CN112231885B - 连铸中间包渣量的测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连铸中间包渣量的测量方法，该方法基于连铸中间包渣量的测量装置实现，测量装置包括钢包回转台测压头(4)、钢包重量检测器(5)、钢渣检测器(6)、水口开度检测器(7)、中间包重量检测器(8)、工艺信号接口单元(9)和数据处理计算模块(10)；所述的测量方法包括如下步骤：步骤1：标定覆盖剂造渣密度ρ_C、钢包钢渣密度ρ_g和流入结晶器渣量S_R；步骤2：通过数据处理计算模块(10)计算中间包(3)的总渣量S；步骤3：通过自校正系数E对总渣量S进行偏差校正。本发明能精确测量中间包渣量的测量，为连铸生产提供参考，有利于提高铸坯生产质量。

Description

连铸中间包渣量的测量方法

技术领域

本发明涉及一种连铸生产中渣量的测量方法，尤其涉及一种连铸中间包渣量的测量方法。

背景技术

在连铸生产中，钢水首先由钢包流入中间包，再由中间包将钢水分配到各个结晶器，然后经结晶器凝固结晶并拉铸成铸坯。钢水从钢包流入中间包过程中，随着浇注的进行，钢包内部的钢水液面会逐渐下降，到浇注快结束的时候，包内的钢渣会混着钢水经长水口流入中间包，形成下渣。过量的钢渣不仅会降低钢水的洁净度，影响铸坯质量，甚至导致拉漏事故；而且会加速中间包耐火材料的腐蚀，缩短其使用寿命，增加中间包渣壳重量，影响连铸生产的进行。

在中间包渣量测量方面，现有技术生产中会要求操作工采用三丝测量法来测量中间包渣层厚度，由于操作条件和环境恶劣、操作工劳动强度大等原因，实际中测量的很少，基本依靠人工判断，无法很好掌握中间包钢水纯净度。对于渣量的自动预测目前还没有相关手段。

中国发明专利ZL 201510149593.2公开了一种连铸机中间包渣子的厚度测量方法和装置，其厚度测量方法包括：缠绕步骤，测量步骤和厚度确定步骤。厚度测量装置包括：支撑架、第一金属丝以及第二金属丝；所述支撑架呈杆状，在竖直向下的轴向方向上具有夹持部和***部；在所述***部上缠绕有所述第一金属丝和所述第二金属丝，且所述第一金属丝和所述第二金属丝在所述***部上形成重叠区域。该发明专利集成了三种金属丝的方法和装置来测量中间包渣层厚度，操作简单，测量时间短，该发明实质上是三丝法的改进，但仍然是一种人工测量的方法，测量精度较低。

文献“基于热分析模型与图像处理的中间包渣层厚度测量的研究”公开了一种基于热成像的方法，用于判别中间包钢渣分层情况，从而较精确地测量渣厚的方法。但该方法实施较为复杂，其前端测温棒需要***钢水之中，工作环境恶劣，维护成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种连铸中间包渣量的测量方法，能精确测量中间包渣量的测量，为连铸生产提供参考，有利于提高铸坯生产质量。

本发明是这样实现的：

一种连铸中间包渣量的测量方法，该方法基于连铸中间包渣量的测量装置实现，连铸中间包渣量的测量装置包括安装在钢包回转台上的钢包回转台测压头、与钢包回转台测压头连接的钢包重量检测器、设置在滑动水口上方的钢渣检测器、安装在滑动水口上的水口开度检测器、中间包重量检测器、工艺信号接口单元和数据处理计算模块；钢包重量检测器、钢渣检测器、水口开度检测器、中间包重量检测器和工艺信号接口单元的输出端分别与数据处理计算模块的输入端连接，工艺信号接口单元的输入端外接输入设备，数据处理计算模块的输出端外接显示设备；

