CN102416455B - 电磁式下渣检测控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电磁式下渣检测控制系统，包括设置在引导钢包内钢水流入中间包内的长水口处的执行部分，和与执行部分连接的检测控制部分的下渣检测控制系统，其中：执行部分由钢包机械手和U型传感器组成，其中钢包机械手上设置传动机构；传动机构与U型传感器连接，并带动U型传感器随钢包机械手向前置于长水口两侧进行检测，或者向后拖动U型传感器远离长水口停止检测。本发明安装、维护方便、使用率高；维护成本低；抗干扰能力强；克服了传感器定位不准确的问题；避免了传感器被钢水淋到，保证了传感器的寿命；降低了使用要求，排除了环境限制。

Description

电磁式下渣检测控制系统

技术领域

本发明涉及冶金自动化领域，特别指一种包括钢包下渣检测、控制方式与成套系统的电磁式下渣检测控制系统。

背景技术

在连铸生产过程中，钢包的覆盖渣可以起到防止钢水氧化、保持大中包钢水温度的作用，但中间包渣层过厚则会污染钢水、加快中间包耐材腐蚀、降低了铸坯质量、增加了生产成本。随着钢包长水口保护浇铸方式的推广，通过肉眼观察或红外摄像的方式已无法及时的阻止钢包钢渣泄露到中包中，只能通过观看中间包翻渣或检测钢包重量这两种方式控制钢包的下渣量，但这两种方式都存在不可解决的弊端：观看到中包翻渣将会使中间包渣层加厚，从而带来夹渣，降低钢水质量，减少中间包使用寿命；而检测钢包重量更加不能确定是否下渣，不但影响钢水质量，还会降低钢水的收得率，提高生产成本。因此，有效的钢包下渣检测技术对提高铸坯质量、提高钢水收得率、降低生产成本有着极其重要的意义。

目前存在几种不同形式钢包下渣检测技术，例如：基于电磁线圈传感器的下渣检测技术、基于加速度传感器的振动式下渣检测技术、基于水口外部的电磁下渣检测技术等。基于电磁线圈传感器的下渣检测是利用电磁感应的原理检测出钢水中含渣量的百分数。线圈安装在钢包滑动水口与钢包底座之间，钢水从线圈中心通过，从而直接测量钢水中钢渣的含量。因为使用了电磁感应的原理，使得该下渣检测系统系统操作方便，每次使用只要拔插快速插头就可以，不需要卸长水口；不易受环境影响，准确性高；抗干扰能力强。但是由于电磁线圈是安装在钢包内，因此每个钢包都必须配备一个传感器，成本较高，同时，传感器跟随钢包进精炼炉精炼，导致传感器受高温烘烤因此寿命较短，在钢包不下线就得不到维护的情况下，使用得不到连续。振动测渣的原理是通过将加速度传感器安装在钢包机械手上，检测操作杆的振动变化，从而判断钢包下渣与否。由于传感器不需要安装在钢包上，因此这种测渣方式安装方便，使用寿命较与线圈式相比较长。但由于使用的环境较为恶劣，存在许多的干扰因素（如噪声、上钢包、滑动水口运动、注流速度改变、气体吸入、边界条件、中间多样性覆盖层的厚度和黏度）改变引起的干扰信号远大于渣信号因此误报率较高，可靠性较差。基于长水口外部的电磁下渣检测技术是利用电磁线圈产生电磁场，长水口中的钢水及钢渣通过这个电磁场将产生一个感应电流，从而判断长下渣与否。专利文件JP54119336A及专利文件EP1486272A1所提到的方法和设备就是利用该原理实现的。

