CN101602097A - 一种连铸坯运动参数检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种连铸坯运动参数检测装置及方法。所述连铸坯运动参数检测装置安装在拉矫机上，其特征在于包括：变速器、编码器以及控制器，其中，变速器的输入端连接到拉矫机的从动辊，在变速器的输出端安装编码器，编码器的信号输出端连接到控制器，变速器的传动比小于1，控制器基于编码器输出的编码器信号、拉矫机的从动辊的直径以及变速器的传动比来实时地确定连铸坯的位移。

Description

一种连铸坯运动参数检测装置及方法

技术领域

本发明涉及连铸坯生产中的运动参数检测，更具体地讲，涉及一种连铸坯运动参数检测装置及方法。

背景技术

目前，在冶金行业中，连铸已被广泛运用。图1示出了连铸生产的流程示意图。如图1所示，在连铸生产过程中，金属液经结晶器101和二次冷却区102冷凝为铸坯110，铸坯110在拉矫机104的驱动下，通过辊道103到达拉矫机104被矫直，并被拉矫机104驱动通过辊道105到达切割机106处进行切割，从而获得切割后的铸坯107。由于切割后的铸坯107通常具有预定的长度，因此在切割前需要进行切割定尺长度检测，以使切割后的铸坯107具有所述预定的长度。

拉矫机104中通常存在多个由上辊108和下辊109组成的辊组。图2示出了一个拉矫机的辊组的示图。如图2所示，拉矫机的上辊201可通过拉矫机的液压油缸203实现提升、压下动作。在正常工作条件下，拉矫机的上辊203通过液压油缸压下，以预定的压力压向上辊201和下辊202之间的引锭杆和/或钢坯。此外，由于钢坯温度较高，为防止拉矫机工作温度过高，每个辊组都安装有冷却水箱204。

图3示出由多个辊组构成的图1所示的拉矫机104的示图。铸坯在拉矫机上沿箭头所示的方向运动。通常仅在某个或某些辊组的上辊或下辊设置电机来进行驱动，设置有电机的辊为驱动辊，未设置的辊为从动辊。拉矫机的从动辊可以是拉矫机的上辊或下辊。

在现有的技术中，通常利用驱动辊的转动来检测连铸坯切割定尺长度。例如，名为“连铸机定尺切割装置”、申请号为CN200620130803的实用新型公开了一种连铸机定尺切割装置，如图4所示，其利用拉坯辊2的转速与拉坯辊变频驱动装置所输出的电压电流信号之间的关系，测量铸坯1的长度。然而，拉坯辊作为驱动铸坯前进的驱动辊，通常存在与铸坯之间打滑的问题，拉坯辊无法准确地反映出铸坯的运动，所以无法精确地检测定尺长度。

现有技术中也采用了在连铸生产线上安装测量轮和编码器方式来测量定尺长度等运动参数，但测量轮与铸坯之间经常出现打滑现象，因此无法准确地测量定尺长度。同时，在流数较多的方坯连铸中，流间距很小，安装测量轮比较困难。另外，现有技术的测量轮距离铸坯较近，温度高，导致编码器容易损坏。

此外，在铸坯经过拉矫机时，需要对铸坯进行轻压下处理。该处理是一种在铸坯完全凝固前通过拉矫机的辊组将其厚度轻微压缩的工艺，以有效降低铸坯内部的偏析和疏松。在轻压下模型计算中，只有轻压下的压下区间适合时才能起到提高铸坯内部质量的作用。如果压下区间靠前的话，起不到消除中心疏松的作用，反而迫使钢液向上流动，引起铸坯鼓肚；如果压下区间靠后的话，虽然能消除中心偏析和疏松，但是还会引起中心裂纹，起不到提高铸坯中心质量的目的。尤其在高效连铸的目标下，中心偏析、疏松会随拉速的提高而加重，压下区间也会随拉速改变，因此需要通过准确的铸坯位移来计算确定合适的轻压下压下区间。

因此，在连铸生产中需要一种能够方便、精确、稳定地检测连铸生产中铸坯运动参数的检测装置及方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够方便、精确、稳定地检测连铸中的连铸坯运动参数的装置及方法。

