CN103264051A - 铝带坯铸轧机前箱铝液液面高度控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝带坯铸轧机前箱铝液液面高度控制系统及方法，该控制系统包括铝液液面高度检测装置和铝液液面高度自动控制装置，铝液液面高度检测装置包括摆动支架，摆动支架转动安装在固定支架上，角位移传感器安装在摆动支架上，角位移传感器的输入端与横导杆的中间部位连接，角位移传感器的输出端与控制器的相应信号端连接，横导杆的一端部安装有配重块，另一端部与竖导杆的上端部连接，竖导杆的下端部连接有浮漂，铝液液面高度自动控制装置包括与前箱上的铝液控流输出口相对应设置的控流堵头，控流堵头与堵头开合控制机构连接。该控制方法基于该控制系统实现。本发明可对铝带坯铸轧机前箱中铝液液面高度进行实时自动控制，控制精度高。

Description

铝带坯铸轧机前箱铝液液面高度控制系统及方法

技术领域

本发明涉及一种铝带坯铸轧机前箱铝液液面高度控制系统及方法，属于铝带坯铸轧技术领域。

背景技术

目前的铝带坯铸轧机包括保温炉、前箱、铸轧装置、卷取机，该保温炉的流出口与该前箱的流入口对应设置，以使保温炉内的铝液顺利流入前箱内，该铸轧装置包括机架、铸嘴、轧辊，该前箱的输出口与该铸嘴连接，使前箱中的铝液流入铸嘴，经由铸嘴将铝液注入经冷却水冷却的轧辊上，使铝液沿轧辊表面宽向分布、冷却、凝固，然后经轧辊轧制成形，形成铸轧铝板带，然后当铸轧铝板带离开轧辊辊缝后，依次经过导出辊、夹送辊、液压剪、偏导辊的相应处理，由卷取机进行卷取，从而工人从卷取机上卸下卷材，完成整个铸轧生产过程，其中，前箱中铝液液面与轧制中心线平面的高度差所产生的铝液供流静压力与铸轧区内铝液表面张力达到平衡是保证连续铸轧生产、产品质量的必要条件之一，因此，对前箱铝液液面高度的控流是关键因素，一旦前箱内铝液液面高度波动范围超过允许值，便会造成铸轧铝板带出现板面缺陷，严重的话，还会造成漏铝或断板事故。而目前已有的控流方式大多采用人工控流，也有机械式控流，但人工控流和机械式控流对铝液液面的控制精度都很低，且工人劳动强度大，操作安全性较差，有待改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铝带坯铸轧机前箱铝液液面高度控制系统以及基于该系统实现的铝带坯铸轧机前箱铝液液面高度控制方法，该铝带坯铸轧机前箱铝液液面高度控制系统及方法可对铝带坯铸轧机前箱中的铝液液面高度进行实时自动控制，控制精度高，且易操作，安全可靠，使用寿命长。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种铝带坯铸轧机前箱铝液液面高度控制系统，其特征在于：它包括铝液液面高度检测装置和铝液液面高度自动控制装置，其中：

该铝液液面高度检测装置包括摆动支架、角位移传感器、配重块、横导杆、竖导杆、浮漂，该摆动支架转动安装在固定支架上，该角位移传感器安装在该摆动支架上，该角位移传感器的输入端与该横导杆的中间部位连接，该角位移传感器的输出端与控制器的相应信号端连接，该横导杆的一端部安装有该配重块，该横导杆的另一端部与竖向设置的该竖导杆的上端部连接，该竖导杆的下端部连接有浮漂；

该铝液液面高度自动控制装置包括控流堵头，该控流堵头与该前箱上开设的铝液控流输出口相对应设置，该控流堵头与堵头开合控制机构连接，该堵头开合控制机构的控制端与该控制器的相应信号端连接。

所述堵头开合控制机构包括顶杆、支撑框架，横向设置的该顶杆的一端与该支撑框架转动连接，该支撑框架上设有电动缸，该电动缸的控制端与所述控制器的相应信号端连接，该电动缸的输出端与该顶杆的另一端的底部相接触，该顶杆上与该电动缸相应的一端与拉伸弹簧的一端连接，该拉伸弹簧的另一端与处于该顶杆上设置的支点上的横摆杆的一端连接，该横摆杆的另一端穿设有转轴，所述控流堵头经由堵头固定支架与该转轴连接，该转轴上活动穿设有与所述前箱的侧壁固定连接的固定架，该固定架对该横摆杆和该转轴起到支撑的作用。

