CN100547345C

CN100547345C - 一种在线测量板坯镰刀弯的方法

Info

Publication number: CN100547345C
Application number: CNB2006101165011A
Authority: CN
Inventors: 陈勇; 苏锦; 朱文杰
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2006-09-26
Filing date: 2006-09-26
Publication date: 2009-10-07
Anticipated expiration: 2026-09-26
Also published as: CN101153794A

Abstract

本发明公开了一种在线测量板坯镰刀弯的方法，利用激光能精确测定距离的特点，在原板坯测宽仪装置的基础上，增加二个激光仪，和原板坯测宽仪中的激光仪组合在一起，在板坯一边，形成三点距离测量，测量出板坯弯曲度；激光仪以一定频率对板坯边部进行扫描，测得的板坯与激光仪的距离，输入计算机，由计算机记录并描绘出板坯边部轮廓曲线，然后连接板坯两个端点做直线L，计算出板坯边部到该直线L的各点距离，并取最大值作为板坯的镰刀弯数值。本发明利用激光测距的功能，在线浇铸时，可准确的测量高温状态下的板坯镰刀弯程度，及时掌握在线生产板坯的质量情况，避免重大质量事故的发生。

Description

一种在线测量板坯镰刀弯的方法

技术领域

本发明涉及测量技术，特别涉及在线测量板坯镰刀弯的方法。

背景技术

板坯外形尺寸的测量，是目前国内外各现代化钢厂连铸、热轧生产必备设备，各钢厂根据自身装备的特点和需求，设计、安装不同功能要求的板坯外形测量系统，用于控制连铸板坯的外形尺寸，并为下工序板坯的轧制提供可靠的板坯尺寸数据，可有效的提高热轧卷的质量。

目前，国内外设计生产板坯外形尺寸测量仪主要有美国ASC、瑞典Limab、德国LAP公司，都采用激光测距的原理，对板坯宽度、厚度、长度等尺寸进行测量.

但是，从上述公司应用的实绩可知，各类型的板坯外形尺寸测量仪的用途和测量范围各不相同，但都未能将各项测量功能有效的组合起来，且都没有对板坯重要尺寸——镰刀弯的测量功能。

板坯的外形尺寸，对板坯轧制后的质量起着关键的作用。板坯的外形除了宽度、长度、厚度、边部形状外，板坯的镰刀弯程度也至关重要，会引起轧后钢卷边裂、狭缝过大等质量缺陷，严重时会造成板坯在热轧机组中卡钢事故，对机组设备造成损坏。

因此，各钢厂对板坯镰刀弯都有严格控制，板坯的企业标准、行业标准、国家标准中，对板坯的镰刀弯都有严格规定，如宝钢股分不锈钢分公司板坯镰刀弯标准要求小于40mm。

而连铸板坯生产过程中，由于板坯在快速冷却过程中，不可避免的存在左右不对称的情况，形成板坯内部左右冷却应力差异较大，因而时有发生板坯镰刀弯现象。原先对镰刀弯的测量，都是采取：在板坯浇铸时，通过人工目测判断是否超标，然后在板坯冷却到室温后再人工测量具体尺寸。这种方法有二个较大的缺点：

1.在线生产时，靠人工目测的准确性很差，时而造成误判，影响生产；

2.待板坯冷却后测量，一般需二天的冷却时间，其间已生产了大量的板坯，稍不注意，就会产生大量的镰刀弯超标板坯，造成重大损失，这种情况，各钢厂时有发生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在线测量板坯镰刀弯的方法，利用激光测距的功能，在线浇铸时，可准确的测量高温状态下的板坯镰刀弯程度，及时掌握在线生产板坯的质量情况，避免重大质量事故的发生。

为达到上述目的，本发明的技术方案是，

在线测量板坯镰刀弯的方法，利用激光精确测定距离的特点，在原来板坯测宽所用的一对激光仪(b、d)的一侧，再增加两个激光仪(a、c)，新增的两个激光仪(a、c)等距布置在原有一个激光仪的两侧，并且与板坯的中心线平行；三个激光仪(a、b、c)在板坯一边，另一个激光仪(d)在板坯的另一边，形成四点同时测距；四个激光仪(a、b、c、d)以一定频率对板坯边部进行扫描，测得板坯边部所有点与激光仪的距离，利用测得的距离得到边部所有点到板坯中心线的坐标，连接所有的点得到板坯边部轮廓曲线，然后连接板坯两个端点做直线L，计算出板坯边部到该直线L的各点距离，并取其中的最大值作为板坯的镰刀弯数值。

进一步，取板坯一条边的两个端点A、B，C为板坯轮廓曲线上与A、B同边的任意第三点；连接A、B，并通过C向AB作垂线，垂线长度C_y达到最大时即是该板坯的镰刀弯数值。

