CN105014032B - 铸坯切割长度异常监测***及监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种铸坯切割长度异常监测***及监测方法，监测方法包括：切割长度采集模块从各流定尺切割装置中采集和记录各流切下铸坯的检测长度；通过铸坯重量采集模块从各流铸坯称量装置中采集和记录下各流铸坯的检测重量；通过铸坯米重计算模块根据铸坯检测长度和铸坯检测重量自动计算出各流铸坯米重；由长度异常识别模块根据各流铸坯米重数据，进行综合比较运算，识别和推断铸坯实际长度是否存在异常；由长度异常修正模块收到长度异常信号后，自动计算出切割长度修正量；由报警显示模块接收长度异常信号并显示出收到的长度修正量；由定尺切割装置自动对测长传感器传来的实时长度检测值进行修正。本发明可实现在线、自动地监测连铸坯切割长度异常。

Description

铸坯切割长度异常监测***及监测方法

技术领域

本发明涉及一种炼钢连铸生产过程中的监测装置和监测方法，具体说涉及一种在线自动监测连铸坯切割长度异常的监测***及监测方法。

背景技术

在炼钢连铸生产中，从连铸机连续拉铸出来的热态凝固钢流，需要根据后道轧钢工艺的要求，切割成一定规格长度的铸坯，通过热装热送的方式输送到轧钢工序进行轧制。连铸机生产的铸坯在截面规格不变的条件下，长度必须符合轧钢厂的要求，否则就会影响轧钢产品的成材率，增加钢材的浪费，因此，炼钢厂对连铸坯的切割长度精度要求非常严格，通常都在定尺切割装置上配置高精度的测长传感器来在线控制切割长度的精度。

然而现有技术对定尺切割装置切割下来的铸坯长度缺少在线监测的手段，只能通过人工目测抽检比对，这对于连续生产过程中由于定尺切割装置异常所导致的铸坯切割长度异常，很难做到及时有效的发现，往往需要等到铸坯送到轧钢厂进行轧制时才会暴露出来，而此时连铸产线上已经造成大批量的铸坯长度异常，会导致产品成材率大大降低，从而受到很大的损失。

申请号为CN201110341645.8的中国专利公开了“一种铸坯定尺长度切后测量装置”，主要特点是用出坯辊道侧壁上的刻度标尺去人工测量铸坯长度；申请号为CN201020631394.8的中国专利公开了“铸坯长度在线测量装置”，主要特点是用出坯辊道一侧的带挂钩的毫米标尺和测量架来人工测量铸坯长度；这些属于人工测量装置，自动化程度低，作业负荷大，对多流热坯测量时既不方便也不安全。

发明内容

本发明的目的是提供一种铸坯切割长度异常监测***及监测方法，可实现在线、自动地监测连铸坯切割长度异常，克服人工目测抽检劳动强度高、漏检率高的缺点，提高连铸识别铸坯切割长度异常的及时性和有效性，避免铸坯批量长度异常对轧后成材率的影响，为提高成材率、降低生产成本提供保障。

根据本发明一方面提供1.一种铸坯切割长度异常监测***，包括：包括切割长度采集模块、铸坯重量采集模块、铸坯米重计算模块、长度异常识别模块、长度异常修正模块，和报警显示模块；其中，所述切割长度采集模块，与各流定尺切割装置相联接，用于采集和记录各流定尺切割装置切下的铸坯的检测长度，并将各流的铸坯检测长度传送给铸坯米重计算模块和长度异常修正模块；所述铸坯重量采集模块，与各流铸坯称量装置相联接，用于采集和记录各流出坯辊道上的铸坯称量装置所检测到的铸坯重量，并将各流的铸坯检测重量传送给铸坯米重计算模块和长度异常修正模块；所述铸坯米重计算模块，用于计算到达各流出坯辊道上的铸坯的米重数据，并将各流铸坯的米重数据传送到长度异常识别模块和长度异常修正模块；所述长度异常识别模块，用于对收到的各流铸坯的米重数据进行综合比较运算，识别推理出各流切割后的铸坯长度是否存在异常，并将识别结果传送到长度异常修正模块和报警显示模块；所述长度异常修正模块，用于在收到长度异常检出信号后，根据收到的各流铸坯米重、铸坯检测重量、铸坯检测长度数据，自动计算出切割长度修正量，产生的长度修正量一路传送到报警显示模块。

切割长度采集模块与各流的定尺切割装置通过以太网通讯网络相联接，通讯协议为TCP/IP。

铸坯重量采集模块与各流的铸坯称量装置通过以太网通讯网络相联接，通讯协议为TCP/IP。

测长传感器采用与测量辊连接的增量型脉冲编码器。

所述长度异常识别模块包括第一级比较运算单元和第二级比较运算单元。

所述长度异常修正模块包括参考米重运算单元、修正量运算单元和方式选择器。

铸坯米重计算模块包括一个触发器和一个比值运算单元，触发器在收到切割长度采集模块的记长完成信号和铸坯重量采集模块的记重完成信号后，触发比值运算单元计算各流的铸坯米重，并将运算结果包括各流铸坯的米重数据传送到长度异常识别模块和长度异常修正模块。

