CN107063142A - 一种板坯连铸凝固坯壳厚度检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种板坯连铸凝固坯壳厚度检测系统，涉及微波检测技术领域。板坯连铸凝固坯壳厚度检测系统包括微波厚度检测装置、信号转换装置、控制装置以及报警装置。微波厚度检测装置感应结晶器内凝固坯壳的厚度生成微波信号，信号转换装置根据微波信号生成电压信号，控制装置在电压信号的幅值与预设幅值不匹配时控制报警装置发出报警信号。通过上述设置，根据检测到的结晶器内凝固坯壳的厚度以判断是否存在漏钢风险，可以解决现有的漏钢预警技术中因热电偶存在热电特性不稳定以及易受环境因素影响的弊端而造成不能进行准确报警的问题。

Description

一种板坯连铸凝固坯壳厚度检测系统

技术领域

本发明涉及微波检测技术领域，具体而言，涉及一种板坯连铸凝固坯壳厚度检测系统。

背景技术

随着工业的不断发展，钢铁被广泛地应用于各行各业。但是，在钢铁连铸加工的过程中的一般会存在漏钢问题，由于漏钢问题不仅会影响钢铁连铸加工的效率，严重的漏钢问题还容易造成人员伤亡，因此针对漏钢问题的预警技术受到越来越多的关注。在现有的漏钢预警技术，一般是通过热电偶采集结晶器内凝固坯壳的温度信息，以判断是否存在漏钢的危险，从而实现预警的作用。

经发明人研究发现，现有的漏钢预警技术中因热电偶存在热电特性不稳定以及易受环境因素影响的问题而造成不能进行准确报警的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种板坯连铸凝固坯壳厚度检测系统，以解决现有的漏钢预警技术中因热电偶存在热电特性不稳定以及易受环境因素影响的弊端而造成不能进行准确报警的问题。

为实现上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：

一种板坯连铸凝固坯壳厚度检测系统，用于检测结晶器内凝固坯壳的厚度。所述板坯连铸凝固坯壳厚度检测系统包括微波厚度检测装置、信号转换装置、控制装置以及报警装置。

所述微波厚度检测装置的输出端与所述信号转换装置的输入端连接，所述信号转换装置的输出端与所述控制装置的输入端连接，所述控制装置的输出端与所述报警装置连接。

所述微波厚度检测装置感应所述结晶器内凝固坯壳的厚度生成微波信号，所述信号转换装置根据所述微波信号生成电压信号，所述控制装置在所述电压信号的幅值与预设幅值不匹配时控制所述报警装置发出报警信号。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述板坯连铸凝固坯壳厚度检测系统中，所述微波厚度检测装置包括微波发射器、波导双T接头、第一谐振器、第二谐振器，所述波导双T接头包括至少四个端口，各端口分别与所述微波发射器、第一谐振器、第二谐振器以及信号转换装置连接，所述第一谐振器包括第一波导和终端器件，所述第二谐振器包括第二波导和短路活塞。

所述微波发射器生成第一微波信号并发送至所述波导双T接头，所述波导双T接头根据所述第一微波信号生成等幅、反相的第二微波信号和第三微波信号并分别发送至所述第一谐振器和第二谐振器，所述第一谐振器通过所述第一波导和终端器件将所述第一微波信号发送至所述结晶器内凝固坯壳并通过所述终端器件和第一波导将所述结晶器内凝固坯壳反射的第一微波信号发送至所述波导双T接头，所述第二谐振器通过所述第二波导将所述第二微波信号发送至短路活塞并通过所述第二波导将所述短路活塞反射的第二微波信号发送至所述波导双T接头，所述波导双T接头将接收到的第一微波信号和第二微波信号进行处理得到第三微波信号并发送至所述信号转换装置。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述板坯连铸凝固坯壳厚度检测系统中，所述第一谐振器还包括第一环行器，所述第一波导包括第一子波导和第二子波导，所述终端器件包括第一终端器件和第二终端器件，所述第一环行器包括至少3个端口，各端口分别与所述波导双T接头连接、通过所述第一子波导与所述第一终端器件连接以及通过所述第二子波导与所述第二终端器件连接，所述结晶器内凝固坯壳位于所述第一终端器件与所述第二终端器件之间。

