CN114618999B - 连铸坯振痕测量方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连铸坯振痕测量方法及装置，其中该方法包括：通过结晶器铜板上安装的温度传感器，在拉坯过程中，采集连铸坯表面的温度场数据；从采集的温度场数据中，提取出连铸坯表面上每条振痕凹陷处的温度数据，其中，连铸坯表面上每条振痕凹陷处的温度值低于相邻区域的温度值；根据连铸坯表面上每条振痕凹陷处的温度数据，拟合出一条温度线；计算相邻两条温度线之间的距离，得到连铸坯表面上相邻两条振痕的间距。本发明能够在结晶器区域实现对连铸坯振痕的测量，从而实现连铸坯质量的实时分析预警。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼领域，尤其涉及一种连铸坯振痕测量方法及装置。
背景技术
本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
众所周知，连铸坯表面上的振痕是由连铸结晶器振动以及多种工艺条件共同作用形成的结果。通常，连铸坯表面具有周期性排列的振痕，如图1所示，连铸坯表面上的振痕，会以波谷和波峰的形式周期性出现。振痕是影响连铸坯表面质量的重要因素，使得表面质量恶化，严重时产生裂纹。
现有连铸坯振痕测量方法，是在连铸坯生成完成或出连铸区域后对连铸坯表面的振痕进行测量，存在实时性较差的问题。
针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例中提供了一种连铸坯振痕测量方法，用以解决现有技术只能在连铸坯生成完成或出连铸区域后对连铸坯表面的振痕进行测量，存在实时性较差的技术问题，该方法包括：通过结晶器铜板上安装的温度传感器，在拉坯过程中，采集连铸坯表面的温度场数据；从采集的温度场数据中，提取出连铸坯表面上每条振痕凹陷处的温度数据，其中，连铸坯表面上每条振痕凹陷处的温度值低于相邻区域的温度值；根据连铸坯表面上每条振痕凹陷处的温度数据，拟合出一条温度线；计算相邻两条温度线之间的距离，得到连铸坯表面上相邻两条振痕的间距。
本发明实施例中还提供了一种连铸坯振痕测量装置，用以解决现有技术只能在连铸坯生成完成或出连铸区域后对连铸坯表面的振痕进行测量，存在实时性较差的技术问题，该装置包括：连铸坯表面温度数据采集模块，用于通过结晶器铜板上安装的温度传感器，在拉坯过程中，采集连铸坯表面的温度场数据；连铸坯振痕温度数据提取模块，用于从采集的温度场数据中，提取出连铸坯表面上每条振痕凹陷处的温度数据，其中，连铸坯表面上每条振痕凹陷处的温度值低于相邻区域的温度值；数据拟合处理模块，用于根据连铸坯表面上每条振痕凹陷处的温度数据，拟合出一条温度线；连铸坯振痕间距确定模块，用于计算相邻两条温度线之间的距离，得到连铸坯表面上相邻两条振痕的间距。
本发明实施例中还提供了一种计算机设备，用以解决现有技术只能在连铸坯生成完成或出连铸区域后对连铸坯表面的振痕进行测量，存在实时性较差的技术问题，该计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述连铸坯振痕测量方法。
本发明实施例中还提供了一种计算机可读存储介质，用以解决现有技术只能在连铸坯生成完成或出连铸区域后对连铸坯表面的振痕进行测量，存在实时性较差的技术问题，该计算机可读存储介质存储有执行上述连铸坯振痕测量方法的计算机程序。
本发明实施例中，通过结晶器铜板上安装的温度传感器，在拉坯过程中，采集连铸坯表面的温度场数据，当通过结晶器铜板上安装的温度传感器采集连铸坯表面的温度数据时，连铸坯表面上振痕凹陷处的温度会低于相邻区域的温度，因而，可从采集的温度场数据中，提取出连铸坯表面上每条振痕凹陷处的温度数据，进而根据连铸坯表面上每条振痕凹陷处的温度数据，拟合出一条温度线，最后通过计算相邻两条温度线之间的距离，得到连铸坯表面上相邻两条振痕的间距。与现有技术中在连铸坯生成完成或出连铸区域后对连铸坯表面的振痕进行测量的技术方案相比，本发明实施例能够在结晶器区域实现对连铸坯振痕的测量，从而实现连铸坯质量的实时分析预警。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本发明实施例中提供的一种连铸坯振痕示意图；