所述电动缸为步进式电动缸。所述控流堵头朝向所述铝液控流输出口的一端呈锥状。所述转轴上活动穿设有两个所述固定架，两个所述固定架分别与所述前箱相对的两个侧壁固定连接，所述控流堵头位于两个所述固定架之间。

一种基于所述的铝带坯铸轧机前箱铝液液面高度控制系统实现的铝带坯铸轧机前箱铝液液面高度控制方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤1：设定铝液液面高度目标值，并针对设定的该铝液液面高度目标值来设定所述角位移传感器的角度基准值；

步骤2：转动所述摆动支架并通过对所述配重块位置的设置，使所述浮漂漂浮在所述前箱中需要进行高度检测的铝液液面上；

步骤3：通过漂浮在该铝液液面上的所述浮漂对所述横导杆的作用，所述角位移传感器对铝液液面高度实际值与该铝液液面高度目标值之间的波动值进行检测并将检测得到的角度偏差信号传送给所述控制器；

步骤4：所述控制器根据接收到的该角度偏差信号对所述堵头开合控制机构进行控制，由所述堵头开合控制机构对所述控流堵头与所述铝液控流输出口间的开合进行驱动，从而对所述前箱中铝液流量进行控制，使铝液液面高度向该铝液液面高度目标值变化；

步骤5：重复执行步骤3-4，使所述前箱中的铝液液面高度等于或接近于该铝液液面高度目标值，实现对铝液液面高度的控制。

本发明的优点是：

本发明可对铝带坯铸轧机前箱中的铝液液面高度进行实时自动控制，控制精度高，可使前箱中铝液液面高度的波动范围不超过允许值，在实际实验中，本发明可使前箱中铝液液面高度的波动不大于±0.5mm，从而避免了铸轧铝板带出现板面缺陷、漏铝或断板等事故的发生，并且，本发明易操作，人工成本低，安全可靠，使用寿命长。

附图说明

图1是本发明系统中的铝液液面高度检测装置的组成示意图；

图2是本发明系统中的铝液液面高度自动控制装置的组成示意图；

图3是图2的右视示意图。

具体实施方式

本发明铝带坯铸轧机前箱铝液液面高度控制系统用于铝带坯铸轧机的前箱。一般来说，该铝带坯铸轧机包括保温炉、前箱、铸轧装置、卷取机，该保温炉的流出口与该前箱的流入口对应设置，以使该保温炉内的铝液顺利流入该前箱内，该铸轧装置包括机架、铸嘴、轧辊，该前箱的输出口与该铸嘴连接，以使该前箱中的铝液流入该铸嘴，经由该铸嘴将铝液注入经冷却水冷却的该轧辊上，使铝液沿该轧辊表面宽向分布、冷却、凝固，然后经该轧辊轧制成形，形成铸轧铝板带，然后当铸轧铝板带离开该轧辊辊缝后，依次经过导出辊、夹送辊、液压剪、偏导辊的相应处理，由该卷取机进行卷取，从而工人从该卷取机上卸下卷材，完成整个铸轧生产过程。当然，铝带坯铸轧机还可包括其它设备，并不局限于上述。

如图，本发明铝带坯铸轧机前箱铝液液面高度控制系统包括铝液液面高度检测装置和铝液液面高度自动控制装置，其中：

如图1所示，该铝液液面高度检测装置包括摆动支架11、角位移传感器15、配重块13、横导杆14、竖导杆16、浮漂17，该摆动支架11水平转动安装在固定支架12上，该角位移传感器15安装在该摆动支架11上，该角位移传感器15的输入端与该横导杆14的中间部位连接，该角位移传感器15的输出端与控制器（图中未示出）的相应信号端连接，该横导杆14的一端部安装有该配重块13，该横导杆14的另一端部与竖向设置的该竖导杆16的上端部连接，一般地，该竖导杆16与该横导杆14可垂直设置，该竖导杆16的下端部连接有浮漂17；

该铝液液面高度自动控制装置包括控流堵头23，该控流堵头23与该前箱31上开设的铝液控流输出口（图中未示出）相对应设置，该控流堵头23与堵头开合控制机构连接，该堵头开合控制机构的控制端与该控制器的相应信号端连接。