专利文件JP54119336A利用了两组电磁线圈在长水口的不同高度位置检测，并且提供了一个独立的水平驱动机构使线圈能够前后移动用于避免长时间高温烘烤。然而，由于钢包长水口随着钢包滑动水口动作而动作，独立的水平驱动机构将导致C型框架无法定位，并且由于两组线圈不在同一水平面上，C型框架的结构将十分庞大，在钢包与中间包距离较短的情况下，将无法应用。专利文件EP1486272A1利用了至少一个发送线圈和至少一个接收线圈产生电磁场，并且将发送线圈、接收线圈、装到叉状线圈架的两个分支中，使发送线圈、接收线圈、钢包长水口在同一条直线上，钢包长水口位于两个线圈之间，同时，叉状线圈架通过杆状连接部分固定在钢包机械手的前端套管上，从而保证传感器与长水口的相对位置不发生大的改变。然而，钢包机械手在更换钢包长水口时，钢水有很大的几率会泄漏出来，因为叉状线圈架固定在机械手上不能移动， 所以钢水将淋到到叉状线圈上导致叉状线圈架的损坏；此外，因为发送线圈和接收线圈竖直螺旋绕制，所以发送线圈、接收线圈和长水口必须在同一条直线上，这将导致维护安装的不便。在以上两个专利文件中，虽然都对传感器进行的冷却，但由于中间包面积较大，周围的辐射温度也非常高，引入线圈的电缆得不到保护，特别是专利文件JP54119336A，在C型框架前后移动时，很可能会导致电缆下垂，电缆直接浸入中间包钢水中，导致电缆烧毁。

在连铸生产过程中，一般用到钢包长水口机械手。钢包长水口机械手的主要功能是将长水口安装到钢包滑动水口上以及更换长水口，以起到防止钢水氧化、保持大中包钢水温度的作用。为了提高铸坯质量、提高钢水收得率、降低生产成本，大多数连铸生产线采用了钢包下渣检测技术，电磁悬挂式钢包下渣检测技术应用较广泛，此技术需将传感器安装在钢包长水口机械手上，在需要检测钢包水口中钢渣含量时，传动机构将传感器送至钢包长水口附近，在不需要检测时，传动机构将传感器拖回到远离钢包长水口处。目前传统的钢包长水口机械手作用单一，且在伸缩管上没有预留安装传感器传动装置的位置，结构臃肿，操作困难。

现有的电磁型测渣传感器一般由发送线圈和接收线圈组成。环形线圈传感器是由两组线螺旋绕制成环形堆叠在一起，外部由不锈钢外壳封装并安装在钢包底部，在检测时，钢水和钢渣从环形线圈的圆心处通过，达到检测的目的。因为该种传感器安装在钢包底部，每次更换需要将钢包耐火材料层破坏，所以更换困难，使用成本较高。在水口外侧检测的传感器也是由发送接收线圈组成，专利文件JP54119336A和专利文件EP1486272A1曾描述过这类传感器。在专利文件JP54119336A中，提供了一种传感器结构，这种结构使用了两组发射接收线圈分别位于传感器的两个分支中，并且两组线圈位于不同的水平面上，并通过独立的传动设备前后移动用于缩短传感器在高温区停留的时间，这种结构可以接收不同截面的长水口中的钢水信息。但是，由于两组线圈不在同一水平面上导致结构十分庞大，导致应用十分困难；并且由于传感器的来回移动，电缆容易下垂导致在中间包烧毁。在专利文件EP1486272A1中，提供了另外一种传感器结构，这种结构是将发送和接收线圈分别装入外壳的两个分支中，在检测时需要将发送线圈、接收线圈、长水口处于一条直线上，使长水口位于发送、接收线圈之间，并且这种传感器是固定在机械手前端套筒上。这种传感器结构简单，使用限制性不大，但是由于线圈采用螺旋组装绕制，必须让两个线圈和长水口处于同一直线上，这将导致安装要求较高，如果发生机械变形，调整困难；并且传感器是固定在机械，长时间接受高温烘烤，寿命也相对较短。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术中存在的缺点和问题加以改进和创新，提供一种用户友好、低维护成本、高性能、高准确率、长寿命，能够长时间连续使用的电磁式下渣检测控制系统。

本发明的技术方案是构造一种包括设置在引导钢包内钢水流入中间包内的长水口处的执行部分，和与执行部分连接的检测控制部分的下渣检测控制系统，其中：

执行部分由钢包机械手和U型传感器组成，其中钢包机械手上设置传动机构；传动机构与U型传感器连接，并带动U型传感器随钢包机械手向前置于长水口两侧进行检测，或者向后拖动U型传感器远离长水口停止检测；

