CN103894558A - 连铸机组连铸辊辊缝的在线测量方法 - Google Patents

连铸机组连铸辊辊缝的在线测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种连铸机组连铸辊辊缝的在线测量方法，即从辊缝仪上下两个探头的实测波形出发，找到出现圆弧形时弧顶的位置，并由此判断探头经过对应内弧辊弧顶的时刻T0和T1；由已知的辊缝仪运行速度V，计算在时间段|T1-T0|内，辊缝仪行进的距离L，并由此得到内弧辊轴心距球形探头轴心的垂直高度；根据已知条件给出计算辊缝的精确表达式并简化计算公式，得到实时的辊缝测量数据。本方法实时测量连铸辊辊缝，提高辊缝测量精度和效率，降低测量作业的劳动强度，保证了连铸坯的质量和产量。

Description

连铸机组连铸辊辊缝的在线测量方法
技术领域
本发明涉及一种连铸机组连铸辊辊缝的在线测量方法。
背景技术
每条连铸生产线都是根据钢种凝固规律和铸机结构特点，选择最优的辊缝控制曲线，辊缝曲线的设计直接影响连铸坯的产品质量，当辊缝过大时，不利于改善中心偏析和中心疏松；辊缝过小时，铸坯收到过度的挤压，引起尚未凝固且富集溶质的钢液流到相邻的鼓肚区，形成偏析，还会导致内裂产生，严重时将会损坏连铸辊。
如图1所示，连铸机中连铸辊列是由内弧辊列1和外弧辊列2间隔成一定弧度排列组成，两排辊列中相对应的辊子间距就是连铸辊辊缝。严格来说，辊缝是内外弧对应辊子的中心轴线距离减去内外弧对应辊子半径和之后的数值，即线段AB的长度。
目前大多板坯连铸机仍采用离线人工测量连铸辊辊缝。由于一台连铸机组有数百个辊缝，使得人工测量劳动强度大，且精度低，直接影响连铸坯的质量和产量，降低辊缝测量效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种连铸机组连铸辊辊缝的在线测量方法，利用本方法实时测量连铸辊辊缝，提高辊缝测量精度和效率，降低测量作业的劳动强度，保证了连铸坯的质量和产量。
为解决上述技术问题，本发明连铸机组连铸辊辊缝的在线测量方法包括如下步骤：
步骤一、连铸机辊缝仪在内弧辊列与外弧辊列之间前进，辊缝仪上下探头分别实时检测内弧辊列与外弧辊列中与对应内弧辊和外弧辊的距离，已知辊缝仪的前进速度V，内弧辊和外弧辊半径R，辊缝仪球形探头半径r，辊缝仪上下探头的实时测量值为D上(t)和D下(t)，其中t为测量时间；
步骤二、设定辊缝仪上球形探头经过外弧辊弧顶时间为T0、经过内弧辊弧顶时间为T1，球形探头轴心与内弧辊轴心的水平间距为L，由于辊缝仪从上球形探头经过内弧辊弧顶到下探头经过外弧辊弧顶的时间很短，因此在这个时间段内可近似认为辊缝仪做平移运动，于是得到：
Figure 2012105768244100002DEST_PATH_IMAGE002
                              （1）
则球形探头轴心与内弧辊轴心的垂直距离
Figure 2012105768244100002DEST_PATH_IMAGE004
    （2）
步骤三、连铸辊辊缝距离，即内弧辊弧顶与外弧辊弧顶的距离
Figure 2012105768244100002DEST_PATH_IMAGE006
可由下式计算得到，
Figure 2012105768244100002DEST_PATH_IMAGE008
          （3）
其中，
Figure 2012105768244100002DEST_PATH_IMAGE010
为内弧辊轴心和外弧辊轴心的连线与垂直线之间的夹角；
步骤四、根据连铸机的连铸辊列实测数据，一般
Figure 2012105768244100002DEST_PATH_IMAGE012
，则可近似认为，式（3）简化为：
Figure 2012105768244100002DEST_PATH_IMAGE016
                （4）
由式（4）结合式（1）和式（2）得到：
Figure 2012105768244100002DEST_PATH_IMAGE018
  （5）
通过式（5）即可得到连铸机组连铸辊辊缝的实时测量数据。    
由于本发明连铸机组连铸辊辊缝的在线测量方法采用了上述技术方案，即从辊缝仪上下两个探头的实测波形出发，找到出现圆弧形时弧顶的位置，并由此判断探头经过对应内弧辊弧顶的时刻T0和T1；由已知的辊缝仪运行速度V，计算在时间段|T1-T0|内，辊缝仪行进的距离L，并由此得到内弧辊轴心距球形探头轴心的垂直高度；根据已知条件给出计算辊缝的精确表达式并简化计算公式，得到实时的辊缝测量数据。本方法实时测量连铸辊辊缝，提高辊缝测量精度和效率，降低测量作业的劳动强度，保证了连铸坯的质量和产量。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：
图1为连铸机组连铸辊辊缝示意图；
图2为本方法中连铸机辊缝仪在内弧辊列与外弧辊列之间的示意图；
图3为本方法辊缝计算的示意图。
具体实施方式
如图2和图3所示，本发明连铸机组连铸辊辊缝的在线测量方法包括如下步骤：
步骤一、连铸机辊缝仪3在内弧辊列1与外弧辊列2之间前进，辊缝仪3上球形探头C1和下探头C2分别实时检测内弧辊列1与外弧辊列2中与对应内弧辊G1和外弧辊G2的距离，已知辊缝仪3的前进速度V，内弧辊G1和外弧辊G2半径R，辊缝仪球形探头C1半径r，辊缝仪上球形探头C1和下探头C2的实时测量值为D上(t)和D下(t)，其中t为测量时间；
步骤二、在实际测量过程中辊缝值不能通过辊缝仪上下两个探头在某一相同时刻的测量值进行简单的运算得到，这是由于辊缝仪上下两个探头不能在同一时间测量到对应内弧辊G1弧顶与外弧辊G2弧顶之间的距离，即AB两点的距离；当辊缝仪下探头C2测量到B点时，上球形探头C1顶点已过A点；因此设定辊缝仪上球形探头C1经过外弧辊G2弧顶时间为T0、经过内弧辊G1弧顶时间为T1，球形探头C1轴心与内弧辊G1轴心的水平间距为L，由于辊缝仪3从上球形探头C1经过内弧辊G1弧顶到下探头C2经过外弧辊G2弧顶的时间很短，因此在这个时间段内可近似认为辊缝仪3做平移运动，于是得到：
Figure 265392DEST_PATH_IMAGE002
                                  （1）
则球形探头C1轴心与内弧辊G1轴心的垂直距离
Figure 244850DEST_PATH_IMAGE004
    （2）
步骤三、连铸辊辊缝距离，即内弧辊G1弧顶与外弧辊G2弧顶的距离
Figure 837636DEST_PATH_IMAGE006
可由下式计算得到，
Figure 232846DEST_PATH_IMAGE008
              （3）
其中，为内弧辊G1轴心和外弧辊G2轴心的连线与垂直线之间的夹角；
步骤四、根据连铸机的连铸辊列实测数据，一般
Figure 237722DEST_PATH_IMAGE012
，则可近似认为
Figure 504756DEST_PATH_IMAGE014
，式（3）简化为：
Figure 765973DEST_PATH_IMAGE016
                （4）
由式（4）结合式（1）和式（2）得到：
  （5）
通过式（5）即可得到连铸机组连铸辊辊缝的实时测量数据。
本方法在实际应用中，简化后的式（4）经实测数据验证其误差在0.01mm之内，满足连铸机组连铸辊辊缝测量的精度要求。
本方法可有效在线测量连铸辊辊缝，在连铸生产线上实现对辊缝的实时监测，为板坯连铸机的正常运行及铸坯质量提供可靠保障。本方法不仅可应用于连铸辊辊缝测量，也可以应用于其他类似辊系的检测与计算。