如图2和图3，该堵头开合控制机构包括顶杆222、支撑框架221，横向设置的该顶杆222的一端与该支撑框架221转动连接，该支撑框架221上设有电动缸29，该电动缸29的控制端与控制器的相应信号端连接，该电动缸29的输出端与该顶杆222的另一端的底部相接触，该顶杆222上与该电动缸29相应的一端与拉伸弹簧27的一端连接，该拉伸弹簧27的另一端与处于该顶杆222上设置的支点28上的横摆杆26的一端连接，该拉伸弹簧27的作用在于控制横摆杆26的上下最大行程以及减小横摆杆26的运动刚性，该横摆杆26的另一端穿设有转轴25，控流堵头23经由堵头固定支架24与该转轴25连接，该转轴25上活动穿设有与前箱31的侧壁固定连接的固定架21，该固定架21对该横摆杆26和该转轴25起到支撑的作用。

在实际使用时，该顶杆222因该电动缸29的输出端的伸缩动作而以支撑框架221为基准进行上下转动，从而带动横摆杆26与转轴25经由支点28进行转动，转轴25的转动经由堵头固定支架24带动控流堵头23进行转动，从而实现该控流堵头23与该前箱31上开设的铝液控流输出口之间进行开合动作，而该控流堵头23与铝液控流输出口之间的开合变化便导致了铝液流量的变化，从而实现对前箱31中的铝液32流量的控制，继而实现铝液液面高度的控制，使前箱31中的铝液液面高度等于或接近于铝液液面高度目标值。

在实际设计中，电动缸29可为步进式电动缸，步进式电动缸的采用可以准确控制控流堵头23与铝液控流输出口间的开合度大小，准确控制铝液从铝液控流输出口流出的流量。在实际设计中，本发明中的电动缸的伸缩控制方式有手动和自动两种，配置手动方式可便于在经由本发明系统进行控流作业之前，由操作人员按照生产工艺的要求对铝液控流输出口与控流堵头间的开口度进行精调，以提高控流效果。

如图2，控流堵头23朝向铝液控流输出口的一端呈锥状，如图2所示。如图2，转轴25上可活动穿设有两个固定架21，两个固定架21分别与前箱31相对的两个侧壁固定连接，控流堵头23位于两个固定架21之间。

在本发明中，堵头开合控制机构还可采用已有的开合控制机构，在这里不加以详述。

在实际设计中，本发明系统还可设有声光报警器，该声光报警器与控制器连接，当出现意外情况，如铝液液面高度波动范围超出阈值时，该声光报警器可发出声光报警信号，及时提醒操作人员检查设备，防止严重事故发生。

在本发明中，角位移传感器15、控制器等为本领域已有电子产品，其具体构成不在这里详述。

基于上述本发明铝带坯铸轧机前箱铝液液面高度控制系统，本发明还提出了一种铝带坯铸轧机前箱铝液液面高度控制方法，它包括如下步骤：

步骤1：依据生产工艺要求设定铝液液面高度目标值（如图1中虚线所示），并针对设定的该铝液液面高度目标值来设定角位移传感器15的角度基准值；

步骤2：转动摆动支架11并通过对配重块13位置的设置，使浮漂17漂浮在前箱31中需要进行高度检测的铝液32液面上，一般地，浮漂17的底面视为与铝液液面平齐；

步骤3：通过漂浮在该铝液32液面上的浮漂17对横导杆14的作用，角位移传感器15对铝液液面高度实际值（即浮漂17的漂浮高度）与该铝液液面高度目标值之间的波动值（差值）进行检测并将检测得到的角度偏差信号（即角度实际值与角度基准值间的角度偏差值）传送给控制器，即通过杠杆作用，将铝液液面高度实际值与该铝液液面高度目标值之间的波动值转换为角位移传感器15的角度偏差值；

步骤4：控制器根据接收到的该角度偏差信号对堵头开合控制机构进行控制，由堵头开合控制机构对控流堵头23与铝液控流输出口间的开合进行驱动（控流堵头23与铝液控流输出口间的初始状态为闭合），从而对前箱31中铝液流量进行控制，使铝液液面高度向该铝液液面高度目标值变化；

步骤5：重复执行步骤3-4，使前箱31中的铝液液面高度等于或接近于该铝液液面高度目标值，使保温炉流入的铝液流量、铝液控流输出口流出的铝液流量与铝液液面高度三者间达到动态平衡，实现对铝液液面高度的自动控制。