所述第二谐振器还包括第二环行器，所述第二波导包括第三子波导和第四子波导，所述短路活塞包括第一短路活塞和第二短路活塞，所述第二环行器包括至少3个端口，各端口分别与所述波导双T接头连接、通过所述第三子波导与所述第一短路活塞连接以及通过所述第四子波导与所述第二短路活塞连接。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述板坯连铸凝固坯壳厚度检测系统中，所述第一环行器和所述第二环行器的端口数量相同。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述板坯连铸凝固坯壳厚度检测系统中，所述第一波导的电气长度和所述第二波导的电气长度相等。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述板坯连铸凝固坯壳厚度检测系统中，所述第一波导和所述第二波导包括矩形波导或脊波导。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述板坯连铸凝固坯壳厚度检测系统中，所述微波发射器包括微波源、隔离器以及衰减器，所述微波源通过所述隔离器和衰减器与所述波导双T接头连接。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述板坯连铸凝固坯壳厚度检测系统中，所述信号转换装置为检波器，所述检波器包括二极管、第一滤波电容、第二滤波电容以及滤波电阻。

所述第一滤波电容的第一端分别与所述第二滤波电容的第一端和所述滤波电阻的第一端连接、第二端与所述二极管的正极连接，所述二极管的负极与所述第二滤波电容的第二端和所述滤波电阻的第二端连接。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述板坯连铸凝固坯壳厚度检测系统中，所述控制装置包括数据采集器和单片机，所述数据采集器的输入端与所述信号转换装置的输出端连接、输出端与所述单片机的输入端连接，所述单片机的输出端与所述报警装置连接。

在上述基础上，本发明实施例还提供了一种板坯连铸凝固坯壳厚度检测系统，用于检测结晶器内凝固坯壳的厚度。所述板坯连铸凝固坯壳厚度检测系统包括微波厚度检测装置、信号转换装置、控制装置、报警装置以及信号发射装置。

所述微波厚度检测装置的输出端与所述信号转换装置的输入端连接，所述信号转换装置的输出端与所述控制装置的输入端连接，所述控制装置的输出端分别与所述报警装置和所述信号发射装置连接。

所述微波厚度检测装置感应所述结晶器内凝固坯壳的厚度生成微波信号，所述信号转换装置根据所述微波信号生成电压信号，所述控制装置在所述电压信号的幅值与预设幅值不匹配时控制所述报警装置发出报警信号并将当前的所述电压信号的幅值通过所述信号发射装置发送至终端设备。

本发明提供一种板坯连铸凝固坯壳厚度检测系统，通过微波信号检测结晶器内凝固坯壳的厚度，根据检测到的结晶器内凝固坯壳的厚度以判断是否存在漏钢风险并在存在漏钢风险时通过报警装置发出报警信号，可以解决现有的漏钢预警技术中因热电偶存在热电特性不稳定以及易受环境因素影响的弊端而造成不能进行准确报警的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明实施例提供的板坯连铸凝固坯壳厚度检测系统的应用框图。

图2为本发明实施例提供的板坯连铸凝固坯壳厚度检测系统的结构框图。

图3为本发明实施例提供的微波厚度检测装置的结构框图。

图4为本发明实施例提供的板坯连铸凝固坯壳厚度检测系统的另一应用框图。

图5为本发明实施例提供的微波发射器的结构框图。

图6为本发明实施例提供的板坯连铸凝固坯壳厚度检测系统的另一应用框图。

图标：10-板坯连铸凝固坯壳厚度检测系统；20-结晶器内凝固坯壳；30-终端设备；100-微波厚度检测装置；110-微波发射器；111-微波源；113-隔离器；115-衰减器；130-波导双T接头；150-第一谐振器；151a-第一子波导；151b-第二子波导；153a-第一终端器件；153b-第二终端器件；155-第一环行器；170-第二谐振器；171a-第三子波导；171b-第四子波导；173a-第一短路活塞；173b-第二短路活塞；175-第二环行器；200-信号转换装置；300-控制装置；400-报警装置；500-信号发射装置。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于区分描述，而不能理解为只是或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明实施例提供了一种板坯连铸凝固坯壳厚度检测系统10，用于检测结晶器内凝固坯壳20的厚度。结合图2，在本实施例中，所述板坯连铸凝固坯壳厚度检测系统10包括微波厚度检测装置100、信号转换装置200、控制装置300以及报警装置400。

进一步地，在本实施例中，所述微波厚度检测装置100的输出端与所述信号转换装置200的输入端连接，所述信号转换装置200的输出端与所述控制装置300的输入端连接，所述控制装置300的输出端与所述报警装置400连接。

