[发明专利]用于预测在连续铸造时形成纵向裂纹的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于预测在连续铸造钢锭时形成纵向裂纹的方法，其中，局部的连铸坯(Strang)温度通过分布地设置在结晶器壁中的热电偶来测量。

背景技术

在连续铸造钢时，在结晶器中在冷却的连铸坯中形成纵向裂纹。纵向裂纹可以作为在连续铸造结晶器中的各个热电偶的温度的剧烈下降来确定。提高的预测精度通过多个在结晶器的高度上分布的热电偶排实现。在首次检测之后，接着被连铸坯经过的热电偶排可证实缺陷并且保证结果。为此，必须对不同排中的热电偶信号进行时间上的修正。修正值由热电偶排的间距尺寸和当前的连铸速度得出，因为缺陷位置固定地定位在连铸坯表面中。

目前的包括对温度值直接测量和评价的方法，如其例如在JP01210160A或者JP 62192243A中描述的一样，经常因热电偶的高失效率和热电偶尖端在结晶器的铜上的差的连接而失败。该连接问题导致在温度水平中强烈失真的信号。

另一方面，每个结晶器由于以上两个事实而具有其个性的“指纹”(固有图案、身份图像)。该“指纹”以在大量成排地设置在宽侧和窄侧上的热电偶内部的温度水平偏差和总失效为特征。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于预测纵向裂纹的风险的方法。

根据本发明，该目的通过一种用于预测在连续铸造钢锭时形成纵向裂纹的方法来实现，其中局部的连铸坯温度通过分布地设置在结晶器壁中的热电偶来测量，其方式是，在考虑由设置在结晶器中的热电偶测得的当前温度值的情况下并且基于在没有裂纹的状态下求得的温度值对连铸坯的由纵向裂纹引起的断裂的风险进行统计学评价。

设计方案由从属权利要求得出并且在下面描述。

与已知的方法相比，根据本发明以对测得的温度值的统计学评价来工作。为此可以采用两种方法变型方案。

一方面是基于模型的方法，例如Principal Component Analysis(PCA或者也称为主成分分析)。

通过使用基于模型的方法，将当前的温度与模型并且因而来自先前的铸造的信息比较。

该模型由没有纵向裂纹时的历史数据记录获得。该模型描述了没有出现找寻的缺陷时的状态。通过适合地后接专家-解决系统基于不精确的模糊规则来评价每个PCA警报并且判定是否存在纵向裂纹或者其它未详细说明的缺陷。该专家系统执行PCA警报的确认。

该方法的基础是上述的两级式过程。

在这里通过基于模型的方法执行故障检测。

该基于模型的方法将装置的当前状态与由历史数据求得的正常状态进行比较。接下来，专家系统评价上下叠置地设置在一栏中的且相继地被纵向裂纹经过的热电偶的信号。在这里，进行故障识别和故障隔离。根据温度梯度来判定是否存在纵向裂纹或其它类型的缺陷。

根据另一种方法变型方案，同样在考虑测得的温度值的情况下定义三个风险因素。这些风险因素反映由纵向裂纹引起的断裂的风险。如果这些因素之一超过一定的尺度，则在检测到下一个纵向裂纹时导入关于由纵向裂纹引起的断裂的应对措施。这些应对措施可以是降低浇铸速度、影响电磁制动器或者是有针对性地改变浇铸液面高度的标称值。

这三个因素具体是：

1.纵向裂纹在宽侧上的概率分布

2.考查沿结晶器的高度方向在宽侧上的动态温度分布的分布，和/或

3.考查沿结晶器的高度方向在宽侧上的静态温度分布的变化

所有三个因数都基于：在紧邻的附近区域中的大的温度梯度会导致沿圆周方向的高应力和由此导致出现纵向裂纹。

在概率分布中，计算在结晶器的宽侧的确定位置处出现纵向裂纹的百分率。在这里也将时间历程(Verlauf)考虑进去。如果该准则超过一确定的极限值，则在极限值被打破的宽侧位置上一出现纵向裂纹，就导入应对措施。

沿高度方向的动态温度分布的准则以在热电偶栏中的热电偶的动态变化的平均值为特征。该动态变化例如通过标准偏差或者通过测量值在一定的参考时间段上的变化来描绘。如果对于每个热电偶栏的该计算出的平均动态变化导致在相邻栏中的非常不同的值，则导入应对措施。这些应对措施与在第一准则中的应对措施相同地设计。然而该应对措施只有在另一纵向裂纹出现在第二准则的极限值被打破的位置附近并且第二准则的极限值在出现该纵向裂纹时总是仍被超过时才是有效的。

第三准则比较由在结晶器宽侧上的一个上部的热电偶排减去一个下部的热电偶排构成的温度梯度。如果在相邻栏中的温度梯度具有非常不同的值，则纵向裂纹在该特定的位置附近一出现并且第三准则的极限值在出现纵向裂纹时总是仍被超过，就导入与在第一准则中的应对措施相同的措施。