一种铸坯切割长度异常监测方法，包括以下步骤：

(1)通过切割长度采集模块从各流定尺切割装置中采集和记录下各流切下铸坯的检测长度；

(2)通过铸坯重量采集模块从各流铸坯称量装置中采集和记录下各流到达出坯辊道的铸坯的检测重量；

(3)通过铸坯米重计算模块根据记录下的铸坯检测长度和铸坯检测重量，自动计算出各流出坯辊道上的铸坯米重；

(4)由长度异常识别模块根据各流铸坯米重数据，进行综合比较运算，识别和推断铸坯实际长度是否存在异常，并在识别出异常后，发出长度异常信号；

(5)由长度异常修正模块收到长度异常信号后，根据收到的铸坯米重、检测重量和检测长度数据，自动计算出切割长度修正量；

(6)由报警显示模块收到长度异常信号后，通过声、光、画面变化形式，向值守的操作人员发出长度异常警报，并显示出收到的长度修正量；

(7)由定尺切割装置自动根据收到的切割长度修正量，对测长传感器传来的实时长度检测值进行修正。

步骤1.中的采集和记录铸坯检测长度的过程是:通过定尺切割装置的测长传感器实时检测待切铸坯长度，当检测长度大于等于目标长度时，切割控制器发出切割信号，控制切割机开始切割，同时切割长度采集模块读取一次当时的检测长度，并记录到数据寄存器中，然后切割控制器将检测长度清零，从零开始检测下一根待切铸坯的长度；记录下的铸坯检测长度同各流的目标切割长度基本上是一致的。

步骤2.中的采集和记录铸坯检测重量的过程是:当铸坯到达出坯辊道后，检坯光电管发出信号，使铸坯称量装置的液压升降台提升，称重传感器开始检测坯重，延时一定时间后，称重控制器发出称重完成信号，此时铸坯重量采集模块读取一次当时的铸坯检测重量，并记录到数据寄存器中，然后称重控制器使液压升降台下降回到原位。

步骤3.中的铸坯米重(Dia)的计算公式是：

Dia＝Wia/Lia

其中，Wia-------铸坯检测重量，kg；

Lia-------铸坯检测长度，m；

步骤4.中的长度异常识别是通过对各流铸坯计算米重的异常识别和推断来实现的；通过对计算出的铸坯米重的异常识别和推断，来达到对实际铸坯切割长度异常识别。

步骤4.中的综合比较运算，包括第一级比较运算；第一级比较运算是将各流检测到的铸坯米重同连铸机容许米重数据区间进行比较；容许米重数据区间是在连铸机历史铸坯米重数据统计区间的基础上，加上一定的容许偏差范围而产生的，可以识别和推断出比较明显的米重异常；第一级比较运算用于识别各流铸坯米重异常的逻辑式如下：

Dia<Dmin-ε，或者Dia>Dmin+ε

其中，Dmin——铸坯历史米重统计波动值下限，kg/m；

Dmax——铸坯历史米重统计波动值上限，kg/m；

ε——铸坯米重容许偏差范围，kg/m；

Dia——第i流的铸坯米重，kg/m

步骤4.中的综合比较运算，还包括第二级比较运算；第二级比较运算是在第一级比较运算的基础上，对各流检测到的铸坯米重进行流间偏差计算，获得各流同其它流之间铸坯米重的绝对偏差值；通过将各流同它流之间的铸坯米重偏差值同容许的流间偏差范围依次进行比较，来进一步识别和推断出各流存在的米重异常；第二级比较运算用于计算流间米重偏差的算式如下：

ΔD1-i＝|D1a-Dia|(i表示流号，i≠1)

ΔD2-i＝|D2a-Dia|(i表示流号，i≠2)

…

ΔDn-i＝|Dna-Dia|(i表示流号，i≠n)

其中，n——连铸机的流数；

ΔD1-i——第1流铸坯米重同其它各流铸坯米重的偏差绝对值，kg/m；

ΔD2-i——第2流铸坯米重同其它各流铸坯米重的偏差绝对值，kg/m；

ΔDn-i——第n流铸坯米重同其它各流铸坯米重的偏差绝对值，kg/m；

第二级比较运算用于识别各流铸坯米重异常的逻辑式如下：

ΔD1-i>ΔDmax，或者

ΔD2-i>ΔDmax，或者

…，或者

ΔDn-i>ΔDmax

其中，ΔDmax——容许的流间米重偏差量，kg/m；

第一级比较运算是基于历史米重数据范围的比较运算,用于识别比较明显的米重异常；第二级比较运算采用流间横向比较的方式，以在任意钢种和铸坯截面规格下，实现更高精度的米重异常识别。

