CN109550929B - 一种智能扒渣系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种智能扒渣系统及方法，包括扒渣机、铁水罐、铁水罐倾翻装置、超声波雷达、红外热成像装置及控制系统；所述扒渣机上设有包括旋转装置、升降装置、倾转装置和水平移动装置的驱动系统，扒渣头可在驱动系统的带动下实现旋转、升降、上下倾转及水平移动动作，且驱动系统各装置分别设有动作传感器；铁水罐倾翻装置设称重传感器和角度仪，扒渣位设接近开关，扒渣机设于扒渣位一侧；扒渣位上方设超声波雷达和红外热成像装置；铁水罐倾翻装置的驱动系统、称重传感器、角度仪以及扒渣机各动作传感器、超声波雷达、红外热成像装置分别连接控制系统。本发明采用自动控制系统实现自动化扒渣操作，提高了作业效率、降低了钢铁料损耗。

Description

一种智能扒渣系统及方法
技术领域
本发明涉及冶金工业铁水或钢水渣处理技术领域，尤其涉及一种适用于铁水或钢水扒渣的智能扒渣系统及方法。
背景技术
炼钢或炼铁过程中，会产生大量废渣漂浮在钢水或铁水表面，过多的废渣将影响钢水包或铁水包的容量，并且废渣中的有害元素有回到钢水或铁水中的可能，为此一般采用扒渣机拨除钢水或铁水表面的浮渣。但目前扒渣机均采用人工操作，效率低、带铁/钢量大。
发明内容
本发明提供了一种智能扒渣系统及方法，采用自动控制系统实现自动化扒渣操作，提高了作业效率、降低了钢铁料损耗，为建立智能化工厂奠定基础。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种智能扒渣系统，包括扒渣机、铁水罐、铁水罐倾翻装置、超声波雷达、红外热成像装置及控制系统；所述扒渣机上设有包括旋转装置、升降装置、倾转装置和水平移动装置的驱动系统，扒渣头可在驱动系统的带动下实现旋转、升降、上下倾转及水平移动动作，且驱动系统各装置分别设有动作传感器；铁水罐倾翻装置设称重传感器和角度仪，扒渣位设接近开关，扒渣机设于扒渣位一侧；扒渣位上方设超声波雷达和红外热成像装置；铁水罐倾翻装置的驱动系统、称重传感器、角度仪以及扒渣机各动作传感器、超声波雷达、红外热成像装置分别连接控制系统。
所述旋转装置为固定齿盘行星齿轮传动装置，其上设有码盘用于反馈扒渣头的水平旋转角度。
所述升降装置为液压升降装置，升降液压缸内设有磁尺，用于反馈扒渣头的高度。
所述倾转装置为液压倾转装置，倾转液压缸内设有磁尺，用于反馈扒渣头的倾角。
所述水平移动装置由滑套、链传动装置和液压马达组成，扒渣头通过滑杆与滑套滑动连接，链传动装置的一个链轮同轴设置齿轮，另一个链轮由液压马达驱动；在链传动装置的带动下，齿轮与滑杆上的齿条啮合传动，带动扒渣头沿滑套移动；齿轮上设码盘用于反馈扒渣头的水平移动行程。
所述扒渣头为自调整扒渣头。
所述超声波雷达用于测绘铁水液面高度，红外热成像装置用于测绘铁水液面温度场和渣团分布图。
一种基于所述智能扒渣系统的智能扒渣方法，包括如下步骤：
1）铁水罐坐到铁水罐倾翻装置上后，称重传感器发送铁水罐到位信号到控制系统，控制系统控制铁水罐倾翻装置自动走行到扒渣位，通过接近开关定位后停稳，接收控制系统的倾翻指令后按设定角度将铁水罐倾翻到位；
2）超声波雷达检测铁水液面实际高度，计算铁水液面与铁水罐罐口高度差及铁水罐理论倾翻角度，并按该角度进行倾翻；另外计算铁水液面中心位置坐标，长、宽方向的半径，并将计算结果发送到控制系统；
