CN103900518A - 连铸机外弧辊列辊间距的在线测量方法 - Google Patents

连铸机外弧辊列辊间距的在线测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种连铸机外弧辊列辊间距的在线测量方法，即连铸机辊缝仪沿外弧辊列直线前进，辊缝仪下三个探头分别实时检测距相邻三根外弧辊辊面的距离，分别得到每个探头与对应外弧辊的时间和距离的二维数列数据，根据距离数列，分别计算出每个探头经过对应辊面圆弧的弦长，根据弦长计算每个探头经过对应辊面时的速度值并求得平均值，该平均值为辊缝仪前进速度，根据距离数列及时间数列找到各探头经对应辊面顶点的时间，三个探头间距为已知，则根据公式可分别求得相邻外弧辊辊距。本方法实时检测外弧辊列辊间距，确保连铸设备按工艺要求运行，保证了铸坯的产品质量，并可用于实时监测诊断连铸设备运行状态。

Description

连铸机外弧辊列辊间距的在线测量方法
技术领域
本发明涉及一种连铸机外弧辊列辊间距的在线测量方法。
背景技术
连铸机设备状态对铸坯质量有重要的影响，连铸机中内弧辊列与外弧辊列分别成弧线间隔排列，外弧辊列辊间距为相邻两根外弧辊的中心轴线之间的距离；实际生产中辊间距过大，铸坯容易发生“鼓肚”变形，固液两相界面处受拉伸应力而产生内裂、中心偏析，严重时还会产生中心缩孔；而辊间距过小，铸坯的应力容易向两侧集中，也会发生“鼓肚”变形。基于以上原因，机组对外弧辊列的辊间距有严格的要求，以确保铸坯产品的质量。通常在连铸机开浇之前需要对连铸辊列做一次离线测量，确保各个连铸辊的安装精度已满足工艺要求。但是由于连铸设备在开浇运行后，工况条件发生巨大的改变，连铸辊安装精度是否还能满足工艺要求是很难确定的，增加了连铸设备运行状态的不确定性，从而可能影响铸坯的产品质量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种连铸机外弧辊列辊间距的在线测量方法，利用本方法实时检测外弧辊列辊间距，确保连铸设备按工艺要求运行，保证了铸坯的产品质量，并可用于实时监测诊断连铸设备运行状态。
为解决上述技术问题，本发明连铸机外弧辊列辊间距的在线测量方法包括如下步骤：
步骤一、连铸机辊缝仪沿外弧辊列直线前进，辊缝仪下三个探头分别实时检测距相邻三根外弧辊辊面的距离，分别得到每个探头与对应外弧辊的时间和距离的二维数列数据，即第一探头在时间为｛t11、t12…t1n｝时，对应的检测距离为｛h11、h12…h1n｝，第二探头在时间为｛t21、t22…t2n｝时，对应的检测距离为｛h21、h22…h2n｝，第三探头在时间为｛t31、t32…t3n｝时，对应的检测距离为｛h31、h32…h3n｝；
步骤二、根据数列｛h11、h12…h1n｝、｛h21、h22…h2n｝和｛h31、h32…h3n｝的圆弧状特征，计算出每个探头经过对应辊面圆弧的弦长，
Figure 2012105768329100002DEST_PATH_IMAGE002
其中
Figure 2012105768329100002DEST_PATH_IMAGE004
为第一探头经过对应辊面的弧长，r为外弧辊半径，
Figure 2012105768329100002DEST_PATH_IMAGE006
=max｛h11、h12…h1n｝-min｛h11、h12…h1n｝，
Figure 2012105768329100002DEST_PATH_IMAGE008
其中
Figure 2012105768329100002DEST_PATH_IMAGE010
为第二探头经过对应辊面的弧长，r为外弧辊半径，=max｛h21、h22…h2n｝-min｛h21、h22…h2n｝，
Figure 2012105768329100002DEST_PATH_IMAGE014
其中
Figure 2012105768329100002DEST_PATH_IMAGE016
为第三探头经过对应辊面的弧长，r为外弧辊半径，
Figure 2012105768329100002DEST_PATH_IMAGE018
=max｛h31、h32…h3n｝-min｛h31、h32…h3n｝；
步骤三、计算每个探头经过对应辊面时的速度值，
Figure 2012105768329100002DEST_PATH_IMAGE020
Figure 2012105768329100002DEST_PATH_IMAGE022
其中：
Figure 2012105768329100002DEST_PATH_IMAGE024
分别为第一探头、第二探头、第三探头的速度值， 
对第一探头、第二探头、第三探头的速度值求平均值得到辊缝仪前进速度V，
Figure 2012105768329100002DEST_PATH_IMAGE026
步骤四、根据三个探头的检测数列｛h11、h12…h1n｝、｛h21、h22…h2n｝和｛h31、h32…h3n｝的圆弧特点及对应的时间数列，找到三个探头分别经过相邻三根外弧辊顶点的时间T1、T2、T3；
步骤五、采用下列公式计算相应的外弧辊间距，
Figure 2012105768329100002DEST_PATH_IMAGE028