图2为本发明实施例中提供的一种连铸坯振痕测量方法流程图；
图3为本发明实施例中提供的一种连铸坯表面测温示意图；
图4为本发明实施例中提供的一种连铸坯表面振痕间距示意图；
图5为本发明实施例中提供的一种连铸坯表面振痕深度示意图；
图6为本发明实施例中提供的一种连铸坯振痕测量装置示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
本发明实施例中提供了一种连铸坯振痕测量方法，图2为本发明实施例中提供的一种连铸坯振痕测量方法流程图，如图2所示，该方法包括如下步骤：
S201，通过结晶器铜板上安装的温度传感器，在拉坯过程中，采集连铸坯表面的温度场数据。
在具体实施时，可以在结晶器铜板上沿拉坯方向安装m排温度传感器，每排设置n个温度传感器；则上述S201可以通过如下步骤来实现：在拉坯过程中，通过连铸坯表面经过的一排或多排温度传感器采集连铸坯表面的温度数据；对采集的温度数据中每一列传感器采集的温度数据进行加权平均处理，得到连铸坯表面的温度场数据。
需要说明的是，结晶器铜板的测温方式包括热电偶和光纤光栅两种；热电偶测温由于安装原因布置的测点较少，但测温稳定性较差；而光纤光栅测温，测温间距最小可达5mm，采用开孔或开槽安装，传感器完全埋在铜板中，测温稳定性更好。由此，在具体实施时，可根据具体情况，在结晶器铜板上安装热电偶传感器或光纤光栅传感器，来采集连铸坯表面的温度场数据。
S202，从采集的温度场数据中，提取出连铸坯表面上每条振痕凹陷处的温度数据，其中，连铸坯表面上每条振痕凹陷处的温度值低于相邻区域的温度值。
由于本发明实施例中是通过结晶器铜板上安装的温度传感器采集连铸坯表面的温度数据，因而，连铸坯表面上振痕凹陷处的温度值会低于相邻区域的温度值，通过预先设置一个温度阈值，可以从采集的温度场数据中，提取出温度值低于预设温度阈值的温度数据，从而得到连铸坯表面上每条振痕凹陷处的温度数据。
图3为本发明实施例中提供的一种连铸坯表面测温示意图，如图3所示，铸坯表面一条线(长度为L)，随拉坯向下移动。当它经过第一行测温点时(每行有n个测温)，记录此时温度为T(1,1),T(1,2),T(1,3),…,T(1,n)，随着拉坯继续，当它经过第二行测温位置时，记录为T(2,1),T(2,2),T(2,3),…,T(2,n)，一直到经过最后一行测温位置时记录为T(m,1),T(m,2),T(m,3),…,T(m,n)。这样就测量到n×m个温度值，表示铸坯表面一条线在结晶器中的温度历程。将每一列温度进行加权处理得到一个温度，结果为TL(1),TL(2),TL(3),…,TL(n)，用此温度向量来表征此处铸坯表面的温度特性。
在具体实施时，可根据拉坯速度和数据采集频率，每个预设距离(例如，1mm)采集处理一次温度数据，从而得到整个表征铸坯的温度场。
S203，根据连铸坯表面上每条振痕凹陷处的温度数据，拟合出一条温度线。
由于连铸坯表面上振痕凹陷底部没有和结晶器铜板接触，反应在铜板测量温度上产生较低的温度。在通过结晶器铜板上安装的温度传感器采集连铸坯表面的温度场数据后，可以应用模式识别的方法提取出铸坯表面振痕凹陷处温度，产生如图4中所示的温度线Li-1,Li,Li+1，以便计算出相邻两条温度线之间的距离，得到连铸坯表面上相邻振痕的间距。
S204，计算相邻两条温度线之间的距离，得到连铸坯表面上相邻两条振痕的间距。
需要说明的是，根据连铸坯表面上每条振痕凹陷处的温度数据都拟合得到一条温度线，因而，通过计算相邻两条温度线之间的距离，则可确定连铸坯表面上相邻两条振痕的间距。
