[发明专利]一种液位控制系统及方法

说明书

一种液位控制系统及方法，涉及金属坯料生产领域，其包括分别与控制器电连接的液位检测装置和注液控制装置，其中，所述液位检测装置用于检测结晶器的储液容室内金属熔体的液面高度，并将所述液面高度信息发送给所述控制器；所述控制器根据所述液面高度信息控制所述注液控制装置向所述储液容室内注入金属熔体的量。该液位控制系统通过液位检测装置向控制器反馈液面高度信息，以便控制器能够较准确地获取结晶器内金属溶体液位高度数据，以实现对金属溶体液位的有效控制，进而保证立式连续铸造设备能够铸造出较高质量的金属坯，并实现自动化连续铸造生产。

技术领域

本发明涉及金属坯料生产领域，具体而言，涉及一种液位控制系统及方法。

背景技术

在连续铸造生产中，对处于高温状态的金属溶体的液位进行自动控制，可以使得结晶器内金属液位高度相对稳定，有效减少或消除粗晶层、偏析瘤等表面缺陷，使铸锭表面尽可能平整光滑，减少铸锭厚差、内部缩孔等缺陷，提高铸坯的质量。

要实现液位的自动控制的前提是能够自动、连续、精确、可靠、经济的获得液位高度数据，通过液位自动控制系统对液位进行闭环控制。所以，在金属连续铸造的过程中，有效的液位检测方法和可靠的液位数据是实现液位自动控制的前提。

传统的金属液面高度检测方法分为：接触式测量和非接触式测量。

接触式测量方法一般采用液位计，具体有：浮球液位计、磁翻板液位计、超声波液位计、电容式液位计等。

非接触式测量方法一般采用：计算法、感应法、激光法。

计算法之一，是根据结晶器的注入流量和输出流量的差值，再换算为液位高度值；计算法之二，是用重量传感器检测结晶器整体的重量变化值，再换算为液位高度值。

感应法包括：射源型、红外型、涡流型、电磁型。射源型和红外型感应法通过射线对金属液面的反射来获得金属液面的高度信息，涡流型和电磁型感应法通过对电通量和磁通量的改变来获得金属液面的高度信息值。

激光法利用传感器捕捉金属液面与结晶器内壁交线的图像，记录不同图像的交线的位置，进而转化为金属液面高度值，从而检测和控制金属液位高度。

对于超长小截面金属管坯制品来说，其结晶腔室的容积小，储液容室内的金属液面高度的波动对其制品质量影响特别显著，以上传统测量液位方法均存在各自特有的缺点，具体如下。2、现有技术的客观缺点：

(1)采用接触式测量方法，浮球液位计、磁翻板液位计、超声波液位计、电容式液位计等测量体与金属液接触，测量体因为高温炙热烘烤而变形、烘烤损伤、金属液粘结、异物侵入等因素，经常会出现失灵现象。

(2)铸造生产为了去除S、P等有害成分和防止金属氧化，需要连续对结晶器内加入保护渣，保持正确的保护渣的厚度和有序分布可有效提高铸坯质量，因保护渣重量变化的影响，而且对于高温金属溶体来说，长期、稳定、精确的测量其流量存在许多困难，以此对液位高度值采用计算法获取，在实际应用时存在严重弊端，其液位高度计算的误差大；尤其重要的是，这种以重量计算为基础的方法，是用于计算静止的容器内金属溶体液位高度的。对于连续振动的结晶装置来说[结晶装置会振动]，其使用条件发生了根本性的变化。连续振动的结晶装置在工作的过程中与连续铸坯之间一直在发生往复的相对运动，两只者之间既存在上升和下降的加速度力，更存在两者之间的摩擦力。这种摩擦力是不稳定的，其大小变化没有规律，这种情形势必导致重量计算法的失效。

(3)在连铸生产过程中，随着浇铸后期金属液面的下降，由于受地球偏向力(科氏力)的作用，会在金属液面产生汇流旋涡，汇流旋涡对于涡流型和电磁型感应法的测量结果产生严重的干扰，而高速汇流旋涡对周围电磁场产生极大的冲击，影响测量结果，严重时导致金属液体溢出或漏钢等事故。