CN102407308B - 结晶器锥度检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种结晶器锥度检测装置，属于工业测量技术领域。该装置包括箱体、单摆机构、真空吸附机构、接近开关，用于测量结晶器内壁表面锥度。单摆机构由水平平台标定其初始转角，通过读取初始转角与被测面转角的夹角实现锥度测量。单摆机构的测量仪器为绝对位置编码器，在断电后仍无需重新标定初始转角。真空吸附机构由进气开关、真空生成器和真空吸盘组成，振动噪音小，对测量系统干扰较小。在测量面四个角部安装了接近开关，以确认测量面与被测面的紧密接触。本发明提供的检测装置以较简单的机构实现了结晶器单点锥度和整体锥度曲线的测量，应用于生产检测后，可大幅度降低结晶器锥度检测装置的成本，减少测量时间。

Description

结晶器锥度检测装置

技术领域

本发明属于工业测量技术领域，具体涉及一种结晶器锥度检测装置，用于测量结晶器开口锥度。

背景技术

结晶器是一个水冷的钢锭模，是连铸机非常重要的部分。钢液在结晶器内冷却，初步凝结成型，且形成一定的坯壳厚度。这一过程是在坯壳与结晶器壁连续，相对运动下进行的。

由于结晶器的振动过程中钢水对结晶器内壁的冲击，这样就会对结晶器的内壁产生摩擦，从而导致结晶器内壁的逐渐薄弱，由此，需要研制一种测量装置测量结晶器开口尺度大小，以保证结晶器能在合适的情况下继续工作。同时也可以防止因结晶器疲劳运作而造成重大的人员及财产损失。

目前结晶器的开口尺度主要是通过测量结晶器入口和出口处的宽度尺寸来实现的，分为在线测量和离线测量两种。其中在线测量牵涉到机构干涉、高温保护、信号干扰等问题，机构较复杂，成本昂贵且难以维护。离线测量结晶器宽度的机构一般也比较复杂，且测量操作比较繁琐，只能测量一定尺寸范围的结晶器宽度，当结晶器尺寸范围变化过大时，需要使用多个不同型号的离线检测装置。

发明内容

针对现有技术存在的以上一些问题，本发明提出一种结晶器锥度检测装置，用于测量结晶器开口锥度。本检测装置采用单摆机构实现锥度的测量，为保证测量时测量装置与被测结晶器表面紧密接触，使用了真空吸附机构，并通过接近开关保证接触的可靠性。

本发明所提供的结晶器锥度检测装置包括箱体1、单摆机构2、真空吸附机构3、接近开关4；所述箱体1右侧的测量面与被测结晶器被测面接触；所述单摆机构2安装在箱体1内的左侧，箱体1前后两面上有一对同心圆孔，作为安装单摆机构2的轴承座，单摆机构2的两端伸出轴与两轴承座孔内轴承连接，单摆机构2能够绕伸出轴自由转动；所述真空吸附机构3对称分布安装于箱体1内的右侧，所述真空吸附机构3的真空吸头通过箱体1右侧的孔穿出至箱体1外部，真空吸头为橡胶材料，具有伸缩弹性，在吸力作用下可缩至与箱体1侧面对齐；所述接近开关4位于箱体1右侧测量面的四个角部，接近开关4的触头在自由状态下伸出在测量面外，遇外压可缩回至箱体1内部。

单摆机构由固定轴、偏心块、绝对位置旋转编码器组成。所述单摆机构2由水平平台标定其初始转角，通过读取初始转角与被测面转角的夹角实现锥度测量，绝对位置编码器在断电后仍无需重新标定初始转角。当箱体水平放置时，由于重力作用使偏心块重心与轴心的连线竖直向下，此时的状态为初始状态，记单摆机构旋转编码器的转角为0°。