通过上述设计，可以实现：所述微波厚度检测装置100感应所述结晶器内凝固坯壳20的厚度生成微波信号，所述信号转换装置200根据所述微波信号生成电压信号，所述控制装置300在所述电压信号的幅值与预设幅值不匹配时控制所述报警装置400发出报警信号。

可选地，所述预设幅值的具体数值不受限制，可以根据所述结晶器内凝固坯壳20的常规值进行设置，可以根据所述结晶器内凝固坯壳20在进行钢铁的连铸加工操作之前的厚度进行设置。为保证所述控制装置300可以控制所述报警装置400可以精确的发出报警信号，在本实施例中，所述预设幅值的具体数值根据所述结晶器内凝固坯壳20在进行钢铁的连铸加工操作之前的厚度进行设置。

结合图3，在本实施例中，所述微波厚度检测装置100包括微波发射器110、波导双T接头130、第一谐振器150、第二谐振器170。所述波导双T接头130包括至少四个端口，各端口分别与所述微波发射器110、第一谐振器150、第二谐振器170以及信号转换装置200连接。所述第一谐振器150包括第一波导和终端器件，所述第二谐振器170包括第二波导和短路活塞。

通过上述设计，可以实现：所述微波发射器110生成第一微波信号并发送至所述波导双T接头130，所述波导双T接头130根据所述第一微波信号生成等幅、反相的第二微波信号和第三微波信号并分别发送至所述第一谐振器150和第二谐振器170，所述第一谐振器150通过所述第一波导和终端器件将所述第一微波信号发送至所述结晶器内凝固坯壳20并通过所述终端器件和第一波导将所述结晶器内凝固坯壳20反射的第一微波信号发送至所述波导双T接头130，所述第二谐振器170通过所述第二波导将所述第二微波信号发送至短路活塞并通过所述第二波导将所述短路活塞反射的第二微波信号发送至所述波导双T接头130，所述波导双T接头130将接收到的第一微波信号和第二微波信号进行处理得到第三微波信号并发送至所述信号转换装置200。

结合图4，在本实施例中，所述第一谐振器150还包括可以第一环行器155，所述第一波导可以包括第一子波导151a和第二子波导151b，所述终端器件可以包括第一终端器件153a和第二终端器件153b。所述结晶器内凝固坯壳20设置于所述第一终端器件153a与所述第二终端器件153b之间。

可选地，所述第一环行器155的端口数量不受限制，只要满足所述第一环行器155包括至少3个端口即可。在本实施例中，所述第一环行器155包括3个端口，各端口分别与所述波导双T接头130连接、通过所述第一子波导151a与所述第一终端器件153a连接以及通过所述第二子波导151b与所述第二终端器件153b连接。

进一步地，在本实施例中，所述第二谐振器170还可以包括第二环行器175，所述第二波导可以包括第三子波导171a和第四子波导171b，所述短路活塞可以包括第一短路活塞173a和第二短路活塞173b。

可选地，所述第二环行器175的端口数量不受限制，只要满足所述第二环行器175包括至少3个端口即可。在本实施例中，所述第二环行器175包括至少3个端口，各端口分别与所述波导双T接头130连接、通过所述第三子波导171a与所述第一短路活塞173a连接以及通过所述第四子波导171b与所述第二短路活塞173b连接。

可选地，所述第一环行器155和所述第二环行器175的端口数量的关系不受限制，既可以是相同的，也可以是不同的。在本实施例中，为保证所述第一谐振器150和所述第二谐振器170的机械特性和电气特性相同，所述第一环行器155和所述第二环行器175的端口数量相同。

可选地，所述第一波导和所述第二波导的电气特性既可以是相同的，也可以是不同的。在本实施例中，为保证所述第一谐振器150和所述第二谐振器170的机械特性和电气特性相同，所述第一波导的电气长度和所述第二波导的电气长度相等。

可选地，所述第一波导和所述第二波导的具体类型不受限制，只要满足两者属于同一类型以使所述第一波导和所述第二波导的电气特性相同即可，例如既可以同时是矩形波导，也可以同时是脊波导。在本实施例中，所述第一波导和所述第二波导为矩形波导。

可选地，所述信号转换装置200的具体类型不受限制，只要能把微波信号转换为电压信号即可。在本实施例中，所述信号转换装置200为检波器。

结合图5，在本实施例中，所述微波发射器110可以包括微波源111、隔离器113以及衰减器115，所述微波源111通过所述隔离器113和衰减器115与所述波导双T接头130连接。