所述的钢包机械手一端通过水口拆装套可上下活动的连接在钢包底部，另一端通过座固定在基础上，其中水口拆装套通过叉头连接一伸缩管，伸缩管外端套筒连接减速器和操作手柄，套筒还通过连接轴连接与其垂直的框座，框座与套筒之间设置有升降油缸，框座底端通过悬壁与座连接；

所述的U型传感器包括对应设置的外壳，分别设置在两外壳内的扁形传感器线圈，及固定两外壳和线圈的连接管及套管，其中连接管及套管内设置连接扁形传感器线圈和检测控制部分的信号线，并输送冷却线圈和信号线的冷却气。

本发明具有以下优点和有益效果：

1、安装、维护方便、使用率高。本发明U型传感器是安装在钢包机械手上进行检测，无需对大包进行改造，在安装或维护时，只需将传动机构固定螺丝取下即可，即使是在浇铸过程中，也能快速更换传感器或传动机构等易损件，这种特性使使用率可以提升50%以上。

2、维护成本低。由于U型传感器的检测是在钢包长水口外，一台连铸机只需配备1到2套传感器，无需一个钢包配置一个传感器， 极大的降低了维护成本。

3、抗干扰能力强。本发明是电磁感应原理的应用，所以与振动原理的应用相比，具有不受环境因素及工艺条件的影响，如噪声、上大包、注流速度改变、气体吸入、边界条件、中间多样性覆盖层的厚度和黏度改变等干扰信号的影响。

4、克服了传感器定位不准确的问题。本发明中U型传感器是通过U型传感器设置在传动机构上，而传动机构是设置在钢包机械手上，因为当钢包滑动水口运动时机械手会随之运动，所以U型传感器与长水口的相对位置可将不会发生变化。

5、避免了传感器被钢水淋到，保证了传感器的寿命。在拆装长水口时，由于钢包滑动水口未能及时完全关闭，因此会产生钢水泄漏飞溅的现象，因为本发明中U型传感器设置在传动机构上，在拆装长水口时，U型传感器通过传动机构缩回到远离长水口的位置，所以可以避免传感器被钢水淋到。同时传动机构的存在，传感器只需在需要检测时送到长水口附近，其余大部分时间处于缩回状态，因此避免了长时间在高温区作业，也延长了传感器的使用寿命。

6、降低了使用要求，排除了环境限制。U型传感器是由激励和感应线圈组成，两组线圈分别绕制成扁装，如椭圆形或长方形，这样，线圈的高度将大幅度降低，长度将大幅延长。由于线圈高度的降低导致了传感器的高度也得到降低，从而在钢包和中包之间的距离较小时，U型传感器也可以通过；由于线圈长度的大幅延伸，钢包长水口只需在两个线圈的包裹范围内，无需与激励和感应线圈的圆心成一条直线，因此，在定位的精度上降低了要求。

本发明钢包机械手的优点和有益效果：

1、安装、维护方便。与传统钢包长水口机械手安装、维护相比，本发明只多了设置于伸缩管内的传动机构，安装、维护方便，即使是在浇铸过程中，也能快速更换传感器或传动机构等易损件。

2、维护成本低。传动缸、传动导向杆等零件都是标准件，易采购，维护成本低。

本发明U型传感器的优点和有益效果：

使用了扁形线圈，可以使传感器产生的磁场范围在长度方向增大，钢包长水口不必与激励、感应线圈处于通一条直线上，只需在两个扁形线圈的范围内即可，从而解决了安装需要高精度定位的问题。在长水口附近检测存在飞溅的钢水，飞溅的钢水在传感器外壳上过多的积留会导致检测失效，导致传感器报废。由于U型传感器每个传感器外壳分为两片部件，每片部件边缘都有数个沉头孔，在扁形线圈设置在传感器外壳中后，使用螺丝和螺母或铆钉密固定好，并在其上再贴一块光滑的不粘钢材料。这种工艺可以使飞溅的钢水不会积留在传感器外壳上，杜绝了因钢水积留而导致传感器报废的问题。因为传动杆是一根长的空心管，与扁形线圈连接的信号线通过传感器连接管设置在传动杆之中，所以在传感器前后移动时，信号线的弯曲部位将移到远离中间包的位置，从而避免了信号线由于弯曲掉到中包中的情况。同时由于冷却扁形线圈的冷却气也是与信号线同一通道传输，因此，在冷却扁形线圈的同时，信号线也得到了冷却。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2是本发明钢包机械手立体结构示意图。