所述的测量方法包括如下步骤：

步骤1：标定覆盖剂造渣密度ρ_C、钢包钢渣密度ρ_g和流入结晶器渣量S_R；

步骤2：通过数据处理计算模块计算中间包的总渣量S；

步骤3：通过自校正系数E对总渣量S进行偏差校正。

所述的覆盖剂造渣密度ρ_C的标定方法具体是：

步骤1.11：钢种连铸计划中，浇铸完成后钢水放空，中间包内仅余钢渣，则此时通过中间包重量检测器检测到的中间包重量认为是中间包钢渣重量W_CT；

步骤1.12：在中间包的包盖上开设浇筑孔和若干个烧嘴孔，在中间包进入浇铸位后，通过烧嘴孔投放覆盖剂，钢包长水口***浇铸孔进行浇铸，烧嘴孔和浇铸孔将中间包分为若干个区域；

步骤1.13：计算中间包每个区域的渣层平均厚度h_Li，计算公式如下：

h_Li＝0.5β_iL+h_MINi

其中，i为区域数量，i＝1,2,3,4,5,…,x，L是中间包的宽度；h_MINi是各个区域的最小渣层厚度，β_i是各区域的渣层坡度系数；

步骤1.14：根据渣层平均厚度h_Li计算渣层体积V_CT，中间包3的面积为S_L，计算公式如下：

步骤1.15：计算覆盖剂造渣密度ρ_C，计算公式如下：

所述的渣层坡度系数β_i的取值范围为2％-5％。

所述的流入结晶器渣量S_R的标定方法具体是：

步骤1.21：在一个连铸计划浇铸完毕后，测量结晶器钢渣重量W_Y和结晶器覆盖剂投入重量W_YC，取结晶器钢渣重量W_Y减去结晶器覆盖投入重量W_YC为流入结晶器的钢渣重量；

步骤1.22：计算流入结晶器渣量S_R，计算公式如下：

其中，m为该连铸计划中钢包的更换数量。

所述的步骤2还包括以下分步骤：

步骤2.1：读取初始渣量S₀，初始渣量S₀是同一连铸计划内前一钢包浇铸中产生的渣量；

步骤2.2：读取每袋覆盖剂的重量W_C和当前浇铸计划中投入的覆盖剂袋数n_c，计算覆盖剂造渣量S_C，计算公式如下：

步骤2.3：计算水口钢水流量f；

步骤2.4：计算钢包的下渣量S_P，计算公式如下：

其中，p为钢渣检测器检测到的水口钢渣含量，ρ_g为钢包钢渣密度；

步骤2.5：计算当前钢包产生的渣量S₁，计算公式如下：

S₁＝S_C+S_P-S_R；

步骤2.6：计算连铸计划中中间包内的总渣量S，计算公式如下：

S＝S₀+S₁。

在所述的步骤2.1中，若当前钢包为该连铸计划中第一个浇铸的钢包，则初始渣量S₀为0。

所述的水口钢水流量f的计算方法具体是：

步骤2.3.1：判断中间包的液位控制方式，若中间包的液位为手动控制，则滑动水口的开度固定，并执行步骤2.3.2，若中间包的液位为自动控制，则滑动水口的开度有变化，并执行步骤2.3.4；