将测得的板坯与激光仪的距离输入计算机，由计算机记录并描绘出板坯边部轮廓曲线。

又，本发明的另一个在线测量板坯镰刀弯的方法，利用激光精确测定距离的特点，在原板坯测宽仪装置的基础上，增加二个激光仪，和原板坯测宽仪中的激光仪组合在一起，在板坯一边，形成三点距离测量，测量出板坯弯曲度；激光仪以一定频率对板坯边部进行扫描，利用激光射到板坯的反射光线，又已知板坯中心线到激光头的距离，这样可以计算出板坯边部到板坯中心线的距离L；板坯到达最后一个激光仪后，继续向前运行一段距离，即相邻两个激光仪的距离，开始描绘板坯轮廓，并计算镰刀弯数值；连接该段板坯的两个端点，即为直线L1，通过板坯边部曲线向L1做垂线c1，距离板坯边部的最大值max(c1)即为板坯的第一个镰刀弯数值；板坯边部曲线每隔一个单位时间重新描绘一次，将前一次和当前的板坯边部曲线进行整合，形成新的板坯轮廓，并重新计算板坯新的镰刀弯数值；当整块板坯在辊道上移动完毕，即在计算机中描绘出完整块板坯的外部轮廓，并计算出整块板坯的镰刀弯数值。

一般地，取板坯两端点为横坐标A、B，纵坐标C为板坯轮廓曲线上任意一点。

板坯的镰刀弯数值C(X，Y)＝max(C_y)＝max(y)。

另，本发明的再一个在线测量板坯镰刀弯的方法，其与前一种测量方法相同，每隔一个单位时间重新计算一次镰刀弯数值，但与前一种测量的长度不同，新的板坯曲线将丢弃前述单位时间以前的板坯段而补充新的板坯段，即板坯始终以一个定尺距离为单位；然后将新计算的镰刀弯数值与前一次进行比较，保留较大的数值；这样循环下去，直到板坯尾部离开最后一个激光仪后，就获得了板坯定尺距离的最大镰刀弯的数值max(c2)。

具体地说，在线测量板坯镰刀弯的方法，利用激光精确测定距离的特点，在原板坯测宽仪装置的基础上，增加二个激光仪，和原板坯测宽仪中的激光仪组合在一起，在板坯一边，形成三点距离测量，测量出板坯弯曲度；激光仪以一定频率对板坯边部进行扫描，利用激光射到板坯的反射光线，又已知板坯中心线到激光头的距离，这样可以计算出板坯边部到板坯中心线的距离L；板坯头部过最后一个激光仪一个定尺距离后，开始计算该段定尺距离内的板坯镰刀弯数值，做两个端点连接直线的垂线，获得距离该板坯边部的最大值c2；再过一个单位时间，重新描绘板坯边部曲线；新的板坯曲线将丢弃前述单位时间以前的板坯段而补充新的板坯段，即板坯始终以所述的定尺距离为单位；然后将新计算的镰刀弯数值与前一次进行比较，保留较大的数值；这样循环下去，直到板坯尾部离开最后一个激光仪后，就获得了板坯定尺距离的最大镰刀弯的数值max(c2)。

本发明的有益效果：

本发明通过对板坯镰刀弯在线测量，可及时、准确地掌握生产中板坯镰刀弯的程度，避免人工目测镰刀弯产生的误判而造成的大量镰刀弯缺陷的产生或不必要的非正常停机，避免重大质量事故的产生。

附图说明

图1为本发明板坯镰刀弯测量示意图；

图2为本发明板坯镰刀弯测量装置示意图；

图3a～图3b为本发明一实施例的测量示意图。

具体实施方式

参见图1，一般地，本发明取板坯两端点为横坐标A、B，纵坐标C为板坯轮廓曲线上任意一点。

参见图2，本发明在钢连铸出坯辊道6上投入使用，实际使用了4台激光仪1～4，中间一对激光仪1、2用于板坯5位置和宽度的测量；四台激光仪1～4均可描绘板坯边部的曲线，比较、整合这四条曲线可以得到板坯实际的轮廓图形。四台激光仪1～4距离板坯5中心线都是1m，增设的两台激光仪3、4距离中间激光仪2为21.5m。激光仪扫描频率为1秒500次，每隔0.25秒重新计算一次镰刀弯数值。