所述微波源111生成第一微波信号，依次通过所述隔离器113和衰减器115发送至所述波导双T接头130。所述隔离器113具有单向导通的性质，用于防止从所述第一谐振器150和所述第二谐振器170反射回的微波信号进入所述微波源111，从而造成对所述第一微波信号的干扰。所述衰减器115用于对所述第一微波信号进行一定的衰减处理，以使所述第一微波信号保持在一个稳定的频率对外输出。

可选地，所述衰减器115的具体类型不受限制，既可以是可变衰减器，也可以是固定衰减器。在本实施例中，为提高所述微波发射器110的适应能力，所述衰减器115为可变衰减器，可以根据实际需求调节所述衰减器115的有效衰减量。

进一步地，在本实施例中，所述检波器包括二极管、第一滤波电容、第二滤波电容以及滤波电阻。所述第一滤波电容的第一端分别与所述第二滤波电容的第一端和所述滤波电阻的第一端连接、第二端与所述二极管的正极连接，所述二极管的负极与所述第二滤波电容的第二端和所述滤波电阻的第二端连接。

通过所述第一滤波电容、第二滤波电容以及滤波电阻可以将所述二极管输出的电压信号进行滤波处理，以使进入所述控制装置300的电压信号相对稳定，避免所述控制装置300控制所述报警装置400误动作。

进一步地，在本实施例中，所述控制装置300可以包括数据采集器和单片机。所述数据采集器的输入端与所述信号转换装置200的输出端连接、输出端与所述单片机的输入端连接，所述单片机的输出端分别与所述驱动装置和所述报警装置400连接。

所述数据采集器对接收的连续的电压信号进行采样处理，并将采样得到的离散的电压信号发送至所述单片机，所述单片机将接收的电压信号转换为数字信号并判断是否满足预设条件，在不满足预设条件时控制所述报警装置400发出报警信号。

可选地，所述报警装置400的具体类型不受限制，既可以是声音报警器，也可以光报警器，还可以是声光报警器。在本实施例中，为有效提醒工作人员进行漏钢检查，所述报警装置400为声光报警器。

结合图6，本发明实施例还提供一种板坯连铸凝固坯壳厚度检测系统10，用于检测结晶器内凝固坯壳20的厚度。所述板坯连铸凝固坯壳厚度检测系统10包括微波厚度检测装置100、信号转换装置200、控制装置300、报警装置400以及信号发射装置500。

进一步地，在本实施例中，所述微波厚度检测装置100的输出端与所述信号转换装置200的输入端连接，所述信号转换装置200的输出端与所述控制装置300的输入端连接，所述控制装置300的输出端分别与所述报警装置400和所述信号发射装置500连接。

通过上述设计，可以实现：所述微波厚度检测装置100感应所述结晶器内凝固坯壳20的厚度生成微波信号，所述信号转换装置200根据所述微波信号生成电压信号，所述控制装置300在所述电压信号的幅值与预设幅值不匹配时控制所述报警装置400发出报警信号并将当前的所述电压信号的幅值通过所述信号发射装置500发送至终端设备30。通过所述信号发射装置500和所述终端设备30的配合工作，工作人员可以进行远程的监控，有效地避免了由于工作人员不在报警信号的可接收区域而造成不能及时检查漏钢风险的问题。

综上所述，本发明提供的一种板坯连铸凝固坯壳厚度检测系统10，通过微波信号检测结晶器内凝固坯壳20的厚度，根据检测到的结晶器内凝固坯壳20的厚度以判断是否存在漏钢风险并在存在漏钢风险时通过报警装置400发出报警信号，可以解决现有的漏钢预警技术中因热电偶存在热电特性不稳定以及易受环境因素影响的弊端而造成不能进行准确报警的问题，因而具有极大地的实用性和较高的可靠性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种板坯连铸凝固坯壳厚度检测系统，用于检测结晶器内凝固坯壳的厚度，其特征在于，所述板坯连铸凝固坯壳厚度检测系统包括微波厚度检测装置、信号转换装置、控制装置以及报警装置；

所述微波厚度检测装置的输出端与所述信号转换装置的输入端连接，所述信号转换装置的输出端与所述控制装置的输入端连接，所述控制装置的输出端与所述报警装置连接；

所述微波厚度检测装置感应所述结晶器内凝固坯壳的厚度生成微波信号，所述信号转换装置根据所述微波信号生成电压信号，所述控制装置在所述电压信号的幅值与预设幅值不匹配时控制所述报警装置发出报警信号。