图3是本发明U型传感器分解结构示意图。

图4是本发明U型传感器工作结构结构放大图。

图5是本发明传动机构与U型传感器安装结构示意图。

图6是本发明传动机构部分结构示意图。

具体实施方式

由图1至6可知，本发明包括设置在引导钢包1内钢水流入中间包3内的长水口2处的执行部分，和与执行部分连接的检测控制部分，其中：

执行部分由钢包机械手4和U型传感器5组成，其中钢包机械手4上设置传动机构6；传动机构6与U型传感器5连接，并带动U型传感器5随钢包机械手4向前置于长水口2两侧进行检测，或者向后拖动U型传感器5远离长水口2停止检测；

所述的钢包机械手4一端通过水口拆装套41可上下活动的连接在钢包1底部，另一端通过座48固定在基础上，其中水口拆装套41通过叉头42连接一伸缩管43，伸缩管43外端套筒410连接减速器49和操作手柄40，套筒410还通过连接轴44连接与其垂直的框座46，框座46与套筒410之间设置有升降油缸45，框座46底端通过悬壁47与座48连接；

所述的U型传感器5包括对应设置的外壳，分别设置在两外壳内的扁形传感器线圈，及固定两外壳和线圈的连接管及套管，其中连接管及套管内设置连接扁形传感器线圈和检测控制部分的信号线，并输送冷却线圈和信号线的冷却气。

本发明所述的检测控制部分包括连接并驱动传动机构6的传动控制模块7，与传动控制模块7连接的环境信息采集模块9，与环境信息采集模块9连接的厂方DCS8，驱动并连接U型传感器5的信号发生模块10，和连接U型传感器5的渣量信息采集模块11，其中渣量信息采集模块11将接收U型传感器5的信号输送至与其连接的渣量分析模块12，渣量分析模块12分别连接并传输信号至现场交互模块14和现场控制模块13，现场控制模块13还连接报警和钢包滑板控制系统15。所述的伸缩管43为圆形管，或者方形管，或者椭圆形管。所述的U型传感器5包括呈U型对应设置的由盖板51和底板510组成的外壳，分别设置在两外壳内的激励线圈52和感应线圈54，密封外壳并连接传感器安装底板57的传感器腔座56，连接在安装底板57上的传感器手柄59，和连接线圈与检测控制部分的信号线53，其中传感器手柄59与安装底板57连接端两侧还分别设置有传感器连接管58与安装底板57固定。所述的传感器连接管58和传感器手柄59均为空心管，信号线53设置在管内，冷却气通过传感器连接管58和传感器手柄59冷却信号线53和线圈。所述的激励线圈52和感应线圈54均为扁形线圈，且对应设置一组或者至少二组，对应设置的激励线圈52和感应线圈54的线圈匝数相等，或者误差小于等于10%，两线圈置于长水口2两侧的距离为150-350mm。所述的传动机构6设置在伸缩管43处并随钢包机械手4前后移动，包括由两个支座61固定的传动缸62，与传动缸62的运动部分63连接的传动支架64，和设置在传动支架64上的两导向杆65，其中传动支架64底部设置传动杆68与U型传感器5的传感器手柄59连接，传动支架64连接处设置有直线运动导向的直线轴承66，传动杆68末端设置有一冷却气接口69。所述的传动机构6通过两支座61套装于伸缩管43上，或者悬置于伸缩管43上。所述的传动缸62为气缸，或者液压缸，或者电动缸，或者电液缸。

本发明的结构原理：

本发明包括环境信息采集模块、信号发生模块、U型测渣传感器、传动控制模块、传感器传动机构、渣量信息采集模块、渣量分析模块、现场交互模块、现场控制模块，传动机构设置在钢包机械手上，传动控制模块通过电缆与传动机构连接，U型传感器设置在传动机构上，通过信号电缆连接到渣量信息采集模块，信号电缆设置在传动机构的传动杆中。