实际使用中计算整个板坯的镰刀弯和板坯上定尺距离如每米镰刀弯最大值的两个实施例，具体如下：

实施例1，整个板坯镰刀弯的计算

板坯输送辊道的速度为20m/min，板坯头部到达中间的激光仪后，开始测量板坯位置。其原理是利用激光射到板坯的反射光线，又已知板坯中心线到激光头的距离，这样可以计算出板坯边部到板坯中心线的距离L。板坯到达最后一个激光仪后，继续向前运行1.5m(相邻两个激光仪的距离)，开始描绘板坯轮廓，并计算镰刀弯数值。连接该段板坯的两个端点，即为直线L1，通过板坯边部曲线向L1做垂线c1，距离板坯边部的最大值max(c1)即为板坯的第一个镰刀弯数值，参见图3a。

板坯过最后一个激光仪1.5m后，开始描绘第一个板坯边部轮廓曲线。然后连接两个端点成一条直线，做这条直线的垂线，找到C1的最大值，即为该段板坯的镰刀弯数值。a，b，c，d是激光头的编号。

参见图3b，过0.25s，重新描绘新的板坯边部轮廓曲线。这时，板坯比第一次描绘的略长。然后按同样方法得到新一段板坯的镰刀弯数值。板坯边部曲线每隔0.25秒重新描绘一次，将前一次和当前的板坯边部曲线进行整合，形成新的板坯轮廓，并重新计算板坯新的镰刀弯数值。

最后，当板坯离开最后一个激光仪后，四台激光仪对板坯都进行了完整的“扫描”。四台激光仪扫描板坯都得出了各自的板坯边部曲线La、Lb、Lc、Ld。比较中间一对激光仪描绘的整个板坯边部曲线Lb、Ld，如果形状相同说明板坯运行与中心线平行(否则说明板坯运行偏离中心线，可以利用测得的距离旋转板坯，使其平行于中心线)；比较一侧的三台激光仪描绘的整个板坯边部曲线La、Lb、Lc，如果形状相同说明板坯运行中没有左右摆动的现象(否则说明板坯有左右摆动现象而呈现弧形，实际为直线，可以忽略曲线上的该点)。其定义坐标如图3c所示，板坯的镰刀弯数值C(X，Y)＝max(C1_y)＝max(y)。

图中，Ld与Lb形状相同，距离不同，La、Lb、Lc重合。

实施例2，以板坯上定尺距离内的镰刀弯最大值

定尺距离镰刀弯计算方法与板坯段相同。主要步骤为：板坯头部过最后一个激光仪1米后开始计算每米的镰刀弯数值，做两个端点连接直线的垂线，获得距离板坯边部的最大值c2；过0.25s，重新描绘板坯边部曲线，

但与实施例1测量的长度不同。新的板坯曲线将丢弃0.25s以前的板坯段而补充新的板坯段，即板坯始终以1米为单位。然后将新计算的镰刀弯数值与第一次进行比较，保留较大的数值。这样循环下去，直到板坯尾部离开最后一个激光仪后，就获得了板坯每米最大镰刀弯的数值max(c2)。

板坯镰刀弯数值如果超过了标准，系统将在画面上报警，从而让操作人员及时掌握在线浇铸时板坯的镰刀弯情况，发现镰刀弯超标后，马上停止浇铸，防止大量废品的出现。

本发明在不锈钢连铸机投入应用以来，板坯镰刀弯超标比例由原先的2.51％下降至现在不到0.5％。

综上所述，本发明通过对板坯镰刀弯在线测量，可及时、准确地掌握生产中板坯镰刀弯的程度，避免所有板坯连铸机生产中不可避免的板坯镰刀弯缺陷的大量产生，避免重大质量事故的产生。

Claims

1.在线测量板坯镰刀弯的方法，利用激光精确测定距离的特点，在原来板坯测宽所用的一对激光仪(b、d)的一侧，再增加两个激光仪(a、c)，新增的两个激光仪(a、c)等距布置在原有一个激光仪的两侧，并且与板坯的中心线平行；三个激光仪(a、b、c)在板坯一边，另一个激光仪(d)在板坯的另一边，形成四点同时测距；四个激光仪(a、b、c、d)以一定频率对板坯边部进行扫描，测得板坯边部所有点与激光仪的距离，利用测得的距离得到边部所有点到板坯中心线的坐标，连接所有的点得到板坯边部轮廓曲线，然后连接板坯两个端点做直线L，计算出板坯边部到该直线L的各点距离，并取其中的最大值作为板坯的镰刀弯数值。

2.如权利要求1所述的在线测量板坯镰刀弯的方法，其特征是，取板坯一条边的两个端点A、B，C为板坯轮廓曲线上与A、B同边的任意第三点；连接A、B，并通过C向AB作垂线，垂线长度C_y达到最大时即是该板坯的镰刀弯数值。

3.如权利要求1所述的在线测量板坯镰刀弯的方法，其特征是，将测得的板坯与激光仪的距离输入计算机，由计算机记录并描绘出板坯边部轮廓曲线。