y]的缺陷发生率就分别被定义为0、W1、W₁+W₂、W₁₂₃、W₂+W₃、和W₃。

在获得与所述任意铸体段的被划分出的所述区段相对应的缺陷发生率之后，在图2所示的步骤S270中，基于所获得的与各区段对应的缺陷发生率，确定所述铸体段的质量判定结果。例如，规则库可以定义所述任意铸体段的被划分出的所述区段的缺陷发生率中的最大缺陷发生率为所述任意铸体段的缺陷发生率，并定义当所述任意铸体段的缺陷发生率小于第一阈值时，所述任意铸体段的质量合格，当所述任意铸体段的缺陷发生率大于第一阈值而小于第二阈值时，所述任意铸体段的质量可疑，当所述任意铸体段的缺陷发生率大于第二阈值时，所述任意铸体段的质量不合格。

由于本发明所述的铸体质量判定方法采用了精确(误差不超过1cm)而快速(0.5秒内)的质量事件与铸体段定位方法，因此，可以对尚处于铸流状态中的铸体的质量进行预判断，并根据预判断结果实时指导连铸生产工艺，从而保证生产顺利进行并降低缺陷铸坯的比率。

另外，在一个或多个优选实施例中，根据本发明所述的快速准确的铸体质量判定方法，在探测到火切信号时，可以对铸体切割方案进行优化，以进一步降低缺陷铸坯的比率。具体地说，当探测到火切信号时，根据上述铸体质量判定方法可以确定当前预定被切割的铸体段的质量判定结果，并确定未通过火切机切割位的与当前预定被切割的铸体段相邻的另一预定长度的铸体段的质量判定结果。所述预定长度例如可以是在进行定尺切割时的定尺长度，或者在进行非定尺切割时，可以是任意指定的长度。如果当前预定被切割的铸体段的质量判断结果与所述另一预定长度的铸体段的质量判断结果不同，则切割所述当前预定被切割的铸坯段。如果上述两个铸体段都被判断为合格，则在定尺切割时进行切割，或者在进行非定尺切割时，可以根据需要进行切割或不进行切割。而如果当前预定被切割的铸体段的质量判断结果与该另一预定长度的铸体段的质量判断结果都为不合格，则不对该当前预定被切割的铸体段进行切割，并且将该两个铸体段合并为一个铸体段。例如，在切割时，如果当前预定被切割的铸体段的质量判断结果为合格，而所述另一预定长度的铸体段的质量判断结果为不合格，则进行预定的切割，这样会得到预定的铸坯段，反之亦然。而如果当前预定被切割的铸体段的质量判断结果与所述另一预定长度的铸体段的质量判断结果均为不合格时，则可以将这两段不合格的铸体段合并后切割，这样就可以将具有质量问题的铸体尽可能集中在一块铸坯上，便于集中处理。

如上参照图1到图5描述了本发明所述的用于连铸机的铸体质量判定方法。本发明所述的用于连铸机的铸体质量判定方法可以采用软件实现，也可以采用硬件实现，或采用软件和硬件组合的方式实现。

图6示出了本发明所述的用于连铸机的铸体质量判定装置的方框示意图。

如图6所示，本发明所述的用于连铸机的铸体质量判定装置600包括采样单元610、第一计算单元620、第一确定单元630、第二确定单元640、划分单元650、获取单元660和第三确定单元670。

采样单元610用于对连铸过程的过程数据进行采样。然后，第一计算单元620基于所采样到的过程数据和预先存储的各个质量事件的触发公式，计算各个质量事件的触发状态。

在计算出各个质量事件的触发状态后，第一确定单元630基于所计算出的各个质量事件的触发状态，确定对铸体的质量产生影响的当前有效质量事件列表，其中，所述有效质量事件列表中存储对切割前的铸体产生影响的质量事件以及该质量事件产生影响的铸体区段的坐标区间，并且所述有效质量事件列表中的同类质量事件所影响的铸体区间相互之间没有交集。

针对所述铸体的任意铸体段，第二确定单元640从所述对铸体的质量产生影响的当前有效质量事件列表中确定所有的对该铸体段产生影响的质量事件。划分单元650基于所确定出的所有对该铸体段产生影响的质量事件，将该铸体段划分成多个彼此没有交集的区段，其中，对于任意所述被划分出的区段，该被划分出的区段的各部分都受相同的质量事件集合影响，并且对该被划分出的区段产生影响的质量事件集合与对另一被划分出的区段产生影响的质量事件集合不同。