本发明的执行部分：

U型传感器由至少一个激励线圈和至少一个感应线圈组成，激励线圈和感应线圈绕制成扁装，如长方形或椭圆形分别配置在传感器的两个腔体中，并使两个线圈处于同一水平上，中心相对，在需要检测时，U型传感器通过传感器传动机构送至钢包长水口附近，使钢包长水口位于两组线圈之间，此时，U型传感器将产生两路感应信号送至渣量信息采集模块，这两路信号有两个作用，一是检测不同截面的含渣量，二是消除现场干扰，如振动，气体吸入等。传动机构是一种水平传动设备，包括传动元件及传动杆，它设置在钢包机械手上，与钢包机械手平行，传动时，传动杆沿机械手悬臂方向前后运动，当机械手因钢包滑动水口动作移动时，传动机构将随机械手移动而移动。U型传感器设置在传动机构上，与传动机构的传动杆连接，当传动机构动作时，U型传感器将随传动机构移动而移动，因为传动机构可随钢包机械手移动而移动，所以与传动杆连接的U型传感器也同样具备这一特性。在需要检测时，传动机构将U型传感器推送至钢包长水口两侧，在不需要检测时，传动机构将U型传感器拖回到远离钢包长水口处；与传感器连接的信号电缆设置在传动机构的传动杆中，使U型传感器在前后移动的过程中，电缆弯曲部位移到了机械手后端，避免了电缆掉入到中包钢水中；U型传感器所需冷却气通过传动杆传输，在冷却U型传感器的同时，也冷却信号电缆。

本发明的检测控制部分：

环境信息采集模块采集钢包重量信号和钢包滑动水口开关等信号。钢包重量用来判断是否送出U型传感器，当钢包重量达到某一阀值时，环境信息采集模块将通知传动控制模块，将U型传感器送到钢包水口处，并开始检测。钢包滑动水口开关信号的长短是计算含渣量的辅助值，钢包滑动水口信号发生时间的长短决定了钢包滑动水口的开度大小，在检渣时，随着钢包滑动水口的动作，钢包长水口的钢流大小会发生与钢包滑动水口动作幅度成一定比例关系的变化，如滑动水口关闭的动作时间越长，钢流减小的幅度越大，环境信息采集模块将钢包滑动水口开关信号送至渣量分析模块。信号发生模块是U型传感器的驱动模块，当U型传感器需要工作时，提供不同强度的高频电磁脉冲，高频电磁脉冲通过U型传感器线圈，转化成磁场，当钢水或钢渣通过这个磁场时，会在线圈上反馈回不同的信号。传动控制模块通过控制电缆与传感器传动机构连接，用于驱动传动机构将U型传感器送出或收回。渣量信息采集模块的工作分为5个步骤：第1步，接收U型传感器所反馈的两路脉冲信号；第2步，使用限幅平均滤波法对对采集的脉冲数据进行滤波处理；第3步，将处理后的数据转成AD数值；第4步，将2路AD数值进行算术合成后输出。渣量分析模块是将渣量信息采集模块输出的AD数值通过微分的方式进行计算，得出钢水中渣的含量，同时使用接收到的钢包滑动水口开关时间计算出长水口中钢流大小的比例因子，通过该比例因子与渣的含量进行运算，可得出钢水中渣含量的百分比，并根据该百分比判断是否卷渣或全渣报警，并发送相应的指令给现场控制模块。在接收到渣量分析的指令后，现场控制模块负责相应指令的动作，通常情况下，动作分为两种：报警和自动关闭钢包水口钢包滑动水口。现场交互模块是通过接收环境信息采集模块、信号采集模块及渣量分析模块的数据，提供给用户一个友好的界面。

本发明的工作原理：

钢水从钢包1通过钢包长水口2流向中间包3，U型传感器5通过与传动机构6的传动杆连接设置在传动机构6上，同时传动机构6设置在钢包机械手4上，与钢包机械手4平行，这样，当钢包滑动水口作开关运动时，U型传感器5将会通过钢包机械手4的运动而运动，从而与钢包长水口2的相对位置保持不变。U型传感器5通过信号电缆与信号发生模块10及渣量信息采集模块11相连。传动机构6通过信号电缆与传动控制模块7相连，传动控制模块7与环境信息采集模块9通过信号电缆连接，环境信息采集模块9通过信号电缆连接厂方DCS 8，采集大包重量、大包滑板动作等信号。渣量分析模块12通过                                                