其中：|C1C2|为第一探头与第二探头间距，|C1C3|为第一探头与第三探头间距，|G1G2|为第一外弧辊与第二外弧辊间距，|G2G3|为第二外弧辊与第三外弧辊间距，|C1C2|和|C1C3|为已知值。    
由于本发明连铸机外弧辊列辊间距的在线测量方法采用了上述技术方案，即连铸机辊缝仪沿外弧辊列直线前进，辊缝仪下三个探头分别实时检测距相邻三根外弧辊辊面的距离，分别得到每个探头与外弧辊对应的时间和距离的二维数列数据，根据每个探头检测的距离数列，分别计算出每个探头经过对应辊面圆弧的弦长，根据弦长计算每个探头经过对应辊面时的速度值并求得平均值，该平均值为辊缝仪前进速度，根据三个探头的检测距离数列及时间数列，找到各探头经对应辊面顶点的时间，辊缝仪下三个探头间距为已知，则根据公式
Figure 621315DEST_PATH_IMAGE028
和
Figure 338735DEST_PATH_IMAGE030
可分别求得相邻外弧辊辊距。本方法实时检测外弧辊列辊间距，确保连铸设备按工艺要求运行，保证了铸坯的产品质量，并可用于实时监测诊断连铸设备运行状态。
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为本方法中连铸机辊缝仪及三个探头经相邻三个外弧辊的示意图；
图2为本方法中第一探头经对应外弧辊辊面的示意图；
图3为本方法中外弧辊列辊间距计算的示意图。
具体实施方式
如图1、图2和图3所示，本发明连铸机外弧辊列辊间距的在线测量方法包括如下步骤：
步骤一、连铸机辊缝仪1沿外弧辊列直线前进，辊缝仪1下三个探头C1、C2、C3分别实时检测距相邻三根外弧辊G1、G2、G3辊面的距离，分别得到每个探头与对应外弧辊的时间和距离的二维数列数据，即第一探头C1在时间为｛t11、t12…t1n｝时，对应的检测距离为｛h11、h12…h1n｝，第二探头C2在时间为｛t21、t22…t2n｝时，对应的检测距离为｛h21、h22…h2n｝，第三探头C3在时间为｛t31、t32…t3n｝时，对应的检测距离为｛h31、h32…h3n｝；
步骤二、由于辊面为圆弧形，根据数列｛h11、h12…h1n｝、｛h21、h22…h2n｝和｛h31、h32…h3n｝的圆弧状特征，计算出每个探头经过对应辊面圆弧的弦长，
其中为第一探头C1经过对应辊面的弧长，r为外弧辊半径，
Figure 495413DEST_PATH_IMAGE006
=max｛h11、h12…h1n｝-min｛h11、h12…h1n｝，
Figure 949397DEST_PATH_IMAGE008
其中
Figure 148297DEST_PATH_IMAGE010
为第二探头C2经过对应辊面的弧长，r为外弧辊半径，
Figure 754859DEST_PATH_IMAGE012
=max｛h21、h22…h2n｝-min｛h21、h22…h2n｝，
Figure 748222DEST_PATH_IMAGE014
其中
Figure 689503DEST_PATH_IMAGE016
为第三探头C3经过对应辊面的弧长，r为外弧辊半径，
Figure 364197DEST_PATH_IMAGE018
=max｛h31、h32…h3n｝-min｛h31、h32…h3n｝；探头经过辊面的弦长同时也是辊缝仪从开始时刻到结束时刻经过的距离；
步骤三、计算每个探头经过对应辊面时的速度值，
Figure 504378DEST_PATH_IMAGE022
Figure 683686DEST_PATH_IMAGE022
其中：
Figure 958810DEST_PATH_IMAGE024
分别为第一探头C1、第二探头C2、第三探头C3的速度值， 
为了减少误差，对第一探头C1、第二探头C2、第三探头C3的速度值求平均值得到辊缝仪1前进速度V，
Figure 783372DEST_PATH_IMAGE026
步骤四、根据三个探头的检测数列｛h11、h12…h1n｝、｛h21、h22…h2n｝和｛h31、h32…h3n｝的圆弧特点及对应的时间数列，找到三个探头分别经过相邻三根外弧辊顶点的时间T1、T2、T3；
步骤五、采用下列公式计算相应的外弧辊间距，
Figure 56222DEST_PATH_IMAGE028
Figure 785143DEST_PATH_IMAGE030
其中：|C1C2|为第一探头C1与第二探头C2间距，|C1C3|为第一探头C1与第三探头C3间距，|G1G2|为第一外弧辊G1与第二外弧辊G2间距，|G2G3|为第二外弧辊G2与第三外弧辊G3间距，|C1C2|和|C1C3|为已知值。
本方法实施简单，操作方便，且辊间距的在线测量可靠；利用连铸机辊缝仪经过相邻三根外弧辊时，通过辊缝仪的三个探头分别检测与对应外弧辊的距离，得到时间与距离的数列，从而得到三个探头的运行速度，为减少误差，三个探头的运行速度求平均值后为辊缝仪的运动速度，根据探头检测辊面顶点的时间及三个探头之间的间距，得到在线外弧辊的辊间距，为判断连铸机外弧辊列安装精度及运行状况提供可靠依据，对连铸设备运行状况的监测及诊断也具有指导意义，从而保证铸坯的产品质量。