步骤5.中的切割长度修正量ΔLi的计算式如下：

ΔLi＝Wia/DM-Lia

其中，ΔLi——第i流长度异常时的切割长度修正量，m；

Wia——第i流铸坯的检测重量，kg；

Lia——第i流铸坯的检测长度，m；

DM——参考铸坯米重，kg/m；是未检出异常的各流米重的平均值。

步骤5.中的切割长度修正具有自动和手动两种选择方式，在选择自动方式时，生成的长度修正量将自动传送给定尺切割装置，用于切割长度的自动修正；在选择手动方式时，生成的长度修正量将仅仅传送给报警显示装置，用于操作人员手动修正的参考。

步骤7.中的对定尺切割装置测长传感器的实时长度检测值修正的计算公式如下：

Licomp＝Liraw+ΔLi

其中，ΔLi——第i流长度异常时的切割长度修正量，m；

Liraw——第i流定尺切割装置未经修正的测长传感器的实时长度检测值，m；

Licomp——第i流定尺切割装置经过修正补偿后的实时长度检测值，m。

本发明提供了一种铸坯切割长度异常监测***及方法，解决了连铸生产线在连续生产过程中切下的铸坯长度无法在线自动地及时有效监测的问题，避免了连铸因批量性铸坯长度不符所导致的轧后成材率降低的后果，有利于降低企业的质量损失和生产成本。

附图说明

图1是本发明一个实施例的铸坯切割长度异常监测***组成结构示意图；

图2是图1实施例中的长度异常识别模块结构示意图；

图3是图1实施例中的长度异常修正模块结构示意图；

图4是本发明的铸坯切割长度异常监测方法流程图。

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。首先需要说明的是，本发明并不限于下述具体实施方式，本领域的技术人员应该从下述实施方式所体现的精神来理解本发明，各技术术语可以基于本发明的精神实质来作最宽泛的理解。在附图中相同的附图标记表示相同的部分。

本发明一个实施例的铸坯切割长度异常监测***，如图1所示，包括：包括切割长度采集模块1、铸坯重量采集模块2、铸坯米重计算模块3、长度异常识别模块4、长度异常修正模块5和报警显示模块6。其中，切割长度采集模块1，与各流定尺切割装置11相联接，用于采集和记录各流定尺切割装置11的切割机11a切下的铸坯13的检测长度，并将各流的铸坯检测长度传送给铸坯米重计算模块3和长度异常修正模块5。铸坯重量采集模块2，与各流铸坯称量装置12相联接，用于采集和记录各流出坯辊道14上的铸坯称量装置11所检测到的铸坯重量，并将各流的铸坯检测重量传送给铸坯米重计算模块3和长度异常修正模块5。铸坯米重计算模块3，用于计算到达各流出坯辊道14上的铸坯的米重数据，并将各流铸坯的米重数据传送到长度异常识别模块4和长度异常修正模块5。长度异常识别模块4，用于对收到的各流铸坯的米重数据进行综合比较运算，识别推理出各流切割后的铸坯长度是否存在异常，并将识别结果传送到长度异常修正模块5和报警显示模块6。长度异常修正模块5，用于在收到长度异常检出信号后，根据收到的各流铸坯米重、铸坯检测重量、铸坯检测长度数据，自动计算出切割长度修正量，产生的长度修正量一路传送到报警显示模块6。

本发明采用上述铸坯切割长度异常监测***进行铸坯切割长度异常监测方法，如图1和图4所示，包括以下步骤：

1.通过切割长度采集模块1从各流定尺切割装置11中采集和记录下各流切下铸坯13的检测长度；

2.通过铸坯重量采集模块2从各流铸坯称量装置12中采集和记录下各流到达出坯辊道14的铸坯的检测重量；

3.由铸坯米重计算模块3根据记录下的铸坯检测长度和铸坯检测重量，自动计算出各流出坯辊道上的铸坯米重；

4.由长度异常识别模块4根据各流铸坯米重数据，进行综合比较运算，识别和推断铸坯实际长度是否存在异常，并在识别出异常后，发出长度异常信号；

5.由长度异常修正模块5收到长度异常信号后，根据收到的铸坯米重、检测重量和检测长度数据，自动计算出切割长度修正量；

6.由报警显示模块6收到长度异常信号后，通过声、光、画面变化形式，向值守的操作人员发出长度异常警报，并显示出收到的长度修正量；以及

7.由定尺切割装置11自动根据收到的切割长度修正量，对测长传感器11b传来的实时长度检测值进行修正。

在步骤1.中的采集和记录铸坯检测长度的过程是:通过定尺切割装置11的测长传感器11b实时检测待切铸坯13的长度，当检测长度大于等于目标长度时，切割控制器(未标示)发出切割信号，控制切割机11a的切割刀11a’开始切割，同时切割长度采集模块1读取一次当时的检测长度，并记录到数据寄存器(未标示)中，然后切割控制器将检测长度清零，从零开始检测下一根待切铸坯的长度；记录下的铸坯检测长度同各流的目标切割长度基本上是一致的。

