CN103978174A - 方坯拉矫机位移传感器自动标定系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种方坯拉矫机位移传感器自动标定系统及方法，标定系统包括：引锭杆，用于标定位移传感器；引锭杆传动装置，用于输送引锭杆；引锭杆定位装置，用于确定追踪起始位；引锭杆追踪装置，用于追踪引锭杆；拉矫机位移传感器，用于测量拉矫机拉矫辊上辊的位移；中央处理单元，用于数据和图像的处理及传输；显示控制单元，显示各拉矫机标定结果并将各种控制信号传输给中央处理单元。标定方法包括：确定引锭杆两个标定链的标定位；测量两个标定位的厚度；将两台拉矫机的拉矫辊分别压紧引锭杆的两个标定链；判断此时位移传感器的读数是否在正常范围内；若在，将上述读数和上述厚度作为位移传感器的基准值；若不在，检修位移传感器。

Description

方坯拉矫机位移传感器自动标定系统及方法

技术领域

本发明涉及连铸领域，更加具体地，涉及一种方坯拉矫机位移传感器自动标定系统及方法。

背景技术

通常的连铸生产线如图1所示，钢包1盛有钢水，将钢水注入中间包2，中间包2设置有多个出孔，每个出孔下方依次设置结晶器3、拉矫机200、切割机(未示出)等，形成连铸生产线的一个单流100。连铸生产线包括多个单流100，单流100的个数和结晶器3的个数相等，每个单流100上都装有若干个拉矫机200，每一台拉矫机200主要包含一对拉矫辊210和一个液压缸220，拉矫辊210的下辊211是固定支承辊，位置不变，旋转由电机驱动，通过旋转的拉矫机下辊传动引锭杆，拉矫辊210的上辊212的旋转由电机驱动，升降由与其固定连接的液压缸220控制。液压缸220上装有位移传感器230，检测液压缸220中活塞杆221的位移。由于活塞杆221和上辊212为机械连接，因此通过位移传感器230能够检测到上辊212的位移，即能够得到拉矫辊210上辊212与连铸机内弧线的切点和下辊211与连铸机外弧线的切点之间的距离，即辊缝值。通过调整液压缸220的压下力，使活塞221带动上辊212移动，直至压紧引锭杆300。

在连铸生产过程中，为了防止连铸坯出现中心偏析、疏松和缩孔等内部质量问题，利用拉矫机上辊对铸坯施行一定的轻压下压下量，为了保证轻压下压下量的准确性，需要对所有单流的所有拉矫机的辊缝初始值进行标定。

常用的标定方法为手持辊缝仪标定位移传感器，这种方法需要人工手持辊缝仪，在大方坯连铸机每台拉矫机位置测量上辊和下辊的间距，再手动输入位移传感器标定界面，标定一个流次的时间预计需要100min，且需要逐流标定，整个过程非常的耗时耗力，不适用于工业生产。而且，不能保证辊缝仪位于拉矫辊210上辊212与连铸机内弧线的切点和下辊211与连铸机外弧线的切点之间，这导致辊缝仪测量值不一定是拉矫机辊缝初始值。

采用手动操作箱按钮，开始传送引锭杆，当引锭杆的标定链位于拉矫机上下棍之间时，手动操作箱按钮，停止传送引锭杆，将拉矫机上下棍压紧引锭杆查看位移传感器的读数，进行标定位移传感器，这种方法虽然尽量减少了人工测量辊缝的时间，但是仍需要手动的将引锭杆逐个送入每台拉矫机上下辊之间，仍需要手动将标定链的厚度和位移传感器读数输入位移传感器标定界面，标定一个流次的时间预计需要60min，且需要逐流标定，不适用于检修时间非常短的生产工况。另外，每台拉矫机压紧标定链的位置不同，不能保证与测量标定链厚度的位置相同，这导致压紧位置和测量厚度位置不是同一位置，测量的标定链的厚度不能作为拉矫机的辊缝初始值。

