CN104480295A - 一种钢坯横向跑偏检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种钢坯横向跑偏检测系统，应用于自动控制领域。能够及时发现钢坯跑偏，避免钢坯因横向跑偏而剐蹭炉墙。本发明实施例提供的系统包括：加热炉，至少两个检测器，与所述至少两个检测器通信连接的控制器；检测器设置在与钢坯输送方向垂直的加热炉炉墙外侧且分布在加热炉中心线的两侧；通过与钢坯输送方向垂直的加热炉炉墙上的孔将信号波发射到炉内，孔分布在加热炉中心线的两侧且介于与钢坯输送方向平行的两面炉墙内侧与钢坯两端之间；信号波与钢坯在钢坯的径向延长上相交；检测器在钢坯触碰到所述检测器发出的信号波时，将反馈信号发送给控制器；控制器接收所述反馈信号，根据该反馈信号确定钢坯是否横向跑偏。

Description

一种钢坯横向跑偏检测系统

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种钢坯横向跑偏检测系统。

背景技术

步进梁式的加热炉炉内的钢坯在从入料侧到出料侧的运动过程中，由于钢坯定位不准、步进梁控制不好或者机械问题会使得钢坯发生跑偏，根据钢坯跑偏的方向不同，可以分为横向跑偏和纵向跑偏，所述横向跑偏指钢坯在炉内沿炉宽方向(与输送方向垂直方向)发生位移。钢坯发生横向跑偏时，很可能会由于钢坯的一端距离炉墙太近而剐蹭炉墙。

但是在实际生产过程中，炉内温度较高，工作人员无法到炉内查看钢坯是否剐蹭到炉墙。虽然现在的加热炉内装有摄像头，但是一般也都安装在炉的入口和出口的地方，仅能观察钢坯入炉和出炉情况，工作人员通过摄像头仍然无法准确的获知炉内的情况。此外，高温摄像头价位较贵，一般损坏时，也不会更换。炉墙内壁均涂有高温耐火材料，一旦炉墙被剐蹭，炉墙耐火材料损坏，炉内的保温性能将会下降，影响钢坯的质量，同时炉内的钢坯也处在高温状态，撞击炉墙可能造成钢坯歪斜并且存在一定的安全隐患。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明的技术解决方案是提供一种钢坯横向跑偏检测系统，针对钢坯横向跑偏进行检测，及时发现钢坯是否发生横向跑偏，避免钢坯刮蹭损坏炉墙，提高生产过程的安全性。

有鉴于此，本发明实施方式的一方面中，提供了一种钢坯横向跑偏检测系统，例如可以包括：

加热炉，至少两个检测器，与所述至少两个检测器通信连接的控制器；

检测器设置在与钢坯输送方向垂直的加热炉炉墙外侧且分布在加热炉中心线的两侧；通过与钢坯输送方向垂直的加热炉炉墙上的孔将信号波发射到炉内，孔分布在加热炉中心线的两侧且介于与钢坯输送方向平行的两面炉墙内侧与钢坯两端之间；信号波与钢坯在钢坯的径向延长上相交；