根据本发明的一方面，提供一种连铸坯运动参数检测装置，其特征在于包括：变速器、编码器以及控制器，其中，变速器的输入端连接到拉矫机的从动辊，变速器的输出端连接到编码器，编码器将其产生的编码器信号输出到控制器，变速器的传动比小于1，控制器基于编码器输出的编码器信号、拉矫机的从动辊的直径以及变速器的传动比来确定铸坯或引锭杆的位移或位置。

所述拉矫机的从动辊为拉矫机的上辊或下辊。

当铸坯的端部离开切割位置的位移达到连铸坯切割定尺长度时，控制器控制切割机压紧装置压紧铸坯使切割机与铸坯同步前进，并控制切割机切割铸坯。

根据本发明的另一方面，提供一种利用本发明的连铸坯运动参数检测装置检测连铸坯运动参数的方法，其特征在于：将所述连铸坯运动参数检测装置安装到拉矫机的从动辊上；通过所述连铸坯运动参数检测装置来实时地检测连铸坯的位移，其中，所述连铸坯运动参数检测装置通过其变速器将拉矫机的从动辊的旋转运动传递到其编码器，所述编码器将由于所述旋转运动产生的编码器信号发送到所述连铸坯运动参数检测装置的控制器，所述控制器基于所述编码器信号、所述拉矫机的从动辊的直径以及所述变速器的传动比来实时地确定铸坯的位移。

根据编码器输出的编码器信号获得变速器的输出端的转动角度，根据输出端的转动角度、拉矫机的从动辊的直径以及变速器的传动比计算出拉矫机的从动辊上的铸坯的位移，其中，变速器的输入端的转动角度等于拉矫机的从动辊的转动角度。

当检测到铸坯的端部从切割位置移动的位移达到定尺长度时，控制切割机的压紧装置压紧铸坯使切割机与铸坯同步前进并控制切割机进行切割。

将检测的铸坯的位移应用到用于铸坯轻压下处理的轻压下模型来计算压下区间。

本发明中的连铸坯运动参数检测装置的编码器通过变速器安装在拉矫机的从动辊上，由于拉矫机的从动辊与铸坯之间基本没有滑动，因此能够获得准确的位移信息，从而能够进一步获得其他运动参数。由于拉矫机自身具有良好的冷却系统，并且变速器进一步隔绝了来自拉矫机上的铸坯的热，从而保护编码器不会因为长期在过热的环境下工作而损坏，并可减少检测所受热源的干扰。同时，由于在编码器与拉矫机从动辊之间安装有传动比小于1的变速器，提高了检测分辨率和精度。

附图说明

通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其它目的、特点和优点将会变得更加清楚，其中：

图1示出了连铸生产的流程示意图；

图2示出了一个拉矫机的辊组的示图；

图3示出由多个辊组构成的图1所示的拉矫机的示图；

图4示出一种现有技术的连铸机定尺切割装置的示图；

图5示出本发明的连铸坯运动参数检测装置的一个实施例；

图6示出本发明的连铸坯运动参数检测装置的另一实施例。

具体实施方式

图5示出安装有本发明的连铸坯运动参数检测装置的一个拉矫机辊组。

根据本发明的连铸坯运动参数检测装置主要包括变速器205、编码器206和控制器209。

变速器205的输入端连接到作为拉矫机的从动辊的上辊201上。变速器205的输出端安装有编码器206。具体地说，可通过联轴器207将作为变速器205的输出端的输出轴连接到编码器206的输入轴，编码器206通过安装板208被固定在变速器205的外壳上。此外，也可以通过其他方式将编码器206安装到变速器205的输出端，例如，通过齿轮、齿条、键等。变速器205的输入端与上辊201的伸出端通过花键连接。当然，也可以通过其他的连接方式将变速器205的输出端与上辊201连接在一起。编码器206的输入轴与变速器205的输出轴同步转动，从而能够检测变速器205的输出轴的转动角度，这样可根据变速器205的传动比可得到上辊201的转动角度。编码器206的信号输出端连接到控制器209。

编码器206将由于转动产生的编码器信号(例如，脉冲信号、数字信号等)发送到控制器209。控制器209根据编码器206发送来的编码器信号、变速器205的传动比i以及上辊201的直径D获得铸坯的位移信号。具体地说，控制器209利用编码器信号获得变速器205的输出轴的转动角度θ1，则上辊201的转动角度θ2＝θ1×i，铸坯的位移L＝π×D×θ1×i。