本发明的优点是：

通过浮漂和角位移传感器的设计，本发明能够实时对铝带坯铸轧机的前箱中的铝液液面高度进行检测，从而通过堵头开合控制机构对控流堵头的控制，对前箱中铝液流量进行控制，使此时的铝液液面高度向铝液液面高度目标值变化，最终接近于或等于铝液液面高度目标值，实现铝液液面高度的自动控制。

本发明可对铝带坯铸轧机前箱中的铝液液面高度进行实时自动控制，控制精度高，可使前箱中铝液液面高度的波动范围不超过允许值，在实际实验中，本发明可使前箱中铝液液面高度的波动不大于±0.5mm，从而避免了铸轧铝板带出现板面缺陷、漏铝或断板等事故的发生，并且，本发明易操作，人工成本低，安全可靠，使用寿命长。

以上所述是本发明的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。

Claims (6)

1.一种铝带坯铸轧机前箱铝液液面高度控制系统，其特征在于：它包括铝液液面高度检测装置和铝液液面高度自动控制装置，其中：

该铝液液面高度检测装置包括摆动支架、角位移传感器、配重块、横导杆、竖导杆、浮漂，该摆动支架转动安装在固定支架上，该角位移传感器安装在该摆动支架上，该角位移传感器的输入端与该横导杆的中间部位连接，该角位移传感器的输出端与控制器的相应信号端连接，该横导杆的一端部安装有该配重块，该横导杆的另一端部与竖向设置的该竖导杆的上端部连接，该竖导杆的下端部连接有浮漂；

该铝液液面高度自动控制装置包括控流堵头，该控流堵头与该前箱上开设的铝液控流输出口相对应设置，该控流堵头与堵头开合控制机构连接，该堵头开合控制机构的控制端与该控制器的相应信号端连接。

2.如权利要求1所述的铝带坯铸轧机前箱铝液液面高度控制系统，其特征在于：

所述堵头开合控制机构包括顶杆、支撑框架，横向设置的该顶杆的一端与该支撑框架转动连接，该支撑框架上设有电动缸，该电动缸的控制端与所述控制器的相应信号端连接，该电动缸的输出端与该顶杆的另一端的底部相接触，该顶杆上与该电动缸相应的一端与拉伸弹簧的一端连接，该拉伸弹簧的另一端与处于该顶杆上设置的支点上的横摆杆的一端连接，该横摆杆的另一端穿设有转轴，所述控流堵头经由堵头固定支架与该转轴连接，该转轴上活动穿设有与所述前箱的侧壁固定连接的固定架，该固定架对该横摆杆和该转轴起到支撑的作用。

3.如权利要求2所述的铝带坯铸轧机前箱铝液液面高度控制系统，其特征在于：

所述电动缸为步进式电动缸。

4.如权利要求2所述的铝带坯铸轧机前箱铝液液面高度控制系统，其特征在于：

所述控流堵头朝向所述铝液控流输出口的一端呈锥状。

5.如权利要求2所述的铝带坯铸轧机前箱铝液液面高度控制系统，其特征在于：

所述转轴上活动穿设有两个所述固定架，两个所述固定架分别与所述前箱相对的两个侧壁固定连接，所述控流堵头位于两个所述固定架之间。

6.一种基于权利要求1所述的铝带坯铸轧机前箱铝液液面高度控制系统实现的铝带坯铸轧机前箱铝液液面高度控制方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤1：设定铝液液面高度目标值，并针对设定的该铝液液面高度目标值来设定所述角位移传感器的角度基准值；

步骤2：转动所述摆动支架并通过对所述配重块位置的设置，使所述浮漂漂浮在所述前箱中需要进行高度检测的铝液液面上；

步骤3：通过漂浮在该铝液液面上的所述浮漂对所述横导杆的作用，所述角位移传感器对铝液液面高度实际值与该铝液液面高度目标值之间的波动值进行检测并将检测得到的角度偏差信号传送给所述控制器；

步骤4：所述控制器根据接收到的该角度偏差信号对所述堵头开合控制机构进行控制，由所述堵头开合控制机构对所述控流堵头与所述铝液控流输出口间的开合进行驱动，从而对所述前箱中铝液流量进行控制，使铝液液面高度向该铝液液面高度目标值变化；

步骤5：重复执行步骤3-4，使所述前箱中的铝液液面高度等于或接近于该铝液液面高度目标值，实现对铝液液面高度的控制。

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