针对所划分出的各个区段，获取单元660获取对该区段的质量产生影响的质量事件集合，并且通过查找预先存储的规则库获得与该质量集合对应的缺陷发生率，从而获得与该区段对应的缺陷发生率。第三确定单元670基于所获得的与各区段对应的缺陷发生率，确定所述铸体段的质量判定结果。

在一个优选实施例中，第一确定单元630还包括第二计算单元630a和第四确定单元630b。第二计算单元630a针对由所计算出的触发状态表明被触发的每个质量事件，计算该质量事件所影响的铸体区段相对于所述铸体上的一个固定点的起点坐标和终点坐标。第四确定单元630b对于由所计算出的触发状态表明被触发的每一个质量事件，基于该质量事件所影响的铸体区段的坐标，将该铸体区段的坐标区间与先前存储的有效质量事件列表中包含的关于同类质量事件所影响的铸体区段的坐标区间信息进行比较，以确定当前有效质量事件列表，其中，如果该质量事件所影响的铸体区段的坐标区间与先前存储的同类质量事件中的一个同类质量事件所影响的铸体区段的坐标区间存在交集，则第四确定单元630b取该两个铸体区段的坐标区间的并集替代先前存储的有效质量事件列表中的该一个同类质量事件所影响的铸体区段的坐标区间，作为该质量事件和该一个同类质量事件所影响的铸体区段的坐标区间，从而获得当前有效质量事件列表，以及如果该质量事件所影响的铸体区段的坐标区间与先前存储的有效质量事件列表中的同类质量事件中的任何同类质量事件所影响的铸体区段的坐标区间都没有交集，则第四确定单元630b将该质量事件以及该质量事件所影响的铸体区段的坐标区间添加到先前存储的有效质量事件列表中，从而获得当前有效质量事件列表。

在另一个优选实施例中，本发明所述的用于连铸机的铸体质量判定装置600还包括第五确定单元680。在探测到火切信号时，所述第三确定单元670确定当前预定被切割的铸体段的质量判定结果，并确定未通过火切机切割位的与当前预定被切割的铸体段相邻的另一预定长度的铸体段的质量判定结果，第五确定单元680根据当前预定被切割的铸体段的质量判定结果和相邻的另一预定长度的铸体段的质量判定结果，确定是否切割当前预定被切割的铸体段。

如果当前预定被切割的铸体段的质量判断结果与该另一预定长度的铸体段的质量判断结果不同，则第五确定单元680确定切割所述当前预定被切割的铸坯段。如果当前预定被切割的铸体段的质量判断结果与该另一预定长度的铸体段的质量判断结果都为不合格，则第五确定单元680确定不对该当前预定被切割的铸体段进行切割，并且将该两个铸体段合并为一个铸体段。

此外，如果上述两个铸体段都被判断为合格，则在进行定尺切割的情况下，所述第五确定单元680确定对该当前预定被切割的铸体段进行切割，或者在进行非定尺切割的情况下，所述第五确定单元680可以根据需要确定对该当前预定被切割的铸体段进行切割或不进行切割。

此外，优选地，所述铸体质量判定装置600还可以包括存储单元(未示出)，用于存储各个质量事件的触发公式、有效质量事件列表以及规则库。其中，所述有效质量事件列表中包含关于质量事件所影响的铸体区段的坐标区间信息，即该铸体区段的起点坐标和终点坐标。所述规则库中包含质量事件集合与铸体缺陷发生率的对应规则。

采用上述用于连铸机的铸体质量判定方法和装置，可大大降低连铸生产过程中缺陷铸坯的比率。在某钢厂的连铸机上使用该方法和装置后，铸坯缺陷比率由以前的0.12％降低到现在的0.02％，经济效益非常可观。

根据本发明所述的铸体质量判定方法及装置可以用于铸坯质量判定与产品质量诊断***(Quality Estimation System，QES)。

尽管前面公开的内容示出了本发明的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明范围的前提下，可以进行多种改变和修改。这里描述的发明实施例所述的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明的元素可以以个体形式描述或要求，但是也可以设想多个，除非明确限制为单数。