由于连铸坯表面上振痕的深度会影响到连铸坯表面的质量，因而，在一个实施例中，本发明实施例中提供的连铸坯振痕测量方法，还可以包括如下步骤：根据连铸坯表面上相邻两条振痕的间距，确定连铸坯表面上每条振痕的位置；根据连铸坯表面上每条振痕的位置和每条振痕凹陷处的温度数据，计算连铸坯表面上每条振痕凹陷处与相邻区域的温度差；根据预先确定的振痕深度与温度差的函数关系，根据连铸坯表面上每条振痕凹陷处与相邻区域的温度差，计算出连铸坯表面上每条振痕的深度。
根据采集的温度数据TL(1),TL(2),TL(3),…,TL(n)和连铸坯表面上每条振痕的位置，计算出每行振痕处与相邻区域的温度差ΔT；结合后期实际铸坯振痕深度测量值，确定振痕深度h和温度差ΔT之间的函数关系h＝f(ΔT)，作为经验公式实时计算连铸过程中的实际振痕深度值。
如图5所示，在确定连铸坯表面上每条振痕凹陷处与相邻区域的温度差后，可以计算出连铸坯表面上每条振痕的深度。
需要说明的是，本发明实施例中提供的连铸坯振痕测量方法，可以通过如下步骤来确定振痕深度与温度差的函数关系：获取连铸坯样品表面上每条振痕的深度及每条振痕凹陷处与相邻区域的温度差；根据连铸坯样品表面上每条振痕的深度和对应的温度差，拟合出振痕深度与温度差的函数关系。
为了实现连铸坯质量的实时预警，在一个实施例中，本发明实施例中提供的连铸坯振痕测量方法，还可以包括如下步骤：监测连铸坯表面上每条振痕凹陷处与相邻区域的温度差是否超过预警温度阈值；当连铸坯表面上任意一条振痕凹陷处与相邻区域的温度差超过预警温度阈值的情况下，输出预警信息，其中，预警信息用于提示连铸坯表面上存在深度影响产品质量的振痕。
由于铸坯表面上振痕的深度与铸坯质量具有很大的关联性，通过统计没有质量问题时的振痕与相邻区域的温度差ΔT，应用PCA(主成分分析)算法建立模型，构建Hotelling-T2(即霍特林T2分布)统计量，设定预警线Delta；在实际生产时应用已建立的PCA模型实时分析同时得到Hotelling-T2值，当超出预警线Delta时，说明有潜在的质量问题，***发出报警。
由上可知，本发明实施例基于光纤光栅高空间分辨率测温或热电偶测温，结合数学模型算法、模式识别技术实现连铸坯振痕的测量，能够实现连铸坯表面上振痕间距的分析计算、连铸坯表面上振痕深度的分析计算，结合质量检验数据的应用PCA算法和Hotelling-T2统计量，能够实现铸坯缺陷的实时分析预警。
本发明实施例中提供的连铸坯振痕测量方法，在结晶器区域，对连铸坯表面振痕的分析计算，解决了现有技术只能事后分析振痕的难题。本发明实施例于综合应用光纤光栅高空间分辨率测温或热电偶测温、模型计算、模式识别技术来实现连铸坯振痕测量的技术，实现振痕间距、振痕深度以及质量预警。对连铸生产和质量提供帮助。
本发明实施例中还提供了一种连铸坯振痕测量装置，如下面的实施例所述。由于该装置解决问题的原理与连铸坯振痕测量方法相似，因此该装置的实施可以参见连铸坯振痕测量方法的实施，重复之处不再赘述。
图6为本发明实施例中提供的一种连铸坯振痕测量装置示意图，如图6所示，该装置包括：连铸坯表面温度数据采集模块61、连铸坯振痕温度数据提取模块62、数据拟合处理模块63和连铸坯振痕间距确定模块64。
其中，连铸坯表面温度数据采集模块61，用于通过结晶器铜板上安装的温度传感器，在拉坯过程中，采集连铸坯表面的温度场数据；连铸坯振痕温度数据提取模块62，用于从采集的温度场数据中，提取出连铸坯表面上每条振痕凹陷处的温度数据，其中，连铸坯表面上每条振痕凹陷处的温度值低于相邻区域的温度值；数据拟合处理模块63，用于根据连铸坯表面上每条振痕凹陷处的温度数据，拟合出一条温度线；连铸坯振痕间距确定模块64，用于计算相邻两条温度线之间的距离，得到连铸坯表面上相邻两条振痕的间距。
在一个实施例中，本发明实施例中提供的连铸坯振痕测量装置还可以包括：连铸坯振痕深度确定模块65，用于：根据连铸坯表面上相邻两条振痕的间距，确定连铸坯表面上每条振痕的位置；根据连铸坯表面上每条振痕的位置和每条振痕凹陷处的温度数据，计算连铸坯表面上每条振痕凹陷处与相邻区域的温度差；根据预先确定的振痕深度与温度差的函数关系，根据连铸坯表面上每条振痕凹陷处与相邻区域的温度差，计算出连铸坯表面上每条振痕的深度。