2.根据权利要求1所述的板坯连铸凝固坯壳厚度检测系统，其特征在于，所述微波厚度检测装置包括微波发射器、波导双T接头、第一谐振器、第二谐振器，所述波导双T接头包括至少四个端口，各端口分别与所述微波发射器、第一谐振器、第二谐振器以及信号转换装置连接，所述第一谐振器包括第一波导和终端器件，所述第二谐振器包括第二波导和短路活塞；

所述微波发射器生成第一微波信号并发送至所述波导双T接头，所述波导双T接头根据所述第一微波信号生成等幅、反相的第二微波信号和第三微波信号并分别发送至所述第一谐振器和第二谐振器，所述第一谐振器通过所述第一波导和终端器件将所述第一微波信号发送至所述结晶器内凝固坯壳并通过所述终端器件和第一波导将所述结晶器内凝固坯壳反射的第一微波信号发送至所述波导双T接头，所述第二谐振器通过所述第二波导将所述第二微波信号发送至短路活塞并通过所述第二波导将所述短路活塞反射的第二微波信号发送至所述波导双T接头，所述波导双T接头将接收到的第一微波信号和第二微波信号进行处理得到第三微波信号并发送至所述信号转换装置。

3.根据权利要求2所述的板坯连铸凝固坯壳厚度检测系统，其特征在于，所述第一谐振器还包括第一环行器，所述第一波导包括第一子波导和第二子波导，所述终端器件包括第一终端器件和第二终端器件，所述第一环行器包括至少3个端口，各端口分别与所述波导双T接头连接、通过所述第一子波导与所述第一终端器件连接以及通过所述第二子波导与所述第二终端器件连接，所述结晶器内凝固坯壳位于所述第一终端器件与所述第二终端器件之间；

所述第二谐振器还包括第二环行器，所述第二波导包括第三子波导和第四子波导，所述短路活塞包括第一短路活塞和第二短路活塞，所述第二环行器包括至少3个端口，各端口分别与所述波导双T接头连接、通过所述第三子波导与所述第一短路活塞连接以及通过所述第四子波导与所述第二短路活塞连接。

4.根据权利要求3所述的板坯连铸凝固坯壳厚度检测系统，其特征在于，所述第一环行器和所述第二环行器的端口数量相同。

5.根据权利要求2所述的板坯连铸凝固坯壳厚度检测系统，其特征在于，所述第一波导的电气长度和所述第二波导的电气长度相等。

6.根据权利要求2所述的板坯连铸凝固坯壳厚度检测系统，其特征在于，所述第一波导和所述第二波导包括矩形波导或脊波导。

7.根据权利要求2所述的板坯连铸凝固坯壳厚度检测系统，其特征在于，所述微波发射器包括微波源、隔离器以及衰减器，所述微波源通过所述隔离器和衰减器与所述波导双T接头连接。

8.根据权利要求1所述的板坯连铸凝固坯壳厚度检测系统，其特征在于，所述信号转换装置为检波器，所述检波器包括二极管、第一滤波电容、第二滤波电容以及滤波电阻；

所述第一滤波电容的第一端分别与所述第二滤波电容的第一端和所述滤波电阻的第一端连接、第二端与所述二极管的正极连接，所述二极管的负极与所述第二滤波电容的第二端和所述滤波电阻的第二端连接。

9.根据权利要求1所述的板坯连铸凝固坯壳厚度检测系统，其特征在于，所述控制装置包括数据采集器和单片机，所述数据采集器的输入端与所述信号转换装置的输出端连接、输出端与所述单片机的输入端连接，所述单片机的输出端与所述报警装置连接。

10.一种板坯连铸凝固坯壳厚度检测系统，用于检测结晶器内凝固坯壳的厚度，其特征在于，所述板坯连铸凝固坯壳厚度检测系统包括微波厚度检测装置、信号转换装置、控制装置、报警装置以及信号发射装置；

所述微波厚度检测装置的输出端与所述信号转换装置的输入端连接，所述信号转换装置的输出端与所述控制装置的输入端连接，所述控制装置的输出端分别与所述报警装置和所述信号发射装置连接；

所述微波厚度检测装置感应所述结晶器内凝固坯壳的厚度生成微波信号，所述信号转换装置根据所述微波信号生成电压信号，所述控制装置在所述电压信号的幅值与预设幅值不匹配时控制所述报警装置发出报警信号并将当前的所述电压信号的幅值通过所述信号发射装置发送至终端设备。