总线或其他方式连接渣量信息采集模块11。现场交互模块14及现场控制模块13通过信号电缆连接渣量分析模块12，报警和钢包滑板控制系统15通过信号电缆连接现场控制模块13。

图4是本发明中传感器及传动机构详细安装示意图，包括：U型传感器5通过管密封连接器513密封连接到传动杆68上。传感器线圈被绕制成扁装，如椭圆形或长方型或扁装多边形配置到U型传感器5中。传感器信号线53从中空的传动杆68中通过，在传动杆末端与传感器信号电缆514连接，传感器信号电缆514将传感器信号连接信号发生模块10及渣量信息采集模块11，传动杆68与传感器信号电缆514连接的这端是密封的。传动杆68与传动机构的移动接头67连接，当传感器移动时，移动接头67将拖动传动杆68退出到钢包机械手套筒410以外的位置，此次，由于传感器信号线53在传动杆内，并且信号电缆在远离中包的位置弯曲，因此不会掉入中包钢水中。在传动杆68末端的侧面有一个冷却气接口69，冷却气从改接口接入并通往U型传感器5。与图1不同的是，在图2中传感器传动机构配置在钢包机械手悬臂中，图1是配置在悬臂外。

图3是本发明U型传感器示意图，传感器有两个外壳腔体组成，一个或多个扁形激励线圈52装在传感器的一个腔体中，一个或多个扁形感应线圈54装载传感器的另一个腔体中，激励线圈52和感应线圈54中心对齐。在每个传感器腔体后端与传感器手柄59之间连接了一个弯形管即传感器连接管58，用做信号线及冷却气体通道，传感器手柄59末端与传动机构的传动杆68密封连接。传感器工作时，钢包长水口2处于激励线圈52、感应线圈54之间，在两线圈范围内即可。

本发明开始工作时，与环境信息采集模块9持续从厂方DCS8采集钢包重量信号。当钢包重量低于预先设定的阀值时，环境信息采集模块9将发送“送传感器”信号给传动控制模块7，传动控制模块7接收到该信号后，通过传动机构6将U型传感器5送至钢包长水口2附近，同时信号发生模块10向U型传感器5发送高频发生信号。渣量信息采集模块11持续采集U型传感器5的反馈信号，处理后发送给渣量分析模块12。与此同时，现场环境信息采集模块9采集滑板开关信号及持续时间，并把这些数据换算成比例因子，例如滑板全开关时间为1秒，如果滑板关闭0.1秒，比例因子为0.9，如果反之为1.1，比例因子数据同时也发送到渣量分析模块12。渣量分析模块12对接收到的数据进行处理换算成含渣量后，通过现场交互模块14呈现给用户，同时，当渣量分析模块12判断出钢包长水口2内渣量超过设定阀值时，判断为下全渣，并通过场控制模块13报警或关闭钢包钢包滑动水口，同时通过传动控制模块7驱动传动机构6将U型传感器5收回。

本发明钢包机械手的结构及工作原理：

本发明钢包机械手主要由水口拆装套、叉头、伸缩管、连接轴、升降油缸、框座、悬臂、座、减速器、操作手柄组成，其中伸缩管内开槽并设置有传动缸，传动缸由两个支座固定，传动缸的运动部分设置有传动支架，传动支架上设置有两个导向杆和主传动杆，传动支架上设置有两直线轴承给传动缸运动部分和主传动杆做直线运动导向。两个支座设置在伸缩管，即内装钢包机械手的伸缩管。

主要由水口拆装套41、叉头42、伸缩管43、连接轴44、升降油缸45、框座46、悬臂47、座48、减速器49、操作手柄40组成，在伸缩管43处设置有传动机构6；钢包机械手的使用是当需要检测钢包水口中钢渣含量时，传动机构6将U型传感器5送至钢包长水口2附近，当不需要检测时，传动机构6将U型传感器5拖回到远离钢包长水口2处。

