CN109175286A - 一种基于切割机归位偏差检测的连铸坯定尺补偿方法及装置 - Google Patents

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韩占光
袁己百
舒诗龙
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
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    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
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    • B22D11/163—Controlling or regulating processes or operations for cutting cast stock

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Abstract

本发明公开了一种基于切割机归位偏差检测的连铸坯定尺补偿方法及其装置。该方法通过测量归位后切割机实际所处位置相对于基点的距离，判断切割机位置偏差值是否超过切割机归位允许偏差范围，若是，则在下一次对连铸坯进行切割前，以偏差值给连铸坯定尺设定值进行补偿。同时，根据该方法还提供了一种基于切割机归位偏差检测的连铸坯定尺补偿装置设计。该方法及其装置避免了由于其它因素影响导致的切割机初始停止位置偏差对连铸坯尺寸精度的干扰，有效避免坯料浪费和质量事故，减少企业的经济损失，提高产品终材成材率。

Description

一种基于切割机归位偏差检测的连铸坯定尺补偿方法及装置
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，特别是涉及一种基于切割机归位偏差检测的连铸坯定尺补偿方法及装置。
背景技术
在钢铁生产工艺流程连铸环节，钢水经冷却完全凝固成铸坯后，按照轧钢所需坯料的定尺要求，由切割机对连铸坯进行切断。切割前，切割机停止在切割原点，当定尺测量装置检测到连铸坯满足设定的定尺后，切割机开始对连铸坯进行切割，由于从开始切割到完全切断需要一定的时间，而连铸坯一直处于运动中，所以在切割时，切割机需要随同连铸坯同步前进，并进行切割，以保证连铸坯切割断面位置不变；当连铸坯被切断后，切割机返回到切割原点，等待下一次切割命令。切割机的原点定位精度会严重影响连铸坯定尺精度。在实际生产中，由于切割机工作环境十分恶劣，长期处于高温、高湿度环境下，切割机走行机构变形及机械传动摩擦力变化，导致切割机回不到原点位置，此外，受高温影响，切割原点定位元器件发生故障或者损坏，也会导致切割机回不到原点位置。如果不对切割机返回的最终位置与切割原点的相对距离进行检测，并把检测到的数据下发到定尺系统对设定定尺进行实时补偿修正，将会致大量异常定尺铸坯，给企业带来巨大的经济损失。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于切割机归位偏差检测的连铸坯定尺补偿方法及其装置。
本发明涉及一种基于切割机归位偏差检测的连铸坯定尺补偿方法，包括以下步骤：
步骤一：在连铸坯切割机移动方向上确定一个基点，确定基点与切割机原点的基准距离；
步骤二：确定切割机已经归位；
步骤三：测量归位后切割机实际所处位置相对于基点的距离；
步骤四：计算测量所得归位后切割机对于基点的距离与基准距离的偏差值；
步骤五：判断上一步计算出的偏差值是否超过切割机归位允许偏差范围，若是，则在对连铸坯进行切割前，以偏差值给连铸坯定尺设定值进行补偿。
上述步骤三测量归位后切割机实际所处位置相对于基点的距离是使用激光测距仪进行测量的。上述步骤四的偏差值计算与所述步骤五判断偏差值是否超过切割机归位允许偏差范围都由PLC系统中设定的计算模型实现。
根据上述方法，设计一种基于切割机归位偏差检测的连铸坯定尺补偿装置，该装置包括切割机(1)、运行轨道(3)、切割机(1)位于运行轨道(3)上，切割机(1)上有割枪(2)，该装置还包括激光测距仪(4)、激光测距仪支撑架(9)、测距标靶(5)、PLC系统(10)及定尺系统(11)，激光测距仪(4)固定在激光测距仪支撑架(9)上，激光测距仪支撑架(9)位于运行轨道(3)的一端，测距标靶(5)正对激光测距仪(4)设置在切割机(1)上，激光测距仪(4)与PLC系统(10)连接，PLC系统(10)与定尺系统(11)连接，激光测距仪(4)把所测得的切割机(1)归位后距离传输给PLC系统(10)，当切割机(1)归位后距离偏差值超出范围，则PLC系统(10)把偏差值传输给定尺系统(11)补偿定尺设定值。在连铸坯切割机归位偏差检测装置安装完成后，首先使用激光测距仪标定切割机初始静止位置(也称为原点)，此位置相对激光测距仪(激光测距仪所在位置称为基点)的距离作为基准距离。切割机工作时，当定尺测量装置检测到连铸坯满足设定的定尺后，切割机开始对连铸坯进行切割，由于从开始切割到完全切断需要一定的时间，而连铸坯一直处于运动中，所以在切割的同时，切割机需要随同连铸坯同步前进，并进行切割，以保证连铸坯切割断面位置不变；当连铸坯被切断后，切割机返回到切割原点(即切割机归位)，等待下一次切割命令。理论上，切割机每次归位都应该回到原点停止，但实际上由于各种因素的影响，切割机很可能无法正好回到原点位置，而是跟原点位置有一定偏差。所以设计基于切割机归位偏差检测的连铸坯定尺补偿装置，实际工作时，当切割机(1)归位后，激光测距仪(4)发出激光，通过测距标靶(5)对激光的反馈测得切割机(1)与激光测距仪(4)这个基点的距离，把这个测得的距离传输给PLC系统(10)，通过PLC系统(10)中设定的计算模型计算出的距离偏差值，该偏差值与切割机归位允许偏差范围对比，判断是否超出，若超出，则通过PLC系统(10)反馈给定尺系统(11)偏差值对连铸坯定尺设定值进行补偿。若未超出，则不对连铸坯定尺设定值进行补偿。