所述加热炉，用于加热钢坯；

所述检测器，用于钢坯触碰到所述检测器发出的信号波时，将用于指示钢坯触碰到信号波的反馈信号发送给控制器，其中不同的检测器对应于不同的孔；

所述控制器，用于接收所述反馈信号，根据该反馈信号确定钢坯是否横向跑偏。

优选的，检测器的个数为2且检测器为带有反光板的检测器时，则反光板设置在与检测器所在炉墙平行的另一炉墙外侧，与检测器一一对应。

优选的，检测器为带有反光板的检测器时，反光板位于与钢坯运行方向平行的两面炉墙外侧，信号波经过所述两面炉墙上的孔穿过炉墙到达反光板。

优选的，所述孔的孔径小于第一预设阈值。

优选的，任一孔与最近的与钢坯输送方向平行的炉墙之间的距离小于第二预设阈值。

优选的，所述检测器为光电对射传感器时，所述反馈信号为开关量信号；控制器在所述开关量信号触发时，确定钢坯发生横向走偏。

优选的，所述检测器为测距传感器时，所述反馈信号为指示钢坯位置的信号；

控制器根据所述指示钢坯位置的信号确定信号波传播的距离，当所述距离小于目标值时，确定钢坯发生横向走偏。

优选的，钢坯处于入炉状态时，所述控制器还用于在钢坯定位结束后，接收检测器发出的反馈信号，根据该反馈信号确定钢坯定位是否准确。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本发明实施例中，与钢坯输送方向垂直的炉墙上有孔，且孔介于与钢坯输送方向平行的两面炉墙内侧与钢坯两端之间，同时在炉墙的外侧设置检测器，检测器发出的信号波通过炉墙上的孔发射到炉内，在钢坯未跑偏的情况下，根据孔位置的设置可知，信号波在炉内直线传播，不会被钢坯触碰，但是当钢坯发生横向跑偏到一定程度时，钢坯必然会触碰到入射的信号波，相应的，检测器也会接收到相应的反馈信号，控制器根据该反馈信号即可确定钢坯是否发生横向跑偏。采用本发明实施例提供的方案，在钢坯在加热炉中从进料口到出料口的整个过程中，可以实时检测钢坯是否发生了横向跑偏，还可以确定钢坯的跑偏方向，方便工作人员依此进行其他操作，来避免钢坯继续跑偏运行可能带来的后果，比如剐蹭炉墙，一定程度避免因钢坯跑偏剐蹭炉墙带来的影响，比如影响加热炉保温性能、炉子的使用寿命等。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种钢坯横向跑偏检测系统实施例1的结构图；

图2为本发明实施例提供的基于图1所示系统中采用带有反光板的检测器时的系统结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种钢坯横向跑偏检测系统实施例2的结构图；

图4为本发明实施例提供的基于图3所示系统中采用带有反光板的检测器时的系统结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种钢坯横向跑偏检测系统，针对钢坯横向跑偏进行检测，避免钢坯跑偏刮蹭损坏炉墙，以保证钢坯质量以及生产过程的安全性。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

下面对本发明实施例提供的检测系统进行详细公开的说明，首先，参考图1所示，为本发明实施例提供的一种钢坯横向跑偏检测系统实施例1的结构示意图。所述示意图为加热炉的俯视图，上下两面炉墙为与钢坯输送方向垂直的炉墙，左右两面炉墙为与钢坯输送方向平行的炉墙。所述系统包括：加热炉，至少两个检测器，与所述至少两个检测器通信连接的控制器，控制器在图1中未示出，在实际应用中，可以采用PLC控制器。

所述检测器设置在上下炉墙外侧，分布在加热炉中心线的两侧，为了保证钢坯左右移动发生横向跑偏时，信号波可以打到钢坯上，所以每个检测器发出的信号波均与钢坯在钢坯的径向延长上相交。检测器通过炉墙上的孔将信号波发射到炉内，所述孔介于左右两面炉墙内侧与钢坯两端之间，所述孔同样位于加热炉的中心线的两侧，且不同的检测器对应不同的孔。参考图1，以b检测器为例，为图中区域e标记的部分。

所述加热炉用于在钢坯从入料炉口进入一直从出料炉口出去的整个过程中，加热钢坯，使得钢坯的加热时间和加热温度匹配钢坯出钢的要求。所述检测器通过上下两面炉墙上的孔将信号波射入炉内，在钢坯没有跑偏时，信号波在炉内直线传播，当钢坯因为跑偏而触碰到所述检测器发出的信号波时，信号波会发生反射产生指示钢坯触碰到信号波的反馈信号，检测器将产生的反馈信号发送给控制器，其中不同的检测器通过不同的孔将信号波入射到炉内。控制器接收所述反馈信号，即可根据该反馈信号确定钢坯是否横向跑偏。

优选的，上下两面炉墙的孔的孔径小于第一预设阈值。因为孔径过大，炉内的高温烟气或者火苗很可能会通过孔蹿出，具有一定的危险性，而且容易损坏检测器。优选的，为了保护传感器，传感器不能离炉墙过近，而且可以加冷却装置来避免高温对传感器损坏。另外，上下两面炉墙上任一孔与最近的左右两面炉墙之间的距离小于第二预设阈值。比如，假设图1所示为长15米，宽12.7米的加热炉，所述孔的孔径可以综合考虑炉墙宽度、钢坯长度以及传感器发出的信号波的宽度决定。图1中孔径为3-5cm之间取值仅用于示意性说明。那么对于图1中的孔来说，因为钢坯一般的长度在8-12m，在炉内宽为12.7米，钢坯中心线与炉子中心线重合的情况下，钢坯两端与左右两面炉墙之间的距离在0.35m-2.35m之间，即炉宽减去钢坯长度除以2。所以，孔的几何中心线与左右两面炉墙中最近的炉墙之间的距离可以依据上述范围进行设置，钢坯最大长度为12m，依据上述内容可设置钢坯和炉墙的最小安全距离为0.35m。如果钢坯正好是12m,很可能极易触发传感器信号，因此，对于12m的钢坯，可以留有一定的余量，即可以定0.25m为最小的安全距离。当然，孔的几何中心线与最近炉墙之间的距离可以设置为0.3m，使得系统适合于任一种钢坯，系统具有普适性。在实际应用中可以根据具体的使用场景设置，这里不作具体限定。