在步骤2.中的采集和记录铸坯检测重量的过程是:当铸坯到达出坯辊道14后，检坯传感器即光电管12c发出信号，使铸坯称量装置12的液压升降台12a提升，称重传感器12b开始检测坯重，延时一定时间后，称重控制器发出称重完成信号，此时铸坯重量采集模块2读取一次当时的铸坯检测重量，并记录到数据寄存器中，然后称重控制器使液压升降台12a下降回到原位。

在步骤3.中的铸坯米重(Dia)的计算公式是：

Dia＝Wia/Lia

其中，Wia-------铸坯检测重量，kg；

Lia-------铸坯检测长度，m。

在步骤4.中的长度异常识别是通过对各流铸坯计算米重的异常识别和推断来实现的；通过对计算出的铸坯米重的异常识别和推断(逻辑或OR)，来达到对实际铸坯切割长度异常识别；

在步骤4.中的综合比较运算，如图2所示，包括通过长度异常识别模块中的第一级比较单元运算单元4a进行第一级比较运算；第一级比较运算是将各流检测到的铸坯米重同连铸机容许米重数据区间进行比较；容许米重数据区间是在连铸机历史铸坯米重数据统计区间的基础上，加上一定的容许偏差范围而产生的，可以识别和推断出比较明显的米重异常；第一级比较运算用于识别各流铸坯米重异常的逻辑式(逻辑或OR)如下：

Dia<Dmin-ε，或者Dia>Dmin+ε

其中，Dmin——铸坯历史米重统计波动值下限，kg/m；

Dmax——铸坯历史米重统计波动值上限，kg/m；

ε——铸坯米重容许偏差范围，kg/m；

Dia——第i流的铸坯米重，kg/m；

所述步骤4.中的综合比较运算，还包括第二级比较运算；第二级比较运算是在第一级比较运算的基础上，通过第二级比较运算单元4b对各流检测到的铸坯米重进行流间偏差计算，获得各流同其它流之间铸坯米重的绝对偏差值；通过将各流同它流之间的铸坯米重偏差值同容许的流间偏差范围依次进行比较，来进一步识别和推断出各流存在的米重异常；第二级比较运算用于计算流间米重偏差的算式如下：

ΔD1-i＝|D1a-Dia|(i表示流号，i≠1)

ΔD2-i＝|D2a-Dia|(i表示流号，i≠2)

…

ΔDn-i＝|Dna-Dia|(i表示流号，i≠n)

其中，n——连铸机的流数；

ΔD1-i——第1流铸坯米重同其它各流铸坯米重的偏差绝对值，kg/m；

ΔD2-i——第2流铸坯米重同其它各流铸坯米重的偏差绝对值，kg/m；

ΔDn-i——第n流铸坯米重同其它各流铸坯米重的偏差绝对值，kg/m；

第二级比较运算用于识别各流铸坯米重异常的逻辑式(逻辑或OR)如下：

ΔD1-i>ΔDmax，或者

ΔD2-i>ΔDmax，或者

…，或者

ΔDn-i>ΔDmax

其中，ΔDmax——容许的流间米重偏差量，kg/m；

第一级比较运算是基于历史米重数据范围的比较运算,用于识别比较明显的米重异常；第二级比较运算采用流间横向比较的方式，以在任意钢种和铸坯截面规格下，实现更高精度的米重异常识别。

所述步骤5.中的切割长度修正量ΔLi的计算式如下：

ΔLi＝Wia/DM-Lia

其中，ΔLi——第i流长度异常时的切割长度修正量，m；

Wia——第i流铸坯的检测重量，kg；

Lia——第i流铸坯的检测长度，m；

DM——参考铸坯米重，kg/m；是未检出异常的各流米重的平均值；

所述步骤5.中的切割长度修正具有自动和手动两种选择方式，如图3所示，参考米重运算单元5a接收各流铸坯米重和长度异常信号经运算将参考米重输给修正量运算单元5b，同时由修正量运算单元5b同时接收长度异常信号、铸坯检测重量和铸坯检测长度信号经运算后输出长度修正量给方式选择器5c，然后分别输出自动修正量或手动修正量，在选择自动方式时，生成的长度修正量将自动传送给定尺切割装置11，用于切割长度的自动修正；在选择手动方式时，生成的长度修正量将仅仅传送给报警显示装置6，用于操作人员手动修正的参考。

步骤7.中的对定尺切割装置11的测长传感器11b的实时长度检测值修正的计算公式如下：

Licomp＝Liraw+ΔLi

其中，ΔLi——第i流长度异常时的切割长度修正量，m；

Liraw——第i流定尺切割装置未经修正的测长传感器的实时长度检测值，m；

Licomp——第i流定尺切割装置经过修正补偿后的实时长度检测值，m；

以下结合附图对本发明的应用实例作进一步说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。

本应用实例将本发明应用于宝钢大方坯连铸机，连铸机流数为4流，铸坯截面规格：320*425mm，定尺目标长度可以在5～9m之间任选，铸坯切割长度精度要求±30mm。

