[發(fā)明專利]一種液位控制系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811303068.1
• 申請(qǐng)日: 2018-11-02
• 公開（公告）號(hào): CN109164840A
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳世雄;楊健;王振中;吳曉東;吉曉輝;殷春;武丹;李篤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安麥特沃金液控技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G05D9/12
• 分類號(hào): G05D9/12
• 代理公司: 北京超凡志成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11371
• 代理人: 王正楠

一種液位控制系統(tǒng)及方法，涉及金屬坯料生產(chǎn)領(lǐng)域，其包括分別與控制器電連接的液位檢測(cè)裝置和注液控制裝置，其中，所述液位檢測(cè)裝置用于檢測(cè)結(jié)晶器的儲(chǔ)液容室內(nèi)金屬熔體的液面高度，并將所述液面高度信息發(fā)送給所述控制器；所述控制器根據(jù)所述液面高度信息控制所述注液控制裝置向所述儲(chǔ)液容室內(nèi)注入金屬熔體的量。該液位控制系統(tǒng)通過液位檢測(cè)裝置向控制器反饋液面高度信息，以便控制器能夠較準(zhǔn)確地獲取結(jié)晶器內(nèi)金屬溶體液位高度數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬溶體液位的有效控制，進(jìn)而保證立式連續(xù)鑄造設(shè)備能夠鑄造出較高質(zhì)量的金屬坯，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化連續(xù)鑄造生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬坯料生產(chǎn)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種液位控制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

在連續(xù)鑄造生產(chǎn)中，對(duì)處于高溫狀態(tài)的金屬溶體的液位進(jìn)行自動(dòng)控制，可以使得結(jié)晶器內(nèi)金屬液位高度相對(duì)穩(wěn)定，有效減少或消除粗晶層、偏析瘤等表面缺陷，使鑄錠表面盡可能平整光滑，減少鑄錠厚差、內(nèi)部縮孔等缺陷，提高鑄坯的質(zhì)量。

要實(shí)現(xiàn)液位的自動(dòng)控制的前提是能夠自動(dòng)、連續(xù)、精確、可靠、經(jīng)濟(jì)的獲得液位高度數(shù)據(jù)，通過液位自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)液位進(jìn)行閉環(huán)控制。所以，在金屬連續(xù)鑄造的過程中，有效的液位檢測(cè)方法和可靠的液位數(shù)據(jù)是實(shí)現(xiàn)液位自動(dòng)控制的前提。

傳統(tǒng)的金屬液面高度檢測(cè)方法分為：接觸式測(cè)量和非接觸式測(cè)量。

接觸式測(cè)量方法一般采用液位計(jì)，具體有：浮球液位計(jì)、磁翻板液位計(jì)、超聲波液位計(jì)、電容式液位計(jì)等。

非接觸式測(cè)量方法一般采用：計(jì)算法、感應(yīng)法、激光法。

計(jì)算法之一，是根據(jù)結(jié)晶器的注入流量和輸出流量的差值，再換算為液位高度值；計(jì)算法之二，是用重量傳感器檢測(cè)結(jié)晶器整體的重量變化值，再換算為液位高度值。

感應(yīng)法包括：射源型、紅外型、渦流型、電磁型。射源型和紅外型感應(yīng)法通過射線對(duì)金屬液面的反射來獲得金屬液面的高度信息，渦流型和電磁型感應(yīng)法通過對(duì)電通量和磁通量的改變來獲得金屬液面的高度信息值。

激光法利用傳感器捕捉金屬液面與結(jié)晶器內(nèi)壁交線的圖像，記錄不同圖像的交線的位置，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為金屬液面高度值，從而檢測(cè)和控制金屬液位高度。

對(duì)于超長(zhǎng)小截面金屬管坯制品來說，其結(jié)晶腔室的容積小，儲(chǔ)液容室內(nèi)的金屬液面高度的波動(dòng)對(duì)其制品質(zhì)量影響特別顯著，以上傳統(tǒng)測(cè)量液位方法均存在各自特有的缺點(diǎn)，具體如下。2、現(xiàn)有技術(shù)的客觀缺點(diǎn)：

(1)采用接觸式測(cè)量方法，浮球液位計(jì)、磁翻板液位計(jì)、超聲波液位計(jì)、電容式液位計(jì)等測(cè)量體與金屬液接觸，測(cè)量體因?yàn)楦邷刂藷岷婵径冃巍⒑婵緭p傷、金屬液粘結(jié)、異物侵入等因素，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)失靈現(xiàn)象。

(2)鑄造生產(chǎn)為了去除S、P等有害成分和防止金屬氧化，需要連續(xù)對(duì)結(jié)晶器內(nèi)加入保護(hù)渣，保持正確的保護(hù)渣的厚度和有序分布可有效提高鑄坯質(zhì)量，因保護(hù)渣重量變化的影響，而且對(duì)于高溫金屬溶體來說，長(zhǎng)期、穩(wěn)定、精確的測(cè)量其流量存在許多困難，以此對(duì)液位高度值采用計(jì)算法獲取，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)存在嚴(yán)重弊端，其液位高度計(jì)算的誤差大；尤其重要的是，這種以重量計(jì)算為基礎(chǔ)的方法，是用于計(jì)算靜止的容器內(nèi)金屬溶體液位高度的。對(duì)于連續(xù)振動(dòng)的結(jié)晶裝置來說[結(jié)晶裝置會(huì)振動(dòng)]，其使用條件發(fā)生了根本性的變化。連續(xù)振動(dòng)的結(jié)晶裝置在工作的過程中與連續(xù)鑄坯之間一直在發(fā)生往復(fù)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，兩只者之間既存在上升和下降的加速度力，更存在兩者之間的摩擦力。這種摩擦力是不穩(wěn)定的，其大小變化沒有規(guī)律，這種情形勢(shì)必導(dǎo)致重量計(jì)算法的失效。

(3)在連鑄生產(chǎn)過程中，隨著澆鑄后期金屬液面的下降，由于受地球偏向力(科氏力)的作用，會(huì)在金屬液面產(chǎn)生匯流旋渦，匯流旋渦對(duì)于渦流型和電磁型感應(yīng)法的測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾，而高速匯流旋渦對(duì)周圍電磁場(chǎng)產(chǎn)生極大的沖擊，影響測(cè)量結(jié)果，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致金屬液體溢出或漏鋼等事故。