发明内容

本发明是为了解决现有技术中存在的上述技术问题而做出，其目的在于提供一种在送引锭过程中自动完成位移传感器标定并且标定准确的方坯拉矫机位移传感器标定系统及方法。

所述方坯拉矫机位移传感器自动标定系统，包括：引锭杆，用于标定拉矫机的位移传感器，所述引锭杆为链接式挠性引锭杆，至少包括：引锭头，在浇注时用来堵住结晶器的下口；两个标定链，用来标定两台拉矫机的位移传感器，两个标定链上分别至少设置一个标定位，标定位是标定拉矫机位移传感器时拉矫辊下辊压紧的地方；连接链，用于连接两个标定链；引锭杆传动装置，包括送引锭轨道、电机、电机速度控制装置，用于输送引锭杆；引锭杆定位装置，用于确定追踪起始位置；引锭杆追踪装置，用于追踪引锭杆的标定位；拉矫机位移传感器，用于测量拉矫机拉矫辊上辊的位移；中央处理单元，用于数据和图像的处理及传输；显示控制单元，显示各拉矫机标定结果、输入各种控制信号并将上述控制信号传输给中央处理单元。

所述的自动标定系统，其中，所述引锭杆的两个所述标定链的厚度差在±0.5mm内，每一个所述标定链的左侧和右侧的厚度偏差小于±0.15mm，所述连接链的长度小于相邻两台拉矫机拉矫辊下辊之间的距离。

所述的自动标定系统，其中，分别位于所述两个标定链上相互对应的一对标定位之间与两台拉矫机的拉矫辊下辊的中心距离相等。

所述的自动标定系统，其中，所述引锭杆定位装置为引锭轨道上的接近开关以及将引锭轨道的传动辊作为信号辊。

所述的自动标定系统，其中，所述引锭杆定位装置为引锭轨道上安装拍摄装置以及引锭杆上设置定位标记。

所述的自动标定系统，其中，所述引锭杆定位装置为红外定尺系统。

所述的自动标定系统，其中，所述显示控制单元至少包括自动校准功能健和各拉矫机使能功能健。

根据本发明的另一个方面，提供一种方坯拉矫机位移传感器自动标定方法，包括:确定引锭杆两个标定链的标定位；测量两个标定位的厚度；将上述厚度输入显示控制单元并传输给中央处理单元；传动引锭杆到停止位置，以一定标定压将两台拉矫机的拉矫辊分别压紧引锭杆的两个标定链；将此时拉矫机位移传感器的读数传输给中央处理单元；判断位移传感器的读数是否在正常范围内；若在正常范围内，将位移传感器的读数和上述标定位的厚度值作为位移传感器的标定值，两台拉矫机的位移传感器标定完成；若不在正常范围内，检修位移传感器直到读数在正常范围内；继续传动引锭杆，按照上述步骤标定其余拉矫机的位移传感器；所有拉矫机位移传感器标定完成后，继续传动引锭杆至结晶器下口。

所述的位移传感器自动标定方法，其中，所述传动引锭杆到停止位置，将两台拉矫机的拉矫辊分别压紧引锭杆的两个标定链包括：开始快速传动引锭杆；引锭杆到达追踪起始位置，降低或者停止引锭杆的传动速度；利用引锭杆追踪装置追踪引锭杆的两个标定位的坐标；当两个标定位的坐标分别与两台拉矫机的拉矫辊下辊与连铸机外弧线切点的坐标相等时，停止传动引锭杆；上述两台拉矫机的拉矫辊压紧标定杆。

所述的位移传感器自动标定方法，其中，所述追踪起始位置的确定方法为：在送引锭轨道上设定接近开关，并将送引锭轨道的一个传动辊作为信号辊，引锭杆通过该信号辊时触发接近开关,当引锭杆整体完全通过信号辊以后，引锭杆停止或者减速，将此时引锭杆尾部作为引锭杆的追踪开始位置时；或者，引锭轨道上的拍摄装置拍摄到引锭杆上的定位标记时停止或者减速，将此时引锭杆上的定位标记位置作为追踪起始位置；或者，利用红外定尺系统确定追踪起始位置。

本发明所述方坯拉矫机位移传感器标定系统及方法在送引锭过程中自动完成位移传感器的标定，标定时间短，、非常适合检修时间短的工业生产，并且能够保证标定位的坐标和拉矫辊下辊与连铸机外弧线切点坐标重合，所以标定精度高。