如图1所示，铸坯切割长度异常监测***包括切割长度采集模块1、铸坯重量采集模块2、铸坯米重计算模块3、长度异常识别模块4、长度异常修正模块5，和报警显示模块6；

切割长度采集模块1，与各流的定尺切割装置11通过以太网通讯网络相联接，通讯协议为TCP/IP；定尺切割装置11位于各流切割区域，包括测长传感器11b、切割机11a和切割控制器；测长传感器11b采用与测量辊连接的增量型脉冲编码器；切割长度采集模块1把各流定尺切割装置11的切割控制器发出切割信号时的检测长度，采集并记录到数据寄存器中，传送给铸坯米重计算模块3和长度异常修正模块5；铸坯重量采集模块2，与各流的铸坯称量装置12通过以太网通讯网络相联接，通讯协议为TCP/IP；铸坯称量装置12位于出坯辊道14上，用于铸坯计重，每流包括4个压头式称重传感器12b、1个双油缸液压升降台12a、1个检坯传感器即检坯光电管12c、和1个称量控制器(未标示)；称重传感器12b的测量范围是4～12t，测量精度为±30kg；铸坯重量采集模块2把各流铸坯称量装置12的称量控制器发出完成称量信号时的铸坯重量，采集并记录到数据寄存器中，传送给铸坯米重计算模块3和长度异常修正模块5；

铸坯米重计算模块3，包括一个触发器和一个比值运算单元(未图示)，触发器在收到切割长度采集模块1的记长完成信号，和铸坯重量采集模块2的记重完成信号后，触发比值运算单元计算各流的铸坯米重(线密度)，并将运算结果，即各流铸坯的米重数据，传送到长度异常识别模块4和长度异常修正模块5；

长度异常识别模块4，如图2所示，包括第一级比较运算单元4a和第二级比较运算单元4b，分别用于对各流的铸坯米重数据进行综合比较运算，识别推断出各流切割后的铸坯长度是否存在异常，并将识别后的结果信号传送到长度异常修正模块5和报警显示模块6；

长度异常修正模块5，如图3所示，包括一个方式选择器5c，一个参考米重运算单元5a、和一个修正量运算单元5b；当收到某个流的长度异常信号后，根据正常流的铸坯米重推算出参考米重，再结合异常流的铸坯检测长度和检测重量，推算出切割长度修正量；方式选择器5c可以选择手动和自动两种修正方式，在手动方式下，产生的长度修正量传送到报警显示模块6，供操作人员手动修正时参考，在自动方式下，长度修正量将同时传送到定尺切割装置11，用于对异常流进行切割长度的自动修正；

报警显示模块6，设置在有人值守的切割操控室内，包括蜂鸣器、指示灯和能显示过程信息画面的显示屏，用于在收到铸坯长度异常信号时，通过声、光、画面变化，触动操作人员对异常做出及时响应处理；同时，将监测到长度异常后的长度修正量在显示屏上显示出来，供操作人员进行长度修正时参考。

以下对采用上述应用实例的铸坯切割长度异常监测***进行监测方法作进一步说明。

如图4所示，铸坯切割长度异常监测方法，包括以下步骤：

(1)切割长度采集模块从各流定尺切割装置中采集和记录下各流切下铸坯的检测长度；

所述步骤1)中的采集和记录铸坯检测长度的过程是，定尺切割装置11的测长传感器11b实时检测待切铸坯长度，当检测长度大于等于目标长度时，切割控制器发出切割信号，控制切割机开始切割，同时切割长度采集模块1读取一次当时的检测长度，并记录到数据寄存器中，然后切割控制器将检测长度清零，从零开始检测下一根待切铸坯的长度；记录下的铸坯检测长度同各流的目标切割长度基本上是一致的；

本实例中，切割长度采集模块1所记录下的各流切下铸坯的检测长度L_ia分别是：

1流：L_1a＝8.660m，同目标切割长度一致，

2流：L_2a＝6.780m，同目标切割长度一致，

3流：L_3a＝8.660m，同目标切割长度一致，

4流：L_4a＝8.660m，同目标切割长度一致；

(2)铸坯重量采集模块2从各流铸坯称量装置12中采集和记录下各流到达出坯辊道14的铸坯的检测重量；

步骤2)中的采集和记录铸坯检测重量的过程是，当铸坯到达出坯辊道14后，检坯光电管12c发出信号，使铸坯称量装置12的液压升降台12a提升，称重传感器12b开始检测坯重，延时一定时间后，称重控制器发出称重完成信号，此时铸坯重量采集模块2读取一次当时的铸坯检测重量，并记录到数据寄存器中，然后称重控制器使液压升降台12a下降回到原位；