激光测距仪支撑架(9)由激光测距仪支架(6)和固定框架(7)组成，激光测距仪(4)安装在激光测距仪支架(6)上，激光测距仪支架(6)安装在固定框架(7)上。
激光测距仪(4)测量范围为0.1-30m，测量精度±1mm。激光测距仪(4)的外壳为铸铝一体成型，牢固，使用寿命长；外壳上集成有LCD显示屏和操作键，方便进行可视化操作设置。激光测距仪安装循环水冷却装置和前镜防护装置，循环水冷却装置使激光测距仪能够良好散热，避免温度过高。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一种基于切割机归位偏差检测的连铸坯定尺补偿方法及装置可以实时对切割机是否停位在原点进行监测，一旦监测到切割机未能停位到原点，及时发送补偿数据到定尺系统，提高连铸坯定尺系统精度，避免产生大量异常定尺连铸坯，有效避免坯料浪费和质量事故，减少企业的经济损失，提高产品终材成材率。
附图说明
图1为基于切割机归位偏差检测的连铸坯定尺补偿方法流程图；
图2为基于切割机归位偏差检测的连铸坯定尺补偿装置结构图；
图3为本发明的切割机检测示例图；
图4为实施例的定尺补偿计算过程图。
图中：1、切割机 2、割枪 3、运行轨道 4、激光测距仪 5、测距标靶 6、激光测距仪支架 7、固定框架 8、连铸坯 9、激光测距仪支撑架 10、PLC系统 11、定尺系统
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
一种基于切割机归位偏差检测的连铸坯定尺补偿方法，包括以下步骤：
步骤一：在连铸坯切割机移动方向上确定一个基点，在基点位置安装激光测距仪，确定基点与切割机原点的基准距离，在PLC系统中进行基准距离设定；
步骤二：在准备切割工作前，确定切割机已经归位；
步骤三：用激光测距仪测量归位后切割机实际所处位置(相对于基点的)距离，把激光测距仪把测量数据传输给PLC系统；
步骤四：由PLC系统计算出测量所得归位后切割机对于基点的距离与基准距离的偏差值；
步骤五：判断计算出的偏差值是否超过连铸坯切割允许偏差范围，若是，则在对连铸坯进行切割前的切割机行进时，以偏差值给切割机的行程进行补偿。若偏差值未超过连铸坯切割允许偏差范围，则不需要对切割机的行程进行补偿。
一种基于切割机归位偏差检测的连铸坯定尺补偿装置，如图2所示，包括切割机(1)、运行轨道(3)、切割机(1)位于运行轨道(3)上，切割机(1)上有割枪(2)，该装置还包括激光测距仪(4)、激光测距仪支撑架(9)、测距标靶(5)、PLC系统(10)及定尺系统(11)，激光测距仪(4)固定在激光测距仪支撑架(9)上，激光测距仪支撑架(9)位于运行轨道(3)的一端，测距标靶(5)正对激光测距仪(4)设置在切割机(1)上，激光测距仪(4)与PLC系统(10)连接，PLC系统(10)与定尺系统(11)连接，激光测距仪(4)把所测得的切割机(1)归位后距离传输给PLC系统(10)，当切割机(1)归位后距离偏差值超出范围，则PLC系统(10)把偏差值传输给定尺系统(11)补偿定尺设定值。在PLC系统(10)内设定有切割机(1)停止在原点时与激光测距仪(4)这个基点的基准距离值S0、连铸坯切割允许偏差ΔS等参数，正常情况下，切割机(1)每一次完成切割都应该归位到原点，在切割连铸坯工作时，定尺系统(11)控制切割机(1)从原点沿运行轨道(3)与连铸坯(8)同步移动，并用割枪(2)对连铸坯(8)进行切割，切割完成后，切割机(1)向原点移动归位，以准备下一次切割动作。在切割机(1)归位时，由于各种因素的影响很可能无法正好回到原点位置，而是跟原点位置有一定偏差。所以，实际工作时，当切割机(1)归位后，让激光测距仪(4)发出激光，通过测距标靶(5)对激光的反馈测得切割机(1)与激光测距仪(4)这个基点的距离S1，把这个测得的距离S1传输给PLC系统，通过PLC系统中设定的计算模型(ΔS＝S1-S0)计算出的距离偏差值ΔS，该偏差值ΔS与连铸坯切割允许偏差范围ΔS0对比，判断是否超出，若超出，则给定尺系统(11)连铸坯长度设定值补偿一个ΔS值。如基准定尺L0为连铸坯长度设定值；当ΔS的绝对值大于允许的测量控制精度ΔS0时，则结合基准定尺L0对设定定尺L进行补偿计算：L＝L0+ΔS，以经补偿后的L值作为下一次连铸坯长度设定值。
在基于切割机归位偏差检测的连铸坯定尺补偿装置安装完成后，首先使用激光测距仪标定切割机原点位置，如图3所示，本示例中的原点位置的相对距离作为激光测距仪的基准距离(S0＝500mm)。当切割机的割枪切断连铸坯返回时，激光测距仪测量切割机最终的停止位置(实测距离S1＝512mm)。PLC系统计算实测距离(S1)和基准距离(S0)的差值ΔS＝S1-S0＝12mm，此时大于允许的测量控制精度ΔS0(ΔS0取1mm)，可以判断出切割机没有正确返回原点，则定尺补偿计算模型启动计算，若原始定尺系统的定尺设定值(基准定尺)为L0＝9500mm，则下一次切割的定尺设定值则为：L＝L＝L0+ΔS＝9512mm。此设定定尺下发给定尺系统用于控制下一次切割，可有效保证了定尺精度，提高产品合格率和成材率。
假如当切割机的割枪切断连铸坯后归位时，激光测距仪测量切割机最终的停止位置(相对距离S1＝501mm)。此时ΔS＝S1-S0＝1mm，不大于允许的测量控制精度ΔS0，则认为切割机正确返回原点，则下一次切割的定尺设定值仍为L＝L0。