Claims (1)

1.一种连铸机组连铸辊辊缝的在线测量方法，其特征在于本方法包括如下步骤：
步骤一、连铸机辊缝仪在内弧辊列与外弧辊列之间前进，辊缝仪上下探头分别实时检测内弧辊列与外弧辊列中与对应内弧辊和外弧辊的距离，已知辊缝仪的前进速度V，内弧辊和外弧辊半径R，辊缝仪球形探头半径r，辊缝仪上下探头的实时测量值为D上(t)和D下(t)，其中t为测量时间；
步骤二、设定辊缝仪上球形探头经过外弧辊弧顶时间为T0、经过内弧辊弧顶时间为T1，球形探头轴心与内弧辊轴心的水平间距为L，由于辊缝仪从上球形探头经过内弧辊弧顶到下探头经过外弧辊弧顶的时间很短，因此在这个时间段内可近似认为辊缝仪做平移运动，于是得到：
Figure 2012105768244100001DEST_PATH_IMAGE002
                              （1）
则球形探头轴心与内弧辊轴心的垂直距离    （2）
步骤三、连铸辊辊缝距离，即内弧辊弧顶与外弧辊弧顶的距离
Figure 2012105768244100001DEST_PATH_IMAGE006
可由下式计算得到，
Figure 2012105768244100001DEST_PATH_IMAGE008
          （3）
其中，
Figure 2012105768244100001DEST_PATH_IMAGE010
为内弧辊轴心和外弧辊轴心的连线与垂直线之间的夹角；
步骤四、根据连铸机的连铸辊列实测数据，一般
Figure 2012105768244100001DEST_PATH_IMAGE012
，则可近似认为
Figure 2012105768244100001DEST_PATH_IMAGE014
，式（3）简化为：
Figure 2012105768244100001DEST_PATH_IMAGE016
                （4）
由式（4）结合式（1）和式（2）得到：
Figure 2012105768244100001DEST_PATH_IMAGE018
  （5）
通过式（5）即可得到连铸机组连铸辊辊缝的实时测量数据。
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