附图说明

图1是现有技术中连铸单流的示意图；

图2是本发明拉矫机位移传感器标定系统的示意图；

图3是本发明拉矫机位移传感器标定界面的示意图；

图4是本发明引锭杆标定链的示意图；

图5是本发明拉矫机位移传感器标定流程图；

图6是本发明位移传感器标定过程中送引锭杆的流程图。

具体实施方式

在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。

下面将参照附图来对根据本发明的各个实施例进行详细描述。

本发明提供一种拉矫机位移传感器标定系统，包括：图1示出的引锭杆300，用于标定拉矫机的位移传感器；另外还包括图1中未示出但在图2示出的如下装置：引锭杆传动装置10，包括送引锭轨道、电机、电机速度控制装置，用于输送引锭杆；引锭杆定位装置20，用于确定追踪起始位置，具体地，在送引锭轨道上设定接近开关，并将送引锭轨道的一个传动辊作为信号辊，当引锭杆通过该信号辊时触发接近开关,将此时的引锭杆尾部作为引锭杆的追踪开始位置或者在送引锭轨道上设置拍摄装置并在引锭杆上设置反光构件，当引锭轨道上的拍摄装置拍摄到引锭杆上的定位标记(反光机构)时，将此时引锭杆上的反光构件位置即为追踪起始位置或者采用红外定尺系统确定引锭杆上的追踪起始位置；引锭杆追踪装置30，例如，编码器，用于追踪引锭杆的位置，通过对拉矫辊转动圈数的脉冲计算追踪引锭杆的位置；拉矫机位移传感器40，用于测量拉矫机拉矫辊上辊的位移；中央处理单元50，用于数据和图像的处理及传输；显示控制单元60，显示各拉矫机标定结果、输入数据以及将各种控制信号传输给中央处理单元，具体的，显示控制单元60的位移传感器标定界面如图3所示，至少能够显示和输入各拉矫机辊缝初始值和位移传感器读数值，功能健61用来启动位移传感器自动标定，当所有标定完成后拉矫机使能健62点亮；当仅仅需要标定某一个拉矫机的位移传感器时，仅仅需要按下上述拉矫机对应的拉矫机使能健62。

本发明采用的引锭杆为链接式挠性引锭杆，其示意图如图1所示，引锭杆300且至少包含引锭头310，在浇注时用来堵住结晶器3的下口；两个标定链320和340，用来标定拉矫机位移传感器，两个标定链的厚度差在±0.5mm内，两个标定链上至少各有一个标定位，即标定位321和341，标定位321和341为标定拉矫机位移传感器时拉矫辊下辊211压紧的地方，当需要标定的相邻拉矫辊下辊之间的距离不相等时，可以分别在两个标定链上设置多个与上述距离对应的标定位；连接链330，用于连接两个标定链320和340。上述引锭杆因为有两个标定链，一次能够完成两台拉矫机位移传感器的标定，引锭杆包含的标定链越多，一次能够完成标定拉矫机位移传感器的台数越多，但是成本也越高。其中，标定链320示意图如图4所示，标定链320的左侧321和右侧322的厚度偏差小于±0.15mm，连接链330的长度L小于相邻两台拉矫机拉矫辊下辊之间的距离。

连铸机的多流可以同时标定，现以一个单流为例，若连铸机的单流包含i台拉矫机，i为拉矫机编号，采用上述引锭杆利用图2所示拉矫机位移传感器标定系统标定位移传感器的流程图如图5所示，本发明拉矫机位移传感器标定方法包括：

首先，在步骤S500中，确定两个标定链的标定位，分别在两个标定位用红色油漆画两条竖直直线。具体地，两个标定链标定位的距离与拉矫机i的拉矫辊中心和拉矫机i-1的拉矫辊中心的距离相等。

确定两个标定位后，在步骤S510中，测量两个标定位的标定链的厚度，例如，利用游标卡尺测量两个标定位的标定链的厚度。

得到两个标定位的厚度后，在步骤S520中，将上述两个标定链的厚度值作为拉矫机i和拉矫机i-1的辊缝初始值输入到显示控制单元并传输给中央处理单元,若i为奇数，则所有编号为奇数的拉矫机的辊缝初始值都为拉矫机i的辊缝初始值，所有编号为偶数的拉矫机的辊缝初始值都是拉矫机i-1的辊缝初始值，两个标定厚度只需手动输入一次。