尽管已经结合详细示出并描述的优选实施例公开了本发明，但是本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的用于连铸机的铸体质量判定方法及装置，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

Claims (9)

1.一种用于连铸机的铸体质量判定方法，包括：

对连铸过程的过程数据进行采样；

基于所采样到的过程数据以及预先存储的各个质量事件的触发公式，计算各个质量事件的触发状态；

基于所计算出的各个质量事件的触发状态，确定对铸体的质量产生影响的当前有效质量事件列表，其中，所述有效质量事件列表中存储对切割前的铸体产生影响的质量事件以及该质量事件产生影响的铸体区段的坐标区间，并且所述有效质量事件列表中的同类质量事件所影响的铸体区间相互之间没有交集；

针对所述铸体的任意铸体段，从所述对铸体的质量产生影响的当前有效质量事件列表中确定所有的对该铸体段产生影响的质量事件；

基于所确定出的所有对该铸体段产生影响的质量事件，将该铸体段划分成多个彼此没有交集的区段，其中，对于任意所述被划分出的区段，该被划分出的区段的各部分都受相同的质量事件集合影响，并且对该被划分出的区段产生影响的质量事件集合与对另一被划分出的区段产生影响的质量事件集合不同；

针对所划分出的各个区段，获取对该区段的质量产生影响的质量事件集合，并且通过查找预先存储的规则库获得与该质量集合对应的缺陷发生率，从而获得与该区段对应的缺陷发生率，其中所述规则库中包含定义了与质量事件集合相对应的铸体缺陷发生率的规则；

基于所获得的与各区段对应的缺陷发生率，确定所述铸体段的质量判定结果。

2.根据权利要求1所述的用于连铸机的铸体质量判定方法，其中，所述确定对铸体的质量产生影响的质量事件的当前列表的步骤包括：

针对由所计算出的触发状态表明被触发的每个质量事件，计算该质量事件所影响的铸体区段相对于所述铸体上的一个固定点的起点坐标和终点坐标；以及

对于由所计算出的触发状态表明被触发的每一个质量事件，基于该质量事件所影响的铸体区段的坐标，将该铸体区段的坐标区间与先前存储的有效质量事件列表中包含的关于同类质量事件所影响的铸体区段的坐标区间信息进行比较，以确定当前有效质量事件列表，

其中如果该质量事件所影响的铸体区段的坐标区间与先前存储的同类质量事件中的一个同类质量事件所影响的铸体区段的坐标区间存在交集，则取该两个铸体区段的坐标区间的并集替代先前存储的有效质量事件列表中的该一个同类质量事件所影响的铸体区段的坐标区间，作为该质量事件和该一个同类质量事件所影响的铸体区段的坐标区间，从而获得当前有效质量事件列表，以及如果该质量事件所影响的铸体区段的坐标区间与先前存储的有效质量事件列表中的同类质量事件中的任何同类质量事件所影响的铸体区段的坐标区间都没有交集，则将该质量事件以及该质量事件所影响的铸体区段的坐标区间添加到先前存储的有效质量事件列表中，从而获得当前有效质量事件列表。

3.根据权利要求1所述的用于连铸机的铸体质量判定方法，其中，所述质量判定结果是合格、可疑和不合格中之一。

4.根据权利要求3所述的用于连铸机的铸体质量判定方法，其中，

在探测到火切信号时，确定当前预定被切割的铸体段的质量判定结果，并确定未通过火切机切割位的与当前预定被切割的铸体段相邻的另一预定长度的铸体段的质量判定结果，

如果当前预定被切割的铸体段的质量判断结果与该另一预定长度的铸体段的质量判断结果不同，则切割所述当前预定被切割的铸坯段。

5.根据权利要求4所述的用于连铸机的铸体质量判定方法，其中，

如果当前预定被切割的铸体段的质量判断结果与该另一预定长度的铸体段的质量判断结果都为不合格，则不对该当前预定被切割的铸体段进行切割，并且将该两个铸体段合并为一个铸体段。