Claims (10)

1.一种基于切割机归位偏差检测的连铸坯定尺补偿方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：在连铸坯切割机移动方向上确定一个基点，确定基点与切割机原点的基准距离；
步骤二：确定切割机已经归位；
步骤三：测量归位后切割机实际所处位置相对于基点的距离；
步骤四：计算测量所得归位后切割机对于基点的距离与基准距离的偏差值；
步骤五：判断上一步计算出的偏差值是否超过切割机归位允许偏差范围，若是，则在对连铸坯进行切割前，以偏差值给连铸坯定尺设定值进行补偿。
2.根据权利要求1所述的基于切割机归位偏差检测的连铸坯定尺补偿方法，其特征在于：所述步骤三测量归位后切割机实际所处位置相对于基点的距离是使用激光测距仪进行测量的。
3.根据权利要求1所述的基于切割机归位偏差检测的连铸坯定尺补偿方法，其特征在于：所述步骤四的偏差值计算与所述步骤五判断偏差值是否超过切割机归位允许偏差范围都由PLC系统中设定的计算模型实现。
4.一种基于切割机归位偏差检测的连铸坯定尺补偿装置，包括切割机(1)、运行轨道(3)、所述切割机(1)位于运行轨道(3)上，切割机(1)上有割枪(2)，其特征在于：还包括激光测距仪(4)、激光测距仪支撑架(9)、测距标靶(5)、PLC系统(10)及定尺系统(11)，激光测距仪(4)固定在激光测距仪支撑架(9)上，激光测距仪支撑架(9)位于运行轨道(3)的一端，测距标靶(5)正对激光测距仪(4)设置在切割机(1)上，激光测距仪(4)与PLC系统(10)连接，PLC系统(10)与定尺系统(11)连接，激光测距仪(4)把所测得的切割机(1)归位后距离传输给PLC系统(10)，当切割机(1)归位后距离偏差值超出范围，则PLC系统(10)把偏差值传输给定尺系统(11)补偿定尺设定值。
5.根据权利要求4所述的基于切割机归位偏差检测的连铸坯定尺补偿装置，其特征在于：所述激光测距仪支撑架(9)由激光测距仪支架(6)和固定框架(7)组成，激光测距仪(4)安装在激光测距仪支架(6)上，激光测距仪支架(6)安装在固定框架(7)上。
6.根据权利要求4所述的基于切割机归位偏差检测的连铸坯定尺补偿装置，其特征在于：所述激光测距仪(4)测量范围为0.1-30m，测量精度±1mm。
7.根据权利要求4所述的基于切割机归位偏差检测的连铸坯定尺补偿装置，其特征在于：所述激光测距仪(4)外壳为铸铝一体成型。
8.根据权利要求6所述的基于切割机归位偏差检测的连铸坯定尺补偿装置，其特征在于：所述激光测距仪(4)外壳上集成有LCD显示屏和操作键。
9.根据权利要求4-8之一所述的基于切割机归位偏差检测的连铸坯定尺补偿装置，其特征在于：所述激光测距仪(4)安装循环水冷却装置。
10.根据权利要求4-8之一所述的基于切割机归位偏差检测的连铸坯定尺补偿装置，其特征在于：所述激光测距仪(4)安装前镜防护装置。
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