本发明U型传感器的结构及工作原理：

包括传感器外壳、传感器扁形线圈、传感器腔座、安装底板，底板套管、传感器连接管等。传感器外壳是一种不导磁材料做成的腔型外壳，用于固定传感器扁形线圈和导流冷却气，在U型传感器中有两个传感器外壳，位于传感器底板末端，通过腔座连接。扁形线圈包括激励线圈和感应线圈，它们的外形是扁形，如拉长的椭圆形、长方形或其他拉长的多边形，扁形线圈固定在传感器外壳中，通过信号线连接到传感器外部。

扁形线圈的绕制包括：首先将电磁线使用绕制模具绕成扁形线圈，如：线圈的中间部位为长方形，两端为半圆形，或者长方形，又或者为不规则的多边形或椭圆形。在扁形线圈绕制成型后，使用包裹带按螺旋状绑紧。包裹带绑好后，将线圈从绕制模具上脱模下来，使用绑绳固定包裹袋尾端，以防止松散。将绑好的线圈侵入到无极胶中高温固化，并装入传感器外壳。

一个U型传感器中，至少包括一个激励线圈和一个感应线圈用于产生电磁场，其中激励线圈和感应线圈的匝数比为1：1，匝数比误差范围不超过10%，例如,激励线圈的匝数为100圈，则感应线圈的匝数最少不少于90圈，最多不多于110圈。激励线圈和感应线圈之间的距离为150mm到300mm。

传感器腔座的作用是用于密封传感器外壳及与传感器底板连接，它设置在传感器外壳的末端。安装底板用于固定传感器并使传感器激励感应线圈处于合适的位置，他的末端可设置传感器腔座，在一些特殊的应用中，为了调整传感器两个线圈的距离，传感器腔座的位置是可调的。传感器手柄位于底板连接管中心位置，它是一根长的空心管，用于将传感器设置在钢包机械手上或其他安装设备上。传感器连接管是两根细的空心管，一头与传感器腔座密封连接，另一头与底板套管密封连接，与扁形线圈连接的信号线及传感器冷却气是通过传感器连接管及底板套管到密封的传感器外壳中。

包括激励线圈52和感应线圈54，两个线圈均绕制成扁状，分别配置在传感器的两组外壳中，两个线圈的匝数比为1:1，误差不超过10%，两线圈之间的距离为150mm到350mm。传感器外壳由底板510和盖板51构成，扁形线圈将设置到底板510上，并将盖板51与底板510合拢，用于固定扁形线圈、密封传感器外壳。盖板与底板上均有多个沉头孔511，盖板与底板合拢后，通过铆钉55固定。传感器腔座56配置在传感器外壳末端，对传感器外壳进行密封。同时，两个传感器腔座56分别配置安装底板57的两端，用于使两个传感器线圈相对位置保持不变。传感器连接管58两端分别连接传感器腔座56和传感器手柄59，同时与扁形线圈连接的信号线53经传感器连接管58和传感器手柄9穿出。传感器手柄59末端除了用于穿线外，还用于通冷却气。

本发明传动机构的结构及工作原理：

传动机构两个支座与机械手伸缩管固定，传动机构将随机械手移动而移动。传动机构上可以安装检测钢包水口中钢渣含量的传感器。与传感器连接的信号线设置在传动杆中，传感器所需冷却气通过传动杆传输，在冷却传感器的同时，也冷却信号电缆。

传动机构6中的传动缸62为液压缸，此液压缸由两个支座61固定，液压缸的运动部分63即活塞杆设置有传动支架64，传动支架上设置有传动缸两个导向杆65和传动杆68，传动支架64上设置有两个直线轴承66给运动部分63即活塞杆和传动杆68做直线运动导向；两个支座61设置在钢包机械手的伸缩管43上，既可以内装于钢包机械手的伸缩管43上,也可以外装于钢包机械手的伸缩管43；传动机构6的两个支座61与机械手伸缩管43固定，这样传动机构6将随机械手移动而移动；传动机构6上可以安装检测钢包水口中钢渣含量的U型传感器5；与U型传感器5连接的信号线设置在传动杆68中，传感器所需冷却气通过传动杆68传输，在冷却传感器的同时，也冷却信号线。

本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (9)