本实例中，铸坯重量采集模块2所记录下的各流出坯辊道14上的铸坯检测重量W_ia分别是：

1流：W_1a＝9250kg

2流：W_2a＝7245kg

3流：W_3a＝9102kg

4流：W_4a＝9270kg

(3)铸坯米重计算模块3根据记录下的铸坯检测长度和铸坯检测重量，自动计算出各流出坯辊道14上的铸坯米重；

本实例中，铸坯米重计算模块3所计算出的各流出坯辊道14上的铸坯米重分别是D_ia＝W_ia/L_ia，即：

1流：D_1a＝9250/8.660＝1068kg/m

2流：D_2a＝7245/6.780＝1069kg/m

3流：D_3a＝9102/8.660＝1051kg/m

4流：D_4a＝9270/8.660＝1070kg/m

(4)长度异常识别模块4根据各流铸坯米重数据，进行综合比较运算，识别和推断铸坯实际长度是否存在异常，并在识别出异常后，发出长度异常信号；

步骤4)中的综合比较运算，包括第一级比较运算；第一级比较运算是将各流检测到的铸坯米重D_ia同连铸机容许米重数据区间进行比较；容许米重数据区间是在连铸机历史铸坯米重数据统计区间的基础上，加上一定的容许偏差范围而产生的，可以识别和推断出比较明显的米重异常；第一级比较运算的逻辑式为：

D_ia<D_min-ε，或者D_ia>D_min+ε

本实例中，根据历史统计数据得到的历史米重波动值下限D_min＝980kg/m，历史米重波动值上限D_max＝1075kg/m，铸坯米重容许偏差范围ε＝5kg/m；第一级比较运算用于识别各流铸坯米重异常的逻辑式为：D_ia<975kg/m，或者D_ia>1080kg/m，由于本实例中各流的铸坯米重D_ia均不满足这个条件，故第一级比较运算未能识别出各流的切割长度存在异常；

步骤4)中的综合比较运算，还包括第二级比较运算；第二级比较运算是在第一级比较运算的基础上，对各流检测到的铸坯米重D_ia进行流间偏差计算，获得各流同其它流之间铸坯米重的绝对偏差值；通过将各流同它流之间的铸坯米重偏差值同容许的流间偏差范围依次进行比较，来进一步识别和推断出各流存在的米重异常；第二级比较运算中的流间米重偏差计算如下：

1流和2流的偏差：ΔD_1-2＝|1068-1069|＝1kg/m

1流和3流的偏差：ΔD_1-3＝|1068-1051|＝17kg/m

1流和4流的偏差：ΔD_1-4＝|1068-1070|＝2kg/m

2流和1流的偏差：ΔD_2-1＝|1069-1068|＝1kg/m

2流和3流的偏差：ΔD_2-3＝|1069-1051|＝18kg/m

2流和4流的偏差：ΔD_2-4＝|1069-1070|＝1kg/m

3流和1流的偏差：ΔD_3-1＝|1051-1068|＝17kg/m

3流和2流的偏差：ΔD_3-2＝|1051-1069|＝18kg/m

3流和4流的偏差：ΔD_3-4＝|1051-1070|＝19kg/m

4流和1流的偏差：ΔD_4-1＝|1070-1068|＝2kg/m

4流和2流的偏差：ΔD_4-2＝|1070-1069|＝1kg/m

4流和3流的偏差：ΔD_4-3＝|1070-1051|＝19kg/m

本实例中，第二级比较运算容许的流间米重偏差量ΔD_max＝7kg/m，则用于识别各流铸坯米重异常的逻辑式如下：

ΔD_1-i>7kg/m，或者ΔD_2-i>7kg/m，或者ΔD_3-i>7kg/m，或者ΔD_4-i>7kg/m，

本实例中由于ΔD_3-1＝17kg/m，ΔD_3-2＝18kg/m，ΔD_3-4＝19kg/m，满足ΔD_3-i>7kg/m的条件，因此***识别和推断出3流存在切割长度异常；

(5)长度异常修正模块5收到长度异常信号后，根据收到的铸坯米重、检测重量和检测长度数据，自动计算出切割长度修正量；

本实例中，长度异常修正模块收到3流的长度异常信号后，自动计算出3流的切割长度修正量，其中参考铸坯米重D_M是正常流铸坯米重的平均值，即D_M＝(1068+1069+1070)/3＝1069kg/m，

切割长度修正量ΔL_i为

ΔL_i＝W_ia/D_M-L_ia＝9102/1069-8.660＝-0.146m，表示3流铸坯实际长度偏短，需要进行的修正量是146mm；

本实例中长度修正方式选择了自动方式，生成的长度修正量不仅传送给报警显示模块6显示，还将自动传送给定尺切割装置11；

(6)报警显示模块6收到长度异常信号后，通过声、光、画面变化形式，向值守的操作人员发出长度异常警报，并显示出收到的长度修正量；

本实例中，报警显示模块设置在切割操控室内，收到3流长度异常信号后，通过蜂鸣器鸣叫和指示灯点亮方式报警，显示屏上出现报警信息，使操作人员及时发现了3流的切割长度异常，并进行了及时的检查和修正；同时，报警显示模块将监测到长度异常后的长度修正量在显示屏上显示出来，使操作人员可以在进行长度修正时参考；

(7)定尺切割装置11自动根据收到的切割长度修正量，对测长传感器11b传来的实时长度检测值进行修正。

由于本实例选择了自动修正方式，3流定尺切割装置11自动对测长传感器11b传来的实时长度检测值进行以下修正：

L_icomp＝L_iraw+ΔL_i＝L_iraw+(-0.357)