当检测器的个数为2时，在上下两面炉墙上共开两个孔即可，两个孔可以位于同一面墙上，也可以分别位于两面墙上，如图1中所示，可以为孔a和孔b，或者孔c和孔d，或者孔a和孔d，或者孔b和孔c。在孔满足上述各项要求的前提下，孔要位于加热炉中心线两侧。虽然图1中所示的加热炉有4个孔，但是在有两个检测器时，只有两个孔即可。需要说明的是，在图1中，开孔位置针对加热炉中心线不一定要对称分布，因为钢坯有一定的厚度，所以在保证信号波与钢坯在钢坯的径向延长线上相交的同时，孔的位置在钢坯的厚度范围内即可。优选的，在传感器距离左右侧炉墙的距离设定后，对应的两个孔与中心线之间的垂直距离相等。

检测器的个数为2且检测器为带有反光板的检测器时，需要在炉墙外侧设置反光板，具体的，反光板设置在与检测器所在炉墙平行的另一炉墙外侧，与检测器一一对应，比如在a、c为一组，a处设置检测器，c处设置反光板，b、d为一组，b处设置检测器，d处设置反光板，或者a、b处放置检测器，c、d处设置反光板，反之亦然。参考图2所示，为a、b处放置检测器，c、d处设置反光板的示意图。

上述实施例中，检测器的个数为2个，要求检测器的射程要大于左右两面任一炉墙的长度，这样钢坯在整个炉子内任一位置发生横向跑偏均能检测到，但是信号波传播的越远，信号衰减越大，且加热炉炉内时高温环境，高温烟气以及火苗对检测器发射的信号波在炉内传播有影响，最终导致检测器的准确度以及灵敏度均会有所下降。因此，本发明提供一种钢坯横向跑偏检测系统实施例2，参考图3所示，为对应的系统结构图，在本实施例中，参考图3，当检测器为不携带反光板的检测器时且个数为4个，在本实施例中，上下两个对应的检测器可以看作是一对(孔a、c是一对，b、d是一对)，一对检测器的射程之和大于等于左右两面炉墙(其中任一面)的长度即可。同理，因为钢坯有一定的厚度，所以图3所示的a、c(适用于b、d)位置的检测器发出的信号波不一定要在炉内连接，只要与钢坯在径向延长上相交即可。

若使用的检测器为带有反光板的检测器时，则具体的系统结构参考图4所示，需要在图3的基础上增加反光板，反光板位于左右两面炉墙外侧，信号波经过所述两面炉墙上的孔穿过炉墙到达反光板。

实际操作中，基于图3的系统结构，上下两面炉墙上的小孔可以做成与上下两面炉墙不垂直的情况，检测器的信号波与加热炉的中心线成锐角入射，以保证信号波可以到达左右两面炉墙，如果孔垂直于上下两面炉墙，则需要调整检测器的入射方向，由于孔径较小，则调整范围较小，很容易使得入射波无法入射到炉内。

优选的，图4中上下对应的两组检测器的信号波可以在炉内出现“交叉”(即俯视图上来看是交叉的，从三维图像看没有交叉，两信号波位于相互平行的两个平面)，这样可以使得钢坯在炉内每个位置跑偏时都可以被检测到，否则，在炉内会存在信号盲区，即使钢坯跑偏也检测不到。需要说明的是，信号波入射的角度可以根据加热炉的大小进行适应性调整，以能够检测钢坯跑偏为准，这里不作具体限定。

在上述各个实施例中，检测器可以采用光电对射传感器或测距传感器，测距传感器又可以分为激光测距传感器、超声波测距传感器和红外测距传感器等，因为不同类型的检测器，工作原理不同，则相应的反馈信号也不同。

一般情况下，测距传感器测得的是波从入射到接收到反射波之间的时间，控制器根据信号波的传播速度(比如光速或者声速)可以确定波传播的距离，可以根据检测器的射程以及加热炉的大小设置一目标距离。当控制器实际根据反馈信号确定的距离小于目标距离时，认为钢坯发生了横向跑偏，以致触碰到了信号波。举个例子，比如检测器设定的距离为8m，如果检测器检测到的距离小于8m，则可以确定信号被遮挡，即钢坯发生跑偏，传输距离变小。需要说明的是，检测器为测距传感器时，可以采用时间信号或距离信号指示钢坯是否发生跑偏。另外，由于钢坯在炉内的间距是均匀分布的，是以步进梁的步距为依据，常见的距离是250mm,即两个钢坯的中心间距是250mm,通过反馈的距离值可以判断第几个钢坯出现横向跑偏，可以进行跑偏钢坯的具体位置定位。

另外，光电对射传感器与测距传感器的原理不同，光电对射传感器发射的信号波没有障碍物阻挡正常传播时，光电对射传感器输出高(低)电平，当钢坯离左右炉墙一侧过近时，会遮住信号波，光电对射传感器输出低(高)电平，冷热金属检测器将该电平以开关量信号的形式发送到控制器，控制器根据开关量信号是否触发即可确定钢坯是否横向跑偏。比如，设置开关量信号高电平触发。