步骤2.3.2：在滑动水口开度没有变化的情况下，每当钢包重量W_L下降△W_T时，采样一组钢包的重量时间值，直到z组，即

其中，j＝1,2,…,z-1,z，z>5；使用最小二乘法拟合出钢包重量曲线：

W_L＝α₁T_W ²+α₂T_W+α₃

其中，T_W为稳定浇铸时间，是指从滑动水口的开度固定时刻T₀开始的时间段，α₁，α₂，α₃为常数；

步骤2.3.3：在滑动水口下渣时，计算水口钢水流量f，并转至步骤2.4，计算公式如下：

步骤2.3.4：在滑动水口的开度有变化且拉速拉速f_L不变的情况下，通过中间包重量W_T和下游拉速f_L来计算水口钢水流量f，计算公式如下：

所述的步骤3包括以下分步骤：

步骤3.1：在连铸计划末尾的最后一个钢包钢水浇完之后，把中间包内的钢水完全放空，此时的中间包重量认为是整个浇铸计划产生的总渣重量W_E；

步骤3.2：通过覆盖剂造渣密度ρ_C计算实际渣量S_E，计算公式如下：

其中，ρ_C为覆盖剂造渣密度；

步骤3.3：计算当前第k+1次校正后的自校正系数E_k+1，计算公式如下：

其中，△E为校正步长，△S为开启校正的阈值，k为校正次数。

所述的校正步长△E＜0.1E_k。

所述的开启校正的阈值△S＞0.1S_E。

本发明通过综合计算连铸***的流量状况，利用软测量方法实现中间包渣量的测量，为连铸***操作人员提供较准确的参考，有利于提高铸坯生产质量。

附图说明

图1是连铸中间包渣量的测量装置的原理图；

图2是本发明连铸中间包渣量的测量方法的流程图；

图3是本发明连铸中间包渣量的测量方法中中间包的分区示意图。

图中，1钢包，2滑动水口，3中间包，31烧嘴孔，32浇铸孔，4钢包回转台测压头，5钢包重量检测器，6钢渣检测器，7水口开度检测器，8中间包重量检测器，9工艺信号接口单元，10数据处理计算模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

请参见附图1，一种连铸中间包渣量的测量方法，该方法基于连铸中间包渣量的测量装置实现，连铸中间包渣量的测量装置包括安装在钢包回转台上的钢包回转台测压头4、与钢包回转台测压头4连接的钢包重量检测器5、设置在滑动水口2上方的钢渣检测器6、安装在滑动水口2上的水口开度检测器7、中间包重量检测器8、工艺信号接口单元9和数据处理计算模块10；钢包重量检测器5、钢渣检测器6、水口开度检测器7、中间包重量检测器8和工艺信号接口单元9的输出端分别与数据处理计算模块10的输入端连接，工艺信号接口单元9的输入端外接输入设备，数据处理计算模块10的输出端外接显示设备。钢包重量检测器5是一种测量重量的传感器，通过安装在钢包回转台上的钢包回转台测压头4实时测量当前正在浇注的钢包1的重量，同时将重量值输出到数据处理计算模块10；钢渣检测器6是一种测量钢渣的传感器，用于实时测量当前流过滑动水口2的钢流中所含钢渣的含量，同时将测量结果输出到数据处理计算模块10，优选的，钢渣检测器6可采用现有技术的具有钢渣百分含量测量功能的电磁感应式检测器，测量的钢渣含量数据精确；水口开度检测器7是一种测量当前滑动水口2开度大小的装置，检测结果也实时输送到数据处理计算模块10；中间包重量检测器8是一种测量重量的传感器，通过安装在中间包车上的测压头实时测量当前工作的中间包3的重量，同时将重量值输出到数据处理计算模块10；工艺信号接口单元9是一种信号转换装置，其有二个作用：一是将当前浇注的钢种信号信息转换为代码，二是接收当前浇注钢包1、中间包3的净重量信号以及铸坯拉速信号，并将这些信息输出给数据处理计算模块10；数据处理计算模块10是一种具有数据采集、模型分析计算、结果输出功能的设备，优选的，可采用现有技术的工控机、PLC(可编程逻辑控制器)、DSP(数字信号处理器)等处理单元，其接收由钢包重量检测器5、钢渣检测器6、水口开度检测器7、中间包重量检测器8和工艺信号接口单元9传来的相关信号和数据，综合处理后计算出下渣总量并输出到显示器上。

请参见附图2，所述的测量方法包括如下步骤：

步骤1：标定覆盖剂造渣密度ρ_C、钢包钢渣密度ρ_g和流入结晶器渣量S_R。

所述的覆盖剂造渣密度ρ_C的标定方法具体是：

步骤1.11：取某下渣量较少的钢种连铸计划，待浇铸完成之后，钢水放空，中间包3内仅余钢渣，则此时通过中间包重量检测器8检测到的中间包重量W_T就是中间包钢渣重量W_CT(由于连铸现场中间包重量值在仪器设定时默认是减去中间包自身皮重(即中间包重量W_T)的，所以此时中间包重量W_T即认为是中间包钢渣重量W_CT)。