在一个实施例中，本发明实施例中提供的连铸坯振痕测量装置还可以包括：振痕深度与温度差函数关系确定模块66，用于获取连铸坯样品表面上每条振痕的深度及每条振痕凹陷处与相邻区域的温度差；以及根据连铸坯样品表面上每条振痕的深度和对应的温度差，拟合出振痕深度与温度差的函数关系。
在一个实施例中，结晶器铜板上沿拉坯方向安装有m排温度传感器，每排设置有n个温度传感器；其中，连铸坯表面温度数据采集模块61还用于在拉坯过程中，通过连铸坯表面经过的一排或多排温度传感器采集连铸坯表面的温度数据；以及对采集的温度数据中每一列传感器采集的温度数据进行加权平均处理，得到连铸坯表面的温度场数据。
在一个实施例中，本发明实施例中提供的连铸坯振痕测量装置还可以包括：产品质量预警模块67，用于监测连铸坯表面上每条振痕凹陷处与相邻区域的温度差是否超过预警温度阈值；以及当连铸坯表面上任意一条振痕凹陷处与相邻区域的温度差超过预警温度阈值的情况下，输出预警信息，其中，预警信息用于提示连铸坯表面上存在深度影响产品质量的振痕。
基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种计算机设备，用以解决现有技术只能在连铸坯生成完成或出连铸区域后对连铸坯表面的振痕进行测量，存在实时性较差的技术问题，该计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述连铸坯振痕测量方法。
基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种计算机可读存储介质，用以解决现有技术只能在连铸坯生成完成或出连铸区域后对连铸坯表面的振痕进行测量，存在实时性较差的技术问题，该计算机可读存储介质存储有执行上述连铸坯振痕测量方法的计算机程序。
综上所述，本发明实施例中提供了一种连铸坯振痕测量方法、装置、计算机设备及计算机可读存储介质，通过结晶器铜板上安装的温度传感器，在拉坯过程中，采集连铸坯表面的温度场数据，当通过结晶器铜板上安装的温度传感器采集连铸坯表面的温度数据时，连铸坯表面上振痕凹陷处的温度会低于相邻区域的温度，因而，可从采集的温度场数据中，提取出连铸坯表面上每条振痕凹陷处的温度数据，进而根据连铸坯表面上每条振痕凹陷处的温度数据，拟合出一条温度线，最后通过计算相邻两条温度线之间的距离，得到连铸坯表面上相邻两条振痕的间距。与现有技术中在连铸坯生成完成或出连铸区域后对连铸坯表面的振痕进行测量的技术方案相比，本发明实施例能够在结晶器区域实现对连铸坯振痕的测量，从而实现连铸坯质量的实时分析预警。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种连铸坯振痕测量方法，其特征在于，包括：
通过结晶器铜板上安装的温度传感器，在拉坯过程中，采集连铸坯表面的温度场数据；
从采集的温度场数据中，提取出连铸坯表面上每条振痕凹陷处的温度数据，其中，连铸坯表面上每条振痕凹陷处的温度值低于相邻区域的温度值；
根据连铸坯表面上每条振痕凹陷处的温度数据，拟合出一条温度线；
计算相邻两条温度线之间的距离，得到连铸坯表面上相邻两条振痕的间距；
在计算相邻两条温度线之间的距离，得到连铸坯表面上相邻两条振痕的间距之后，所述方法还包括：
根据连铸坯表面上相邻两条振痕的间距，确定连铸坯表面上每条振痕的位置；
根据连铸坯表面上每条振痕的位置和每条振痕凹陷处的温度数据，计算连铸坯表面上每条振痕凹陷处与相邻区域的温度差；
根据预先确定的振痕深度与温度差的函数关系，根据连铸坯表面上每条振痕凹陷处与相邻区域的温度差，计算出连铸坯表面上每条振痕的深度。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据预先确定的振痕深度与温度差的函数关系，根据连铸坯表面上每条振痕凹陷处与相邻区域的温度差，计算出连铸坯表面上每条振痕的深度之前，所述方法还包括：