得到辊缝初始值后，在步骤S530中，传动引锭杆到停止位置，拉矫机i和拉矫机i-1的拉矫辊分别压紧引锭杆。具体地，如图6所示，在步骤S600中，开始快速传动引锭杆，如图3所示，按下自动校准功能健，将发出引锭杆输送信号给中央处理单元，中央处理单元将此信号传输给引锭杆输送装置，开始以较快的速度传动引锭杆；在步骤S610中，当引锭杆到达追踪起始位置时，降低或者停止引锭杆传送速度，具体地，在送引锭轨道上设定接近开关，并将送引锭轨道的一个传动辊作为信号辊，当引锭头压下该信号辊时触发接近开关,接近开关闭合或者断开，当引锭杆整体通过该信号辊时，接近开关断开或者闭合，引锭杆停止或者减速，将此时引锭杆尾部作为引锭杆的追踪开始位置；或者，引锭轨道上的拍摄装置拍摄到引锭杆上的定位标记(反光机构)时停止或者减速，将此时引锭杆上的定位标记(反光机构)位置作为追踪起始位置；或者，利用红外定尺系统确定追踪起始位置；在步骤S620中，拉矫机上的编码器根据其拉矫辊转动圈数的脉冲计算对引锭杆进行位置追踪，例如，将追踪起始位置作为坐标原点，则各拉矫机下辊与连铸机外弧线的切点的坐标和此时两个标定位的坐标已知，开始追踪两个标定位的坐标；在步骤S630中，引锭杆到达停止位置，停止传送引锭杆，具体的，如图1所示，当引锭杆的标定链320的标定位321的坐标与拉矫机i-1的拉矫辊下辊与连铸机外弧线的切点坐标相等时，引锭杆输送停止，此时，引锭杆的标定链340的标定位341的坐标与拉矫机i的拉矫辊下辊与连铸机弧线的切点坐标相等；在步骤S640中，拉矫机i-1和拉矫机矫机i以一定的标定压将其拉矫辊分别压紧引锭杆，其中，对于方坯拉矫机标定压在10-15MPa范围内。

压紧引锭杆后，在步骤S540中，将拉矫机i-1和拉矫机i的位移传感器的读数传输给中央处理单元。

得到位移传感器的读数后，在步骤S550中，判断位移传感器的读数是否在正常范围内，例如，位移传感器的读数不能为0、无穷大或者乱码。正常范围跟标定链的厚度和位移传感器的读数有关系，是一个经过多次实验得到的经验数据范围，例如标定链的厚度为200mm时，位移传感器的读数在460mm±2mm的范围内，则正常范围为460mm±2mm。

若在正常范围内，则在步骤S560中，将此时位移传感器读数作为初始传感器读数并和辊缝初始值(标定位的厚度)一起作为位移传感器的标定值，例如，拉矫机i的辊缝初始值为x₀，对应该初始值的初始位移传感器读数为y₀，则位移传感器的读数为y与辊缝值为x之间的关系式如下：

y-y₀＝k(x-x₀)

其中，k为设备特性。

也就是说，当拉矫辊移动时，拉矫机i的辊缝值变化与位移传感器的读数的变化成线性关系，通过位移传感器的读数就能够得到预期与其对应的辊缝值。

若不在正常范围内，则在步骤S570中，检查维修传感器，例如查看位移传感器的连线是否松动。

得到拉矫机i-1和拉矫机i的的位移传感器的标定值之后，在步骤S580中，按照上述步骤标定所有拉矫机的位移传感器。

完成所有位移传感器的标定后，在步骤S590中，将引锭杆传送至结晶器下口，停止传动。

尽管上述拉矫机位移传感器标定方法只给出了利用具有两个标定链的两个标定位的拉矫机位移传感器的标定方法，但本发明并不限于此，当引锭杆具有多个标定链和多个标定位时，拉矫机位移传感器的标定方法可以根据本发明所述标定方法得到。

尽管前面公开的内容示出了本发明的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的发明实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明的元素可以以个体形式描述或要求，但是也可以设想多个，除非明确限制为单数。