请参见附图3，步骤1.12：在中间包3的包盖上开设若干个烧嘴孔31，用于中间包3准备阶段烧嘴烘烤用，在中间包3进入浇铸位后，通常利用烧嘴孔31来投放覆盖剂；中间包3的包盖上另外开设有浇铸孔32，以供钢包长水口***进行浇铸，烧嘴孔31和浇铸孔32将中间包3分为若干个区域。烧嘴孔31和浇铸孔32是钢渣进入中间包3的通道，通常也是渣层最厚处。烧嘴孔31的数量视中间包3的大小而定，一般设置2个或4个，请参见附图2，中间包3的包盖上设置四个烧嘴孔31，四个烧嘴孔31对称设置在浇铸孔32的两侧，四个烧嘴孔31和浇铸孔32将中间包3分为五个区域。

步骤1.13：计算中间包3每个区域的渣层平均厚度h_Li，计算公式如下：

h_Li＝0.5β_iL+h_MINi

其中，i为区域数量，i＝1,2,3,4,5,…,x，L是中间包3的宽度；h_MINi是各个区域的最小渣层厚度，通常位于边缘处；β_i是各区域的渣层坡度系数，视各区域渣层分布而定，通常取值在2％-5％。

步骤1.14：根据渣层平均厚度h_Li计算渣层体积V_CT，中间包3的面积为S_L,计算公式如下：

步骤1.15：计算覆盖剂造渣密度ρ_C，计算公式如下：

由于钢渣分成三层，密度有所差别，所以可以用两种方法来标定覆盖剂造渣密度ρ_C。其一是取平均密度，具体方法是待浇铸完成之后，钢水放空，中间包3内仅余钢渣。此时，考虑到中间包3内覆盖剂造渣为钢渣的主要部分，忽略掉钢包下渣，取此时的中间包净重，除以钢渣体积即可得到平均密度即覆盖剂造渣密度。但是要注意的是，此用于标定的浇铸计划需要严格控制钢包下渣，可以取下渣较少的钢种计划，辅以留钢作业流程。其二是取名义密度，考虑到烧结层为钢渣主体，液态层渣密度接近于烧结层，那么可以忽略粉渣层，取烧结层的钢渣样本，测定其密度，即为覆盖剂造渣密度。

在所述的钢包钢渣密度ρ_g的标定时，由于钢包1内钢渣构成比较单一，不需要考虑多种形态的问题，可以在钢包1浇铸完成后，取其倾倒出的钢渣进行标定。需要注意的是，通常来说钢渣中可能混入一定量的残留钢水，所以钢包钢渣密度的标定最好在钢渣中的废钢回收作业完成之后进行。

所述的流入结晶器渣量S_R的标定方法具体是：

步骤1.21：在一个连铸计划浇铸完毕后，测量结晶器钢渣重量W_Y和结晶器覆盖剂投入重量W_YC，取结晶器钢渣重量W_Y减去结晶器覆盖投入重量W_YC为流入结晶器的钢渣重量。

步骤1.22：计算流入结晶器渣量S_R，计算公式如下：

其中，m为该连铸计划中钢包1的更换数量。

步骤2：通过数据处理计算模块10计算中间包3的总渣量S。

步骤2.1：读取初始渣量S₀，初始渣量S₀是同一连铸计划内前一钢包1浇铸中产生的渣量；若当前钢包1为该连铸计划中第一个浇铸的钢包，则初始渣量S₀为0。

步骤2.2：对于覆盖剂造渣量S_C，主要是投放在中间包3中的覆盖剂形成的液态层、烧结层和粉渣层的多层保护渣，其渣量由投入到中间包3的覆盖剂数量决定。通常来说覆盖剂是定量装袋，使用时操作人员或者机器人按袋置入中间包3，那么忽略掉造渣损耗，读取每袋覆盖剂的重量W_C和当前浇铸计划中投入的覆盖剂袋数n_c，计算覆盖剂造渣量S_C，计算公式如下：