通过本监测***和监测方法，成功在线自动识别出3流切割长度异常的问题，使定尺切割装置得以及时得到修正，避免了大批量异常对轧后成材率造成的损失。

本发明适用于多流连铸机，技术方案可行，并且可复制和可移植，特别适用于对铸坯切割长度精度要求严格、希望降低长度异常对轧后成材率影响的钢厂，并且本发明能适应不同钢种、规格和长度，具有在同类钢厂连铸机上推广应用的良好前景。

综上所述，本发明提供了一种铸坯切割长度异常监测***及方法，解决了连铸生产线在连续生产过程中切下的铸坯长度无法在线自动地及时有效监测的问题，避免了连铸因批量性铸坯长度不符所导致的轧后成材率降低的后果，有利于降低企业的质量损失和生产成本。本发明可实现在线、自动地监测连铸坯切割长度异常，克服人工目测抽检劳动强度高、漏检率高的缺点，提高连铸识别铸坯切割长度异常的及时性和有效性，避免铸坯批量长度异常对轧后成材率的影响，为提高成材率、降低生产成本提供保障。

应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (12)

1.一种铸坯切割长度异常监测***，其特征在于，包括：包括切割长度采集模块、铸坯重量采集模块、铸坯米重计算模块、长度异常识别模块、长度异常修正模块，和报警显示模块；其中，所述切割长度采集模块，与各流定尺切割装置相联接，用于采集和记录各流定尺切割装置切下的铸坯的检测长度，并将各流的铸坯检测长度传送给铸坯米重计算模块和长度异常修正模块；所述铸坯重量采集模块，与各流铸坯称量装置相联接，用于采集和记录各流出坯辊道上的铸坯称量装置所检测到的铸坯重量，并将各流的铸坯检测重量传送给铸坯米重计算模块和长度异常修正模块；所述铸坯米重计算模块，用于计算到达各流出坯辊道上的铸坯的米重数据，并将各流铸坯的米重数据传送到长度异常识别模块和长度异常修正模块；所述长度异常识别模块，用于对收到的各流铸坯的米重数据进行综合比较运算，识别推理出各流切割后的铸坯长度是否存在异常，并将识别结果传送到长度异常修正模块和报警显示模块；所述长度异常修正模块，用于在收到长度异常检出信号后，根据收到的各流铸坯米重、铸坯检测重量、铸坯检测长度数据，自动计算出切割长度修正量，产生的长度修正量一路传送到报警显示模块。

2.根据权利要求1所述的铸坯切割长度异常监测***，其特征在于，所述切割长度采集模块与各流的定尺切割装置通过以太网通讯网络相联接，通讯协议为TCP/IP；所述铸坯重量采集模块与各流的铸坯称量装置通过以太网通讯网络相联接，通讯协议为TCP/IP；所述定尺切割装置包括测长传感器、切割机和切割控制器，所述测长传感器采用与测量辊连接的增量型脉冲编码器；所述长度异常识别模块包括第一级比较运算单元和第二级比较运算单元；所述长度异常修正模块包括参考米重运算单元、修正量运算单元和方式选择器。

3.根据权利要求1所述的铸坯切割长度异常监测***，其特征在于，所述铸坯米重计算模块包括一个触发器和一个比值运算单元，触发器在收到切割长度采集模块的记长完成信号和铸坯重量采集模块的记重完成信号后，触发比值运算单元计算各流的铸坯米重，并将运算结果包括各流铸坯的米重数据传送到长度异常识别模块和长度异常修正模块。

4.一种铸坯切割长度异常监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)通过切割长度采集模块从各流定尺切割装置中采集和记录下各流切下的铸坯的检测长度；

(2)通过铸坯重量采集模块从各流铸坯称量装置中采集和记录下到达各流出坯辊道的铸坯的检测重量；

(3)通过铸坯米重计算模块根据记录下的铸坯检测长度和铸坯检测重量，自动计算出各流出坯辊道上的铸坯米重；

(4)由长度异常识别模块根据各流铸坯米重数据，进行综合比较运算，识别和推断铸坯实际长度是否存在异常，并在识别出异常后，发出长度异常信号；

(5)由长度异常修正模块收到长度异常信号后，根据收到的铸坯米重、检测重量和检测长度数据，自动计算出切割长度修正量；

(6)由报警显示模块收到长度异常信号后，通过声、光、画面变化形式，向值守的操作人员发出长度异常警报，并显示出收到的长度修正量；

(7)由定尺切割装置自动根据收到的切割长度修正量，对测长传感器传来的实时长度检测值进行修正。

5.根据权利要求4所述的铸坯切割长度异常监测方法，其特征在于，步骤(1)中的采集和记录铸坯检测长度的过程是:通过定尺切割装置的测长传感器实时检测待切铸坯长度，当检测长度大于等于目标长度时，切割控制器发出切割信号，控制切割机开始切割，同时切割长度采集模块读取一次当时的检测长度，并记录到数据寄存器中，然后切割控制器将检测长度清零，从零开始检测下一根待切铸坯的长度；记录下的铸坯检测长度同各流的目标切割长度基本上是一致的。