Claims (1)

1.一种连铸机外弧辊列辊间距的在线测量方法，其特征在于本方法包括如下步骤：
步骤一、连铸机辊缝仪沿外弧辊列直线前进，辊缝仪下三个探头分别实时检测距相邻三根外弧辊辊面的距离，分别得到每个探头与对应外弧辊的时间和距离的二维数列数据，即第一探头在时间为｛t11、t12…t1n｝时，对应的检测距离为｛h11、h12…h1n｝，第二探头在时间为｛t21、t22…t2n｝时，对应的检测距离为｛h21、h22…h2n｝，第三探头在时间为｛t31、t32…t3n｝时，对应的检测距离为｛h31、h32…h3n｝；
步骤二、根据数列｛h11、h12…h1n｝、｛h21、h22…h2n｝和｛h31、h32…h3n｝的圆弧状特征，计算出每个探头经过对应辊面圆弧的弦长，
Figure 2012105768329100001DEST_PATH_IMAGE002
其中
Figure 2012105768329100001DEST_PATH_IMAGE004
为第一探头经过对应辊面的弧长，r为外弧辊半径，
Figure 2012105768329100001DEST_PATH_IMAGE006
=max｛h11、h12…h1n｝-min｛h11、h12…h1n｝，
Figure DEST_PATH_IMAGE008
其中
Figure DEST_PATH_IMAGE010
为第二探头经过对应辊面的弧长，r为外弧辊半径，
Figure DEST_PATH_IMAGE012
=max｛h21、h22…h2n｝-min｛h21、h22…h2n｝，
Figure DEST_PATH_IMAGE014
其中
Figure 2012105768329100001DEST_PATH_IMAGE016
为第三探头经过对应辊面的弧长，r为外弧辊半径，
Figure 2012105768329100001DEST_PATH_IMAGE018
=max｛h31、h32…h3n｝-min｛h31、h32…h3n｝；
步骤三、计算每个探头经过对应辊面时的速度值，
Figure 2012105768329100001DEST_PATH_IMAGE020
Figure 2012105768329100001DEST_PATH_IMAGE022
Figure 828450DEST_PATH_IMAGE022
其中：
Figure 2012105768329100001DEST_PATH_IMAGE024
分别为第一探头、第二探头、第三探头的速度值， 
对第一探头、第二探头、第三探头的速度值求平均值得到辊缝仪前进速度V，
Figure 2012105768329100001DEST_PATH_IMAGE026
步骤四、根据三个探头的检测数列｛h11、h12…h1n｝、｛h21、h22…h2n｝和｛h31、h32…h3n｝的圆弧特点及对应的时间数列，找到三个探头分别经过相邻三根外弧辊顶点的时间T1、T2、T3；
步骤五、采用下列公式计算相应的外弧辊间距，
Figure 2012105768329100001DEST_PATH_IMAGE028
Figure 2012105768329100001DEST_PATH_IMAGE030
其中：|C1C2|为第一探头与第二探头间距，|C1C3|为第一探头与第三探头间距，|G1G2|为第一外弧辊与第二外弧辊间距，|G2G3|为第二外弧辊与第三外弧辊间距，|C1C2|和|C1C3|为已知值。
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倪姚琪: "连铸辊缝仪测量原理及测量图形分析", 《宝钢技术》 *

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