步骤2.3：计算水口钢水流量f。

由于钢水的高温导致其流量很难用直接的仪表测量，水口钢水流量f通常有两种计算方法。其一是用机理模型计算，假设在滑动水口2处钢水流出时处于自由落体状态，则水口钢水流量f的计算公式为：

其中：K是滑动水口2的流量系数，O是滑动水口2的开度，ρ_S是钢水密度，d是滑动水口2的直径，g是重力加速度，h是钢包1内钢水液面高度。

当钢水中混有钢渣时，由于钢渣密度远小于钢水，则水口钢水流量f的计算公式为：

该方法物理涵义明确，在***参数稳定的情况下，有比较好的精度。但是生产现场水口的更换，钢包1皮重的漂移都会影响计算精度。

其二是用钢水重量导数来计算。理论上测得了钢包重量W_L对时间求导就可以得到水口钢水流量f，但实际上由于钢包1的称重***称量范围大，工作环境恶劣，精度并不高。同时在浇钢现场的各种干扰因素下数据波动频繁，很难用其来测定下渣时的瞬时流量。但是如果长期多点数据来看，随机噪声相互抵消，其测量值会趋于可靠。本发明采用该计算方法计算水口钢水流量f。所述的水口钢水流量f的计算方法具体是：

步骤2.3.1：判断中间包3的液位控制方式，若中间包3的液位为手动控制(可采用人为干预方式控制)，则滑动水口2的开度固定，并执行步骤2.3.2，若中间包3的液位为自动控制(可采用现有技术的控制设备实现自动化控制)，则滑动水口2的开度有变化，并执行步骤2.3.4。

步骤2.3.2：在滑动水口2开度没有变化的情况下，每当钢包重量W_L下降△W_T时，采样一组钢包1的重量时间值，直到z组，即

其中，j＝1,2,…,z-1,z，。△W_T应该大于钢包回转台秤最小称量单位的10倍，z取值取决于数据处理计算模块10的计算能力，但是z应该大于5。使用最小二乘法可以拟合出钢包重量曲线：

W_L＝α₁T_W ²+α₂T_W+α₃

其中，T_W为稳定浇铸时间，是指从滑动水口2的开度固定时刻T₀开始的时间段。那么可以在T₀时刻之后时间点，进行多次钢包重量的采样，使用曲线拟合的方式求得α₁，α₂，α₃的值。

可以按照时间计算得到当前准确的钢包重量W_L，然后对其求导，可以得到水口钢水流量f。

步骤2.3.3：在滑动水口2下渣时，计算水口钢水流量f，并转至步骤2.4，计算公式如下：

步骤2.3.4：在滑动水口2的开度有变化且拉速拉速f_L不变的情况下，通过中间包重量W_T和下游拉速f_L来计算水口钢水流量f，计算公式如下：

由于中间包3内的液面通常恒定，所以无法像钢包1一样拟合其重量曲线。但是中间包3重量远小于钢包1，所以其虽然也面临恶劣的连铸工况，但是其称重精度要高于钢包1。但通过中间包重量W_T来计算水口钢水流量f时需要假定下游流量即下游拉速没有变化，如果下游拉速发生变化，会影响计算精度。

步骤2.4：对于钢包下渣量S_P，钢包下渣主要是钢包1中被钢水涡流经过滑动水口2卷入中间包3中的钢渣，计算钢包1的下渣量S_P，滑动水口2中出渣的总量即钢包下渣量S_P可以由水口钢渣含量p对时间t进行积分得到，其计算公式如下：

其中，p为钢渣检测器6检测到的水口钢渣含量，ρ_g为钢包钢渣密度。

步骤2.5：当前钢包产生的渣量S₁由覆盖剂造渣S_C和钢包下渣S_P组成，再去掉流入结晶器的渣量S_R，计算当前钢包1产生的渣量S₁，计算公式如下：

S₁＝S_C+S_P-S_R。

流入结晶器的渣量S_R通常是连铸过程中需要避免的情况，但是在实践中又很难完全杜绝下渣。在当前连铸中，中间包下渣出现在两种工况下：其一是钢包1换包开浇，钢流剧烈冲击中间包3液面，把钢渣带入结晶器；其二是中间包3钢水液面过低，中间包3钢水形成漩涡，把钢渣卷入结晶器。连铸过程中，中间包3需要保持一定的液面高度，所以工况二在正常条件下极少出现，可以不予考虑。而工况一则较难避免，可以离线标定换包开浇时结晶器增加的渣量标定S_R。