Claims (10)

1.一种方坯拉矫机位移传感器自动标定系统，包括：

引锭杆，用于标定拉矫机的位移传感器，所述引锭杆为链接式挠性引锭杆，至少包括：引锭头，在浇注时用来堵住结晶器的下口；两个标定链，用来标定两台拉矫机的位移传感器，两个标定链上分别至少设置一个标定位，标定位是标定拉矫机位移传感器时拉矫辊下辊压紧的地方；连接链，用于连接两个标定链；

引锭杆传动装置，包括送引锭轨道、电机、电机速度控制装置，用于输送引锭杆；

引锭杆定位装置，用于确定追踪起始位置；

引锭杆追踪装置，用于追踪引锭杆的标定位；

拉矫机位移传感器，用于测量拉矫机拉矫辊上辊的位移；

中央处理单元，用于数据和图像的处理及传输；

显示控制单元，显示各拉矫机标定结果、输入各种控制信号并将上述控制信号传输给中央处理单元。

2.根据权利要求1所述的自动标定系统，其中，所述引锭杆的两个所述标定链的厚度差在±0.5mm范围内，每一个所述标定链的左侧和右侧的厚度偏差小于±0.15mm，所述连接链的长度小于相邻两台拉矫机拉矫辊下辊之间的距离。

3.根据权利要求1所述的自动标定系统，其中，分别位于所述两个标定链上相互对应的一对标定位之间的距离与两台拉矫机的拉矫辊下辊的中心距离相等。

4.根据权利要求1所述的自动标定系统，其中，所述引锭杆定位装置为引锭轨道上的接近开关以及将引锭轨道的传动辊作为信号辊。

5.根据权利要求1所述的自动标定系统，其中，所述引锭杆定位装置为引锭轨道上安装拍摄装置以及引锭杆上设置定位标记。

6.根据权利要求1所述的自动标定系统，其中，所述引锭杆定位装置为红外定尺系统。

7.根据权利要求1所述的自动标定系统，其中，所述显示控制单元至少包括自动校准功能健和各拉矫机使能功能健。

8.一种方坯拉矫机位移传感器自动标定方法，包括:

确定引锭杆两个标定链的标定位；

测量两个标定位的厚度；

将上述厚度输入显示控制单元并传输给中央处理单元；

传动引锭杆到停止位置，以一定标定压将两台拉矫机的拉矫辊分别压紧引锭杆的两个标定链；

将此时拉矫机位移传感器的读数传输给中央处理单元；

判断位移传感器的读数是否在正常范围内；

若在正常范围内，将位移传感器的读数和上述标定位的厚度值作为位移传感器的标定值，两台拉矫机的位移传感器标定完成；

若不在正常范围内，检修位移传感器直到读数在正常范围内；

继续传动引锭杆，按照上述步骤标定其余拉矫机的位移传感器；

所有拉矫机位移传感器标定完成后，继续传动引锭杆至结晶器下口。

9.根据权利要求8所述的位移传感器自动标定方法，其中，所述传动引锭杆到停止位置，将两台拉矫机的拉矫辊分别压紧引锭杆的两个标定链包括：

开始快速传动引锭杆；

引锭杆到达追踪起始位置，降低或者停止引锭杆的传动速度；

利用引锭杆追踪装置追踪引锭杆的两个标定位的坐标；

当两个标定位的坐标分别与两台拉矫机的拉矫辊下辊与连铸机外弧线切点的坐标相等时，停止传动引锭杆；

上述两台拉矫机的拉矫辊压紧标定杆。

10.根据权利要求9所述的位移传感器自动标定方法，其中，所述追踪起始位置的确定方法为：在送引锭轨道上设定接近开关，并将送引锭轨道的一个传动辊作为信号辊，引锭杆通过该信号辊时触发接近开关，当引锭杆整体完全通过信号辊以后，引锭杆停止或者减速，将此时引锭杆尾部作为引锭杆的追踪开始位置时；或者，引锭轨道上的拍摄装置拍摄到引锭杆上的定位标记时停止或者减速，将此时引锭杆上的定位标记位置作为追踪起始位置；或者，利用红外定尺系统确定追踪起始位置。