真空吸附机构由进气开关、真空生成器和真空吸盘组成，动力由工厂压缩空气提供，振动小，对测量编码器的干扰较小。同时压缩空气能源绿色环保，噪音污染较小。

为保证测量时测量装置的测量面与结晶器被测面接触紧密，提高设备可靠性，在测量面四个角部都安装了接近开关。其中任何一个开关未压紧、无闭合信号时都会在控制系统中报警。

测量时，用钢索将检测装置悬空吊至被测面处，其中箱体有真空吸盘的表面正对被测面。打开真空生成器的进气开关，真空吸盘将检测装置的测量面与结晶器的被测面贴紧，有锥度的被测面会导致检测装置中单摆在重力作用下产生偏转。被测结晶器都是垂直于地面安装，因此单摆的初始转角与偏转角度的夹角即可认为是结晶器的锥角，并可换算为锥度。

在实际测量中，除需要测量结晶器内壁某点锥度外，还需要测量结晶器整个内表面在钢水持续冲刷下，因磨损而产生的凹凸不平情况。为达到上述要求，本发明中采取多点锥度拟合结晶器内表面形状的方法。

多点锥度拟合方法如下：

设结晶器内表面曲线为P(x)，已测3点为A，B，C均为P(x)上的点，见附图2所示。在坐标系xoy中的坐标分别为(x₀,y₀)、(x₁,y₁)、(x₂,y₂)，其中x₁、x₂为未知。对该三点用拉格朗日插值，表达式为：

该方程未知数为三个，无唯一解，需要引入两个约束条件。结晶器内壁磨损后仍为连续光滑表面，故P(x)在测量点处的曲线斜率应与已测得斜率相等。考虑逐点测量的递进性，设P(x)为右连续函数，则约束条件可表达为：

  

  

联立上述三公式，可求取P(x)的唯一解。

本发明提供的结晶器锥度检测装置以较简单的机构实现了结晶器单点锥度和整体锥度曲线的测量。应用于生产检测后，可大幅度降低结晶器锥度检测装置的成本，减少测量时间。

附图说明

图1：回转支承内圈滚道测量杆装置原理图。

图2：多点锥度曲线拟合原理示意图。

图中：1：箱体；2：单摆机构；3：真空吸附机构；4：接近开关。

具体实施方式

测量前，首先在一水平平台上标定检测装置中单摆机构的初始转角，单摆机构的旋转编码器采用绝对位置编码器，标定完成后，断定后仍无需重新标定。

测量时，用钢索将检测装置悬空吊至被测面处，其中箱体有真空吸盘的表面正对被测面。确认测量面与被测面之间无杂物后，打开空气开关，真空吸盘将两面贴紧。确认操作面板无异常报警信号后，按下测量按钮，即可获得此处锥度值。在结晶器内壁表面自上至下测量多点锥度值，数据处理系统即可按上述多点拟合原理求出内壁面整体锥度曲线，从而可以观察处内壁磨损情况。

Claims (2)

1.一种结晶器锥度检测装置，其特征在于该装置包括箱体（1）、单摆机构（2）、真空吸附机构（3）、接近开关（4）；所述箱体（1）右侧的测量面与被测结晶器被测面接触；所述单摆机构（2）安装在箱体（1）内的左侧，所述箱体（1）前后两面上有一对同心圆孔，作为安装所述单摆机构（2）的轴承座，单摆机构（2）的两端伸出轴与两轴承座孔内轴承连接，单摆机构（2）能够绕伸出轴自由转动，所述的单摆机构（2）由固定轴、偏心块、绝对位置旋转编码器组成；所述真空吸附机构（3）对称分布安装于箱体（1）内的右侧，所述真空吸附机构（3）的真空吸头通过箱体（1）右侧的孔穿出至箱体（1）外部，所述真空吸附机构（3）的真空吸头为橡胶材料，具有伸缩弹性，在吸力作用下可缩至与箱体（1）侧面对齐；所述接近开关（4）位于箱体（1）右侧测量面的四个角部，接近开关（4）的触头在自由状态下伸出在测量面外，遇外压可缩回至箱体（1）内部。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于所述的真空吸附机构（2）由进气开关、真空生成器和真空吸盘组成。

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