步骤2.6：在连铸生产中，通常一个连铸计划使用同一个中间包3，同一个连铸计划中所有钢包1浇注流进同一个中间包3中，所以当前中间包3的总渣量S是同一连铸计划中前几个钢包1浇注完毕后留在中间包3内的初始渣量S₀加上当前钢包1产生的渣量S₁。计算该连铸计划中中间包3内的总渣量S，计算公式如下：

S＝S₀+S₁。

步骤3：即使通过离线进行了标定，但是随着时间推移，连铸***工况必然会发生变化。通过自校正系数E对总渣量S进行偏差校正，校正公式如下：

S＝S₀+S₁+E_k

其中，E_k是当前第k次校正后的自校正系数，E的初始值即E₀为0。

实际使用中，滑动水口2的老化，钢包1参数的变化，钢包回转台测压头4变形等因素都会使得利用离线标定数据计算出的流量与实际值之间发生偏差，这种偏差通常会随着使用时间不断增大，最后甚至累计到用户不可接受的程度。所以通过在线自校正来校正偏差是非常必要的，测量装置在使用中需要不断自校正来修正参数，由于连铸生产中工况不断变化，因此本发明测量方法的自校正系数E需要满足一定的条件。自校正系数E的计算方法如下：

步骤3.1：对于一些规格不太高的钢种，为了提高收得率，在连铸计划末尾的最后一个钢包1钢水浇完之后，可以把中间包3内的钢水完全放空，此时的中间包重量可以认为是整个浇铸计划产生的总渣重量W_E。

步骤3.2：由于中间包3内钢水放空后残留物中覆盖剂造渣占了主要部分，通过覆盖剂造渣密度ρ_C计算实际渣量S_E，计算公式如下：

其中，ρ_C为覆盖剂造渣密度。

步骤3.3：计算当前第k+1次校正后的自校正系数E_k+1，计算公式如下：

其中，△E为校正步长，其取值根据自校正的频度可以调整大小，如果使用条件允许，自校正较频繁，△E可以取得小一些；反之则可以取得大一些。通常情况下，由于***参数的变化通常不会过于剧烈，所以△E应小于0.1E_k。△S为开启校正的阈值，△S的数值与中间包3中残留物的组成相关，取值不宜过小，至少应该大于0.1S_E。k为校正次数。

实施例：

A：标定覆盖剂造渣密度ρ_C、钢包钢渣密度ρ_g和流入结晶器渣量SR。

A1：标定覆盖剂造渣密度ρ_C。

取某牌号留钢操作下渣极少的高强钢浇铸计划，待浇铸完成之后，钢水放空，中间包3内仅余钢渣，此时中间包重量就是钢渣重量W_CT＝2.5t。

通过四个烧嘴孔31和浇筑孔32把中间包3分为5个区域，即i＝5。在每个区域的中边缘处测得最小渣层厚度分别为h_MIN1＝0.07m，h_MIN2＝0.08m，h_MIN3＝0.10m，h_MIN4＝0.09m，h_MIN5＝0.08m，中间包3的宽度L＝2m，β_i取2％，那么根据下式：