3）红外热成像装置绘制铁水液面温度场，根据铁水液面温度场的温度变化梯度绘制渣团分布图，并将结果发送到控制系统；
4）控制系统计算扒渣头扒渣起始位置坐标和扒渣路线，扒渣路线满足“最短”和“聚渣”要求；扒渣机通过旋转、升降、上下倾转及水平移动将扒渣头调整到扒渣起始位置处，并按扒渣路线进行扒渣作业；
5）控制系统实时进行数据分析，根据渣含量情况判定扒渣效果；扒渣结束后，控制扒渣机停止作业，铁水罐倾翻装置和扒渣机恢复初始状态并返回起始位置，等待下一次扒渣。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1）将扒渣机、铁水罐倾翻装置与电子测量与控制技术相结合，实现自动化扒渣操作，其自动化程度高，为建立智能化工厂奠定良好基础；
2）精确监控扒渣作业过程，制定合理的扒渣路线，有效提高了作业效率、降低了钢铁料损耗；
3）系统结构简单，操作方便，易于实现，具有推广价值。
附图说明
图1是本发明一种智能扒渣系统的结构示意图。
图中：1扒渣机 11.旋转装置 12.升降装置 13.倾转装置 14.水平移动装置 15.扒渣头 2.铁水罐倾翻装置 21.铁水罐倾翻车 22.铁水罐倾翻装置的驱动系统 3.超声波雷达 4.红外热成像装置 5.铁水罐 6.铁水液面 7.渣团 8.控制系统
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
如图1所示，本发明所述一种智能扒渣系统（适用于铁水扒渣和钢水扒渣，为斜述方便，仅以铁水扒渣为例说明），包括扒渣机1、铁水罐5、铁水罐倾翻装置2、超声波雷达3、红外热成像装置4及控制系统8；所述扒渣机1上设有包括旋转装置11、升降装置12、倾转装置13和水平移动装置14的驱动系统，扒渣头15可在驱动系统的带动下实现旋转、升降、上下倾转及水平移动动作，且驱动系统各装置分别设有动作传感器；铁水罐倾翻装置2设称重传感器和角度仪，扒渣位设接近开关，扒渣机1设于扒渣位一侧；扒渣位上方设超声波雷达3和红外热成像装置4；铁水罐倾翻装置的驱动系统22、称重传感器、角度仪以及扒渣机1各动作传感器、超声波雷达3、红外热成像装置4分别连接控制系统8。
所述旋转装置11为固定齿盘行星齿轮传动装置，其上设有码盘用于反馈扒渣头15的水平旋转角度。
所述升降装置12为液压升降装置，升降液压缸内设有磁尺，用于反馈扒渣头15的高度。
所述倾转装置13为液压倾转装置，倾转液压缸内设有磁尺，用于反馈扒渣头15的倾角。
所述水平移动装置14由滑套、链传动装置和液压马达组成，扒渣头15通过滑杆与滑套滑动连接，链传动装置的一个链轮同轴设置齿轮，另一个链轮由液压马达驱动；在链传动装置的带动下，齿轮与滑杆上的齿条啮合传动，带动扒渣头15沿滑套移动；齿轮上设码盘用于反馈扒渣头15的水平移动行程。
所述扒渣头15为自调整扒渣头。
所述超声波雷达3用于测绘铁水液面6高度，红外热成像装置4用于测绘铁水液面温度场和渣团分布图。
一种基于所述智能扒渣系统的智能扒渣方法，包括如下步骤：
1）铁水罐5坐到铁水罐倾翻装置2上后，称重传感器发送铁水罐到位信号到控制系统8，控制系统8控制铁水罐倾翻装置2自动走行到扒渣位，通过接近开关定位后停稳，接收控制系统8的倾翻指令后按设定角度将铁水罐5倾翻到位；
2）超声波雷达3检测铁水液面6实际高度，计算铁水液面6与铁水罐5罐口高度差及铁水罐理论倾翻角度，并按该角度进行倾翻；另外计算铁水液面6中心位置坐标，长、宽方向的半径，并将计算结果发送到控制系统8；