1.一种电磁式下渣检测控制系统，包括设置在引导钢包（1）内钢水流入中间包（3）内的长水口（2）处的执行部分，和与执行部分连接的检测控制部分，其特征在于：

执行部分由钢包机械手（4）和U型传感器（5）组成，其中钢包机械手（4）上设置传动机构（6）；传动机构（6）与U型传感器（5）连接，并带动U型传感器（5）随钢包机械手（4）向前置于长水口（2）两侧进行检测，或者向后拖动U型传感器（5）远离长水口（2）停止检测；

所述的钢包机械手（4）一端通过水口拆装套（41）可上下活动的连接在钢包（1）底部，另一端通过座（48）固定在基础上，其中水口拆装套（41）通过叉头（42）连接一伸缩管（43），伸缩管（43）外端套筒（410）连接减速器（49）和操作手柄（40），套筒（410）还通过连接轴（44）连接与其垂直的框座（46），框座（46）与套筒（410）之间设置有升降油缸（45），框座（46）底端通过悬壁（47）与座（48）连接；

所述的U型传感器（5）包括对应设置的外壳，分别设置在两外壳内的扁形传感器线圈，及固定两外壳和线圈的连接管及套管，其中连接管及套管内设置连接扁形传感器线圈和检测控制部分的信号线，并输送冷却线圈和信号线的冷却气。

2.根据权利要求1所述的电磁式下渣检测控制系统，其特征在于所述的检测控制部分包括连接并驱动传动机构（6）的传动控制模块（7），与传动控制模块（7）连接的环境信息采集模块（9），与环境信息采集模块（9）连接的厂方DCS（8），驱动并连接U型传感器（5）的信号发生模块（10），和连接U型传感器（5）的渣量信息采集模块（11），其中渣量信息采集模块（11）将接收U型传感器（5）的信号输送至与其连接的渣量分析模块（12），渣量分析模块（12）分别连接并传输信号至现场交互模块（14）和现场控制模块（13），现场控制模块（13）还连接报警和钢包滑板控制系统（15）。

3.根据权利要求1所述的电磁式下渣检测控制系统，其特征在于所述的伸缩管（43）为圆形管，或者方形管，或者椭圆形管。

4.根据权利要求1所述的电磁式下渣检测控制系统，其特征在于所述的U型传感器（5）包括呈U型对应设置的由盖板（51）和底板（510）组成的外壳，分别设置在两外壳内的激励线圈（52）和感应线圈（54），密封外壳并连接传感器安装底板（57）的传感器腔座（56），连接在安装底板（57）上的传感器手柄（59），和连接线圈与检测控制部分的信号线（53），其中传感器手柄（59）与安装底板（57）连接端两侧还分别设置有传感器连接管（58）与安装底板（57）固定。

5.根据权利要求4所述的电磁式下渣检测控制系统，其特征在于所述的传感器连接管（58）和传感器手柄（59）均为空心管，信号线（53）设置在管内，冷却气通过传感器连接管（58）和传感器手柄（59）冷却信号线（53）和线圈。

6.根据权利要求4所述的电磁式下渣检测控制系统，其特征在于所述的激励线圈（52）和感应线圈（54）均为扁形线圈，且对应设置一组或者至少二组，对应设置的激励线圈（52）和感应线圈（54）的线圈匝数相等，或者误差小于等于10%，两线圈置于长水口（2）两侧的距离为150-350mm。

7.根据权利要求1所述的电磁式下渣检测控制系统，其特征在于所述的传动机构（6）设置在伸缩管（43）处并随钢包机械手（4）前后移动，包括由两个支座（61）固定的传动缸（62），与传动缸（62）的运动部分（63）连接的传动支架（64），和设置在传动支架（64）上的两导向杆（65），其中传动支架（64）底部设置传动杆（68）与U型传感器（5）的传感器手柄（59）连接，传动支架（64）连接处设置有直线运动导向的直线轴承（66），传动杆（68）末端设置有一冷却气接口（69）。

8.根据权利要求7所述的电磁式下渣检测控制系统，其特征在于所述的传动机构（6）通过两支座（61）套装于伸缩管（43）上，或者悬置于伸缩管（43）上。

9.根据权利要求7所述的电磁式下渣检测控制系统，其特征在于所述的传动缸（62）为气缸，或者液压缸，或者电动缸，或者电液缸。

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