在定尺切割中，当铸坯的端部从切割位置移动的长度(即，位移信号的值)L达到定尺长度时，控制器209控制切割机压紧装置压紧铸坯使切割机与铸坯同步前进，并控制切割机进行切割或者通过视觉或声觉的方式通知操作人员手动进行切割。

图6示出了编码器206通过变速器205安装在拉矫机的作为从动辊的下辊202的示图。由于拉矫机的从动辊与铸坯之间基本没有打滑现象，因此利用编码器206检测从动辊的转动能够准确地反映出铸坯的水平移动。

为了提高定尺长度检测的测量精度和分辨率，在拉矫机的从动辊与编码器102之间连接变速器101的传动比小于1。这使得编码器102端的转速高于从动辊的转速，从而编码器102的每个编码器信号等够指示更小的位移。例如，在拉矫机从动辊的直径为450毫米的情况下，对于常用的1024线的编码器，其每个脉冲代表的铸坯位移为1.3805826855毫米。如果使用传动比为1∶809.592的变速器，则每个脉冲代表的铸坯位移为0.001705282毫米。

由于可以实时地获得位移信息，因此可以容易地得到相应的位置、长度、速度和加速度等运动参数。

下面结合图1详细描述利用根据本发明的连铸坯运动参数检测装置在连铸生产进行检测的过程。

当开始连铸生产前，引锭杆头部置于结晶器101中，另一端以引锭杆压力被压在拉矫机104的至少一个辊组之间。所述至少一个辊组包括安装有根据本发明的连铸坯运动参数检测装置的编码器的从动辊以及至少一个驱动辊。在本实施例中，假设前三个辊组作为所述至少一个辊组。当开始连铸生产时，打开中包水口，金属液从中包水口进入结晶器101，驱动辊以一定速度驱动引锭杆前进，同时金属液连续不断的进入结晶器101进行冷却凝固，通过调节中包水口的开度，使金属液在结晶器101中保持一定的液位高度。

拉矫机104的驱动辊带动引锭杆前进的同时，连铸坯运动参数检测装置检测铸坯的位移。引锭杆带动铸坯进入二次冷却区102进行进一步冷却，使带液芯的铸坯逐渐完全凝固，并随后到达拉矫机104。

在铸坯到达拉矫机的过程中，随着引锭杆也随着向前移动，根据连铸坯运动参数检测装置检测的位移确定引锭杆处于第三个辊组之后的辊组之间时，该辊组的上辊压下。

根据连铸坯运动参数检测装置检测的位移以及冷凝器出口与拉矫机的辊组的距离可以确定铸坯的端部的位置，以此可以确定铸坯是否靠近拉矫机的辊组(例如，距离辊组预定的距离)或处于拉矫机的辊组之间。例如，当确定铸坯靠近拉矫机的第一辊组时，控制拉矫机的该辊组的上辊提升，当确定铸坯到达拉矫机的上下辊之间时，控制该辊组的上辊以预定的压力将铸坯压在上下辊之间。随着铸坯的前进，铸坯相继被压在其他辊组的上下辊之间。

当铸坯经过拉矫机时，将连铸坯运动参数检测装置检测的铸坯的位移应用到轻压下模型来确定轻压下处理的压下区间。由于根据铸坯的位移来确定压下区间是一种公知技术，在此不再赘述。

当基于检测的位移确定铸坯头到达脱引锭装置时，脱引锭装置使引锭杆与铸坯分离。随后，当铸坯通过辊道到达切割机并进行切头后，基于预定的铸坯切割定尺长度，控制器控制切割机对铸坯进行切割。具体地说，当铸坯的端部离开切割机的切割位置的位移达到连铸坯切割定尺长度时(即，铸坯上的切割点到达切割位置时)，位于预定位置的切割机的压紧装置压紧铸坯使切割机与铸坯同步前进，并控制切割机切割铸坯。在切割完成后，切割机回到所述预定位置。这样进行切割可以使连铸生产连续进行而不会中断。通常，由于铸坯行进速度较慢，当切割机完成切割后回到所述预定位置时，铸坯的下一切割点还未到达切割位置。