h_Li＝0.5β_iL+h_MINi

得h_L1＝0.09m，h_L2＝0.10m，h_L3＝0.12m，h_L4＝0.11m，h_L5＝0.10m。

中间包3的面积S_L＝10m²，可以求得渣层体积：

进而可得到渣层密度：

A2：标定钢包钢渣密度ρ_g。

在钢包废钢回收作业完成之后，对残余钢渣进行测量可得钢包钢渣密度ρ_g＝2.9t/m³。

A3：标定流入结晶器渣量S_R。

在一个连铸计划浇铸完毕后，测取结晶器中钢渣重量W_Y＝0.09t，结晶器覆盖投入重量W_YC＝0.05t，计划中钢包1更换的数量m＝10，根据下式可得渣量：

B：计算中间包3的总渣量S。

B1：读取初始渣量S₀＝0.115m³。

B2：读取覆盖剂的重量W_C＝0.025t，本钢包浇铸中投入的袋数n_C＝4，计算覆盖剂造渣量：

B3：中间包3的液位当前处于自动控制状态，转到B32步骤。

B32：在水口开度有变化且下游拉速f_L＝4t/min不变的情况下，根据中间包单位时间dt＝1min内中间包重量的变化dW_T＝0.1t来计算水口流量：

B4：对当前钢包1开浇以来的渣量进行积分，可得钢包下渣量S_P：

B5：计算当前钢包产生的渣量S₁。

S₁＝S_C+S_P-S_R＝0.061m³。

B6：计算总渣量S。

S＝S₀+S₁+E_k＝0.186m³

其中：E_k＝0.01m³。

C：自校正。

在浇铸计划结束后，放空中间包3内的钢水，测得总渣重量W_E＝0.55t，可以计算实际渣量：

取△E＝0.09E_k，△S＝0.11S_E，由于(S_E-S)>0.11S_E。

则E_k+1＝E_k+|△E|＝0.0109m³。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种连铸中间包渣量的测量方法，其特征是：该方法基于连铸中间包渣量的测量装置实现，连铸中间包渣量的测量装置包括安装在钢包回转台上的钢包回转台测压头(4)、与钢包回转台测压头(4)连接的钢包重量检测器(5)、设置在滑动水口(2)上方的钢渣检测器(6)、安装在滑动水口(2)上的水口开度检测器(7)、中间包重量检测器(8)、工艺信号接口单元(9)和数据处理计算模块(10)；钢包重量检测器(5)、钢渣检测器(6)、水口开度检测器(7)、中间包重量检测器(8)和工艺信号接口单元(9)的输出端分别与数据处理计算模块(10)的输入端连接，工艺信号接口单元(9)的输入端外接输入设备，数据处理计算模块(10)的输出端外接显示设备；

所述的测量方法包括如下步骤：

步骤1：标定覆盖剂造渣密度ρ_C、钢包钢渣密度ρ_g和流入结晶器渣量S_R；

步骤2：通过数据处理计算模块(10)计算中间包(3)的总渣量S；

步骤3：通过自校正系数E对总渣量S进行偏差校正；

所述的步骤2还包括以下分步骤：

步骤2.1：读取初始渣量S₀，初始渣量S₀是同一连铸计划内前一钢包(1)浇铸中产生的渣量；

步骤2.2：读取每袋覆盖剂的重量W_C和当前浇铸计划中投入的覆盖剂袋数n_c，计算覆盖剂造渣量S_C，计算公式如下：

步骤2.3：计算水口钢水流量f；

步骤2.4：计算钢包(1)的下渣量S_P，计算公式如下：

其中，p为钢渣检测器(6)检测到的水口钢渣含量，ρ_g为钢包钢渣密度；

步骤2.5：计算当前钢包(1)产生的渣量S₁，计算公式如下：

S₁＝S_C+S_P-S_R；

步骤2.6：计算连铸计划中中间包(3)内的总渣量S，计算公式如下：

S＝S₀+S₁。

2.根据权利要求1所述的连铸中间包渣量的测量方法，其特征是：所述的覆盖剂造渣密度ρ_C的标定方法具体是：

步骤1.11：钢种连铸计划中，浇铸完成后钢水放空，中间包(3)内仅余钢渣，则此时通过中间包重量检测器(8)检测到的中间包重量认为是中间包钢渣重量W_CT；

步骤1.12：在中间包(3)的包盖上开设浇铸孔(32)和若干个烧嘴孔(31)，在中间包(3)进入浇铸位后，通过烧嘴孔(31)投放覆盖剂，钢包长水口***浇铸孔(32)进行浇铸，烧嘴孔(31)和浇铸孔(32)将中间包(3)分为若干个区域；