获取连铸坯样品表面上每条振痕的深度及每条振痕凹陷处与相邻区域的温度差；
根据连铸坯样品表面上每条振痕的深度和对应的温度差，拟合出振痕深度与温度差的函数关系。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述结晶器铜板上沿拉坯方向安装有m排温度传感器，每排设置有n个温度传感器；其中，通过结晶器铜板上安装的温度传感器，在拉坯过程中，采集连铸坯表面的温度场数据，包括：
在拉坯过程中，通过连铸坯表面经过的一排或多排温度传感器采集连铸坯表面的温度数据；
对采集的温度数据中每一列传感器采集的温度数据进行加权平均处理，得到连铸坯表面的温度场数据。
4.如权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
监测连铸坯表面上每条振痕凹陷处与相邻区域的温度差是否超过预警温度阈值；
当连铸坯表面上任意一条振痕凹陷处与相邻区域的温度差超过预警温度阈值的情况下，输出预警信息，其中，所述预警信息用于提示连铸坯表面上存在深度影响产品质量的振痕。
5.一种连铸坯振痕测量装置，其特征在于，包括：
连铸坯表面温度数据采集模块，用于通过结晶器铜板上安装的温度传感器，在拉坯过程中，采集连铸坯表面的温度场数据；
连铸坯振痕温度数据提取模块，用于从采集的温度场数据中，提取出连铸坯表面上每条振痕凹陷处的温度数据，其中，连铸坯表面上每条振痕凹陷处的温度值低于相邻区域的温度值；
数据拟合处理模块，用于根据连铸坯表面上每条振痕凹陷处的温度数据，拟合出一条温度线；
连铸坯振痕间距确定模块，用于计算相邻两条温度线之间的距离，得到连铸坯表面上相邻两条振痕的间距；
所述装置还包括：
连铸坯振痕深度确定模块，用于：根据连铸坯表面上相邻两条振痕的间距，确定连铸坯表面上每条振痕的位置；根据连铸坯表面上每条振痕的位置和每条振痕凹陷处的温度数据，计算连铸坯表面上每条振痕凹陷处与相邻区域的温度差；根据预先确定的振痕深度与温度差的函数关系，根据连铸坯表面上每条振痕凹陷处与相邻区域的温度差，计算出连铸坯表面上每条振痕的深度。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
振痕深度与温度差函数关系确定模块，用于获取连铸坯样品表面上每条振痕的深度及每条振痕凹陷处与相邻区域的温度差；以及根据连铸坯样品表面上每条振痕的深度和对应的温度差，拟合出振痕深度与温度差的函数关系。
7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述结晶器铜板上沿拉坯方向安装有m排温度传感器，每排设置有n个温度传感器；其中，所述连铸坯表面温度数据采集模块还用于在拉坯过程中，通过连铸坯表面经过的一排或多排温度传感器采集连铸坯表面的温度数据；以及对采集的温度数据中每一列传感器采集的温度数据进行加权平均处理，得到连铸坯表面的温度场数据。
8.如权利要求5至7任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
产品质量预警模块，用于监测连铸坯表面上每条振痕凹陷处与相邻区域的温度差是否超过预警温度阈值；以及当连铸坯表面上任意一条振痕凹陷处与相邻区域的温度差超过预警温度阈值的情况下，输出预警信息，其中，所述预警信息用于提示连铸坯表面上存在深度影响产品质量的振痕。
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至4任一项所述连铸坯振痕测量方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至4任一项所述连铸坯振痕测量方法。
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