对于需要反光板的检测器来说，其测量原理与上述各种类型的检测器不完全相同，对于测距类型且需要反光板的检测器来说，检测器只能测量检测器到反光板之间的距离，当信号波被遮挡时，检测器则无法测量，向控制器发出一反馈信号，控制器依此确定钢坯发生横向走偏，遮挡了信号波。光电对射传感器在需要反光板时，光电对射传感器主要识别反光板返回的信号，当钢坯遮挡信号波时，检测器无法检测到反光板返回的信号，则控制器根据检测器的检测结果即可确定钢坯发生了横向跑偏。

需要注意的是，由于加热炉在正常生产中，钢坯是不断由入料炉口进入，钢坯进入加热炉时，势必会遮挡信号波，所以，在钢坯处于入炉和出炉状态时，所述控制器丢弃检测器发出的反馈信号，确定钢坯未横向跑偏。钢坯入炉时，会有定位装置对其进行定位，控制器可以在钢坯定位结束后，接收检测器发出的反馈信号，根据该反馈信号确定钢坯定位是否准确。具体的：钢坯刚入炉定位时，如果任一传感器检测到有钢坯信号，则自动低速前进或后退辊道调整钢坯的位置，直至传感器均未检测到信号。

采用本发明实施例提供的方案，在钢坯在加热炉中从进料口到出料口的整个过程中，可以实时检测钢坯是否发生了横向跑偏，另外，基于测距原理的检测器，在检测钢坯横向走偏的同时，还可以根据测量的距离定位发生跑偏的钢坯，由于检测器设置在加热炉中心线的两侧，则钢坯跑偏时还可以确定钢坯跑偏的方向。方便工作人员依此进行其他操作，比如调整钢坯位置，重新定位等来避免钢坯继续跑偏运行可能带来的后果，比如剐蹭炉墙，一定程度避免因钢坯跑偏剐蹭炉墙带来的影响，比如影响加热炉保温性能、炉子的使用寿命等。当采用光电对射传感器时，与测距传感器相比，可以降低生产成本。

如果因为钢坯定位失误造成的横向位置不合适，本发明实施例提供的技术方案可以很好的进行检测入炉自动定位是否成功。另外，由于机械安装的原因，在钢坯低速运行时，炉内缓冲挡板的信号可能无法触发，此方法中的信号波可以形成冗余保护，防止定位失误时，钢坯不停撞击炉内缓冲挡板。

本发明实施例提供的钢坯横向跑偏检测系统安全可靠性高，有效地解决了现有技术中无法测量钢坯横向跑偏，有效地防止了钢坯定位不精确或机械设备等故障引起的钢坯横向跑偏刮蹭损坏炉墙，起到了较好的安全保护作用。此外，还可以有效地检测钢坯定位是否可靠。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种钢坯横向跑偏检测系统，其特征在于，包括：

加热炉，至少两个检测器，与所述至少两个检测器通信连接的控制器；

检测器设置在与钢坯输送方向垂直的加热炉炉墙外侧且分布在加热炉中心线的两侧；通过与钢坯输送方向垂直的加热炉炉墙上的孔将信号波发射到炉内，孔分布在加热炉中心线的两侧且介于与钢坯输送方向平行的两面炉墙内侧与钢坯两端之间；信号波与钢坯在钢坯的径向延长上相交；

所述加热炉，用于加热钢坯；

所述检测器，用于钢坯触碰到所述检测器发出的信号波时，将用于指示钢坯触碰到信号波的反馈信号发送给控制器，其中不同的检测器对应于不同的孔；

所述控制器，用于接收所述反馈信号，根据该反馈信号确定钢坯是否横向跑偏。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，检测器的个数为2且检测器为带有反光板的检测器时，则反光板设置在与检测器所在炉墙平行的另一炉墙外侧，与检测器一一对应。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，检测器为带有反光板的检测器时，反光板位于与钢坯运行方向平行的两面炉墙外侧，信号波经过所述两面炉墙上的孔穿过炉墙到达反光板。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述孔的孔径小于第一预设阈值。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，任一孔与最近的与钢坯输送方向平行的炉墙之间的距离小于第二预设阈值。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述检测器为光电对射传感器时，所述反馈信号为开关量信号；控制器在所述开关量信号触发时，确定钢坯发生横向走偏。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述检测器为测距传感器时，所述反馈信号为指示钢坯位置的信号；

控制器根据所述指示钢坯位置的信号确定信号波传播的距离，当所述距离小于目标值时，确定钢坯发生横向走偏。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，钢坯处于入炉状态时，所述控制器还用于在钢坯定位结束后，接收检测器发出的反馈信号，根据该反馈信号确定钢坯定位是否准确。