6.根据权利要求4所述的铸坯切割长度异常监测方法，其特征在于，步骤(2)中的采集和记录铸坯检测重量的过程是:当铸坯到达各流出坯辊道后，检坯光电管发出信号，使铸坯称量装置的液压升降台提升，称重传感器开始检测坯重，延时一定时间后，称重控制器发出称重完成信号，此时铸坯重量采集模块读取一次当时的铸坯检测重量，并记录到数据寄存器中，然后称重控制器使液压升降台下降回到原位。

7.根据权利要求4所述的铸坯切割长度异常监测方法，其特征在于，步骤(3)中的第i流的铸坯米重(Dia)的计算公式是：

Dia＝Wia/Lia

其中，Wia-------第i流铸坯的检测重量，kg；

Lia-------第i流铸坯的检测长度，m。

8.根据权利要求4所述的铸坯切割长度异常监测方法，其特征在于，步骤(4)中的长度异常识别是通过对各流铸坯计算米重的异常识别和推断来实现的；通过对计算出的铸坯米重的异常识别和推断，来达到对实际铸坯切割长度异常识别；步骤(4)中的综合比较运算，包括第一级比较运算；第一级比较运算是将各流检测到的铸坯米重同连铸机容许米重数据区间进行比较；容许米重数据区间是在连铸机历史铸坯米重数据统计区间的基础上，加上一定的容许偏差范围而产生的，可以识别和推断出比较明显的米重异常；第一级比较运算用于识别各流铸坯米重异常的逻辑式如下：

Dia<Dmin-ε，或者Dia>Dmin+ε

其中，Dmin——铸坯历史米重统计波动值下限，kg/m；

Dmax——铸坯历史米重统计波动值上限，kg/m；

ε——铸坯米重容许偏差范围，kg/m；

Dia——第i流的铸坯米重，kg/m。

9.根据权利要求8所述的铸坯切割长度异常监测方法，其特征在于，步骤(4)中的综合比较运算，还包括第二级比较运算；第二级比较运算是在第一级比较运算的基础上，对各流检测到的铸坯米重进行流间偏差计算，获得各流同其它流之间铸坯米重的绝对偏差值；通过将各流同它流之间的铸坯米重偏差值同容许的流间偏差范围依次进行比较，来进一步识别和推断出各流存在的米重异常；第二级比较运算用于计算流间米重偏差的算式如下：

ΔD1-i＝|D1a-Dia|(i表示流号，i≠1)

ΔD2-i＝|D2a-Dia|(i表示流号，i≠2)

…

ΔDn-i＝|Dna-Dia|(i表示流号，i≠n)

其中，n——连铸机的流数；

ΔD1-i——第1流铸坯米重同其它各流铸坯米重的偏差绝对值，kg/m；

ΔD2-i——第2流铸坯米重同其它各流铸坯米重的偏差绝对值，kg/m；

ΔDn-i——第n流铸坯米重同其它各流铸坯米重的偏差绝对值，kg/m；

第二级比较运算用于识别各流铸坯米重异常的逻辑式如下：

ΔD1-i>ΔDmax，或者

ΔD2-i>ΔDmax，或者

…，或者

ΔDn-i>ΔDmax

其中，ΔDmax——容许的流间米重偏差量，kg/m；

第一级比较运算是基于历史米重数据范围的比较运算,用于识别比较明显的米重异常；第二级比较运算采用流间横向比较的方式，以在任意钢种和铸坯截面规格下，实现更高精度的米重异常识别。

10.根据权利要求4所述的铸坯切割长度异常监测方法，其特征在于，步骤(5)中的切割长度修正量ΔLi的计算式如下：

ΔLi＝Wia/DM-Lia

其中，ΔLi——第i流长度异常时的切割长度修正量，m；

Wia——第i流铸坯的检测重量，kg；

Lia——第i流铸坯的检测长度，m；

DM——参考铸坯米重，kg/m；是未检出异常的各流米重的平均值。

11.根据权利要求10所述的铸坯切割长度异常监测方法，其特征在于，所述步骤(5)中的切割长度修正具有自动和手动两种选择方式，在选择自动方式时，生成的长度修正量将自动传送给定尺切割装置，用于切割长度的自动修正；在选择手动方式时，生成的长度修正量将仅仅传送给报警显示装置，用于操作人员手动修正的参考。

12.根据权利要求4所述的铸坯切割长度异常监测方法，其特征在于，步骤(7)中的对定尺切割装置测长传感器的实时长度检测值修正的计算公式如下：

Licomp＝Liraw+ΔLi

其中，ΔLi——第i流长度异常时的切割长度修正量，m；

Liraw——第i流定尺切割装置未经修正的测长传感器的实时长度检测值，m；

Licomp——第i流定尺切割装置经过修正补偿后的实时长度检测值，m。