步骤1.13：计算中间包(3)每个区域的渣层平均厚度h_Li，计算公式如下：

h_Li＝0.5β_iL+h_MINi

其中，i为区域数量，i＝1,2,3,4,5,…,x，L是中间包(3)的宽度，h_MINi是各个区域的最小渣层厚度，β_i是各区域的渣层坡度系数；

步骤1.14：根据渣层平均厚度h_Li计算渣层体积V_CT，中间包3的面积为S_L，计算公式如下：

步骤1.15：计算覆盖剂造渣密度ρ_C，计算公式如下：

3.根据权利要求2所述的连铸中间包渣量的测量方法，其特征是：所述的渣层坡度系数β_i的取值范围为2％-5％。

4.根据权利要求1所述的连铸中间包渣量的测量方法，其特征是：所述的流入结晶器渣量S_R的标定方法具体是：

步骤1.21：在一个连铸计划浇铸完毕后，测量结晶器钢渣重量W_Y和结晶器覆盖剂投入重量W_YC，取结晶器钢渣重量W_Y减去结晶器覆盖投入重量W_YC为流入结晶器的钢渣重量；

步骤1.22：计算流入结晶器渣量S_R，计算公式如下：

其中，m为该连铸计划中钢包(1)的更换数量。

5.根据权利要求1所述的连铸中间包渣量的测量方法，其特征是：在所述的步骤2.1中，若当前钢包(1)为该连铸计划中第一个浇铸的钢包，则初始渣量S₀为0。

6.根据权利要求1所述的连铸中间包渣量的测量方法，其特征是：所述的水口钢水流量f的计算方法具体是：

步骤2.3.1：判断中间包(3)的液位控制方式，若中间包(3)的液位为手动控制，则滑动水口(2)的开度固定，并执行步骤2.3.2，若中间包(3)的液位为自动控制，则滑动水口(2)的开度有变化，并执行步骤2.3.4；

步骤2.3.2：在滑动水口(2)开度没有变化的情况下，每当钢包重量W_L下降ΔW_T时，采样一组钢包(1)的重量值以及时间值，直到z组，即

其中，j＝1,2,…,z-1,z，z>5；使用最小二乘法拟合出钢包重量曲线：

W_L＝α₁T_W ²+α₂T_W+α₃

其中，T_W为稳定浇铸时间，是指从滑动水口(2)的开度固定时刻T₀开始的时间段，α₁，α₂，α₃为常数；

步骤2.3.3：在滑动水口(2)下渣时，计算水口钢水流量f，并转至步骤2.4，计算公式如下：

式中：dW_L为钢包重量W_L的导数，dt为时间值的导数，g为重力加速度值，常数；

步骤2.3.4：在滑动水口(2)的开度有变化且下游拉速f_L不变的情况下，通过中间包重量W_T和下游拉速f_L来计算水口钢水流量f，计算公式如下：

7.根据权利要求1所述的连铸中间包渣量的测量方法，其特征是：所述的步骤3包括以下分步骤：

步骤3.1：在连铸计划末尾的最后一个钢包(1)钢水浇完之后，把中间包(3)内的钢水完全放空，此时的中间包重量认为是整个浇铸计划产生的总渣重量W_E；

步骤3.2：通过覆盖剂造渣密度ρ_C计算实际渣量S_E，计算公式如下：

其中，ρ_C为覆盖剂造渣密度；

步骤3.3：计算当前第k+1次校正后的自校正系数E_k+1，计算公式如下：

其中，ΔE为校正步长，ΔS为开启校正的阈值，k为校正次数。

8.根据权利要求7所述的连铸中间包渣量的测量方法，其特征是：所述的校正步长ΔE＜0.1E_k。

9.根据权利要求7所述的连铸中间包渣量的测量方法，其特征是：所述的开启校正的阈值ΔS＞0.1S_E。

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