6.一种用于连铸机的铸体质量判定装置，包括：

采样单元，用于对连铸过程的过程数据进行采样；

第一计算单元，用于基于所采样到的过程数据以及预先存储的各个质量事件的触发公式，计算各个质量事件的触发状态；

第一确定单元，用于基于所计算出的各个质量事件的触发状态，确定对铸体的质量产生影响的当前有效质量事件列表，其中，所述有效质量事件列表中存储对切割前的铸体产生影响的质量事件以及该质量事件产生影响的铸体区段的坐标区间，并且所述有效质量事件列表中的同类质量事件所影响的铸体区间相互之间没有交集；

第二确定单元，用于针对所述铸体的任意铸体段，从所述对铸体的质量产生影响的当前有效质量事件列表中确定所有的对该铸体段产生影响的质量事件；

划分单元，用于基于所确定出的所有对该铸体段产生影响的质量事件，将该铸体段划分成多个彼此没有交集的区段，其中，对于任意所述被划分出的区段，该被划分出的区段的各部分都受相同的质量事件集合影响，并且对该被划分出的区段产生影响的质量事件集合与对另一被划分出的区段产生影响的质量事件集合不同；

获取单元，用于针对所划分出的各个区段，获取对该区段的质量产生影响的质量事件集合，并且通过查找预先存储的规则库获得与该质量集合对应的缺陷发生率，从而获得与该区段对应的缺陷发生率，其中所述规则库中包含定义了与质量事件集合相对应的铸体缺陷发生率的规则；以及

第三确定单元，用于基于所获得的与各区段对应的缺陷发生率，确定所述铸体段的质量判定结果。

7.根据权利要求6所述的用于连铸机的铸体质量判定装置，其中，所述第一确定单元包括：

第二计算单元，用于针对由所计算出的触发状态表明被触发的每个质量事件，计算该质量事件所影响的铸体区段相对于所述铸体上的一个固定点的起点坐标和终点坐标；以及

第四确定单元，用于对于由所计算出的触发状态表明被触发的每一个质量事件，基于该质量事件所影响的铸体区段的坐标，将该铸体区段的坐标区间与先前存储的有效质量事件列表中包含的关于同类质量事件所影响的铸体区段的坐标区间信息进行比较，以确定当前有效质量事件列表，

其中如果该质量事件所影响的铸体区段的坐标区间与先前存储的同类质量事件中的一个同类质量事件所影响的铸体区段的坐标区间存在交集，则第四确定单元取该两个铸体区段的坐标区间的并集替代先前存储的有效质量事件列表中的该一个同类质量事件所影响的铸体区段的坐标区间，作为该质量事件和该一个同类质量事件所影响的铸体区段的坐标区间，从而获得当前有效质量事件列表，以及

如果该质量事件所影响的铸体区段的坐标区间与先前存储的有效质量事件列表中的同类质量事件中的任何同类质量事件所影响的铸体区段的坐标区间都没有交集，则第四确定单元将该质量事件以及该质量事件所影响的铸体区段的坐标区间添加到先前存储的有效质量事件列表中，从而获得当前有效质量事件列表。

8.根据权利要求6所述的用于连铸机的铸体质量判定装置，其中，在探测到火切信号时，所述第三确定单元确定当前预定被切割的铸体段的质量判定结果，并确定未通过火切机切割位的与当前预定被切割的铸体段相邻的另一预定长度的铸体段的质量判定结果，并且所述铸体质量判定装置还包括：

第五确定单元，用于根据当前预定被切割的铸体段的质量判定结果和相邻的另一预定长度的铸体段的质量判定结果，确定是否切割当前预定被切割的铸体段，

如果当前预定被切割的铸体段的质量判断结果与该另一预定长度的铸体段的质量判断结果不同，则第五确定单元确定切割所述当前预定被切割的铸坯段，以及

如果当前预定被切割的铸体段的质量判断结果与该另一预定长度的铸体段的质量判断结果都为不合格，则第五确定单元确定不对该当前预定被切割的铸体段进行切割，并且将该两个铸体段合并为一个铸体段。

9.根据权利要求6所述的用于连铸机的铸体质量判定装置，还包括：

存储单元，用于存储各个质量事件的触发公式、有效质量事件当前列表以及规则库，其中，所述有效质量事件列表中包含关于质量事件所影响的铸体区段的坐标区间信息，即该铸体区段的起点坐标和终点坐标，所述规则库中包含质量事件集合与铸体缺陷发生率的对应规则。

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