上述利用根据本发明的连铸坯运动参数检测装置进行连铸生产的中连铸坯的运动参数检测仅是示意性，根据本发明的连铸坯运动参数检测装置也可用于其他方式的连铸生产中的检测。

根据本发明的连铸坯运动参数检测装置可在连铸生产中用于检测铸坯的切割定尺长度、轻压下处理的压下区间、连铸坯的浇铸长度检测等一系列涉及铸坯的位移、位置、速度、加速度和长度的检测。

编码器会因为长期在过热的环境下工作而损坏，本发明中将编码器通过变速器安装在拉矫机上，由于拉矫机自身具有良好的冷却系统(如，图2中的冷却水箱204)，可使编码器相对于安装在其他位置的工作温度低，同时由于在编码器与拉矫机从动辊之间安装有变速器，从而进一步隔绝了来自拉矫机上的铸坯的热，从而保护编码器不会因为长期在过热的环境下工作而损坏，并可减少检测所受热源的干扰。同时，由于在编码器与拉矫机从动辊之间安装有传动比小于1的变速器，提高了检测分辨率和精度。此外，由于拉矫机的从动辊与铸坯之间基本没有滑动，因此能够利用拉矫机的从动辊的转动获得准确的铸坯位移信息，从而获得铸坯的准确的位置、长度、速度、加速度等运动参数。

Claims (9)

1、一种连铸坯运动参数检测装置，所述连铸坯运动参数检测装置安装在拉矫机上，其特征在于包括：变速器、编码器以及控制器，

其中，变速器的输入端连接到拉矫机的从动辊，在变速器的输出端安装编码器，编码器的信号输出端连接到控制器，变速器的传动比小于1，控制器基于编码器输出的编码器信号、拉矫机的从动辊的直径以及变速器的传动比来实时地确定连铸坯的位移。

2、根据权利要求1所述的连铸坯运动参数检测装置，其特征在于，所述拉矫机的从动辊为拉矫机的上辊或下辊。

3、根据权利要求1所述的连铸坯运动参数检测装置，其特征在于，通过联轴器将作为变速器的输出端的输出轴连接到编码器的输入轴，编码器通过安装板被固定在变速器的外壳上。

4、根据权利要求1所述的连铸坯运动参数检测装置，其特征在于，变速器的输入端与所述从动辊的伸出端通过花键连接。

5、根据权利要求1所述的连铸坯运动参数检测装置，其特征在于，控制器根据编码器输出的编码器信号获得变速器的输出端的转动角度，并根据输出端的转动角度、拉矫机的从动辊的直径以及变速器的传动来比计算拉矫机的从动辊上的铸坯的位移，其中，变速器的输入端的转动角度等于拉矫机的从动辊的转动角度。

6、一种利用权利要求1的连铸坯运动参数检测装置检测连铸坯运动参数的方法，其特征在于：

将所述连铸坯运动参数检测装置安装到拉矫机的从动辊上；

通过所述连铸坯运动参数检测装置来实时地检测连铸坯的位移，其中，通过所述连铸坯运动参数检测装置的变速器将拉矫机的从动辊的旋转运动传递到所述连铸坯运动参数检测装置的编码器，所述编码器将由于所述旋转运动产生的编码器信号发送到所述连铸坯运动参数检测装置的控制器，所述控制器基于所述编码器信号、所述拉矫机的从动辊的直径以及所述变速器的传动比来实时地确定铸坯的位移。

7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述编码器信号获得所述变速器的输出端的转动角度，根据所述变速器的输出端的转动角度和所述变速器的传动比获得所述拉矫机的从动辊的转动角度，根据所述拉矫机的从动辊的直径以及所述拉矫机的从动辊的转动角度计算出所述拉矫机的从动辊上的铸坯的位移，其中，变速器的输入端的转动角度等于拉矫机的从动辊的转动角度。

8、根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当检测到铸坯的端部从切割位置移动的位移达到定尺长度时，控制切割机的压紧装置压紧铸坯使切割机与铸坯同步前进并控制切割机进行切割。

9、根据权利要求7所述的方法，其特征在于，将检测的铸坯的位移应用到用于铸坯轻压下处理的轻压下模型来计算压下区间。

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