3）红外热成像装置4绘制铁水液面6温度场，根据铁水液面温度场的温度变化梯度绘制渣团7分布图，并将结果发送到控制系统8；
4）控制系统8计算扒渣头15扒渣起始位置坐标和扒渣路线，扒渣路线满足“最短”和“聚渣”要求；扒渣机1通过旋转、升降、上下倾转及水平移动将扒渣头15调整到扒渣起始位置处，并按扒渣路线进行扒渣作业；
5）控制系统8实时进行数据分析，根据渣含量情况判定扒渣效果；扒渣结束后，控制扒渣机1停止作业，铁水罐倾翻装置2和扒渣机1恢复初始状态并返回起始位置，等待下一次扒渣。
铁水罐倾翻装置2设有铁水罐运载车21和铁水罐倾翻装置驱动系统22，铁水罐倾翻装置驱动系统22设置在铁水罐倾翻车21上并可随之移动；装载铁水的铁水罐5坐到铁水罐倾翻装置2中的铁水罐支架上后，由铁水罐倾翻装置驱动系统22带动实现倾翻动作。铁水罐倾翻装置2为常规设备，其具体结构不加赘述。
所述自调整扒渣头是如申请号为201220646961.6所公开的一种“自调整扒渣装置”。
所述扒渣机的液压系统设有比例控制阀。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种智能扒渣方法，其特征在于，基于一种智能扒渣系统，所述智能扒渣系统包括扒渣机、铁水罐、铁水罐倾翻装置、超声波雷达、红外热成像装置及控制系统；所述扒渣机上设有包括旋转装置、升降装置、倾转装置和水平移动装置的驱动系统，扒渣头可在驱动系统的带动下实现旋转、升降、上下倾转及水平移动动作，且驱动系统各装置分别设有动作传感器；铁水罐倾翻装置设称重传感器和角度仪，扒渣位设接近开关，扒渣机设于扒渣位一侧；扒渣位上方设超声波雷达和红外热成像装置；铁水罐倾翻装置的驱动系统、称重传感器、角度仪以及扒渣机各动作传感器、超声波雷达、红外热成像装置分别连接控制系统；
所述智能扒渣方法包括如下步骤：
1)铁水罐坐到铁水罐倾翻装置上后，称重传感器发送铁水罐到位信号到控制系统，控制系统控制铁水罐倾翻装置自动走行到扒渣位，通过接近开关定位后停稳，接收控制系统的倾翻指令后按设定角度将铁水罐倾翻到位；
2)超声波雷达检测铁水液面实际高度，计算铁水液面与铁水罐罐口高度差及铁水罐理论倾翻角度，并按该角度进行倾翻；另外计算铁水液面中心位置坐标，长、宽方向的半径，并将计算结果发送到控制系统；
3)红外热成像装置绘制铁水液面温度场，根据铁水液面温度场的温度变化梯度绘制渣团分布图，并将结果发送到控制系统；
4)控制系统计算扒渣头扒渣起始位置坐标和扒渣路线，扒渣路线满足“最短”和“聚渣”要求；扒渣机通过旋转、升降、上下倾转及水平移动将扒渣头调整到扒渣起始位置处，并按扒渣路线进行扒渣作业；
5)控制系统实时进行数据分析，根据渣含量情况判定扒渣效果；扒渣结束后，控制扒渣机停止作业，铁水罐倾翻装置和扒渣机恢复初始状态并返回起始位置，等待下一次扒渣。
2.一种根据权利要求1所述的智能扒渣方法，其特征在于，所述旋转装置为固定齿盘行星齿轮传动装置，其上设有码盘用于反馈扒渣头的水平旋转角度。
3.一种根据权利要求1所述的智能扒渣方法，其特征在于，所述升降装置为液压升降装置，升降液压缸内设有磁尺，用于反馈扒渣头的高度。
4.一种根据权利要求1所述的智能扒渣方法，其特征在于，所述倾转装置为液压倾转装置，倾转液压缸内设有磁尺，用于反馈扒渣头的倾角。
5.一种根据权利要求1所述的智能扒渣方法，其特征在于，所述水平移动装置由滑套、链传动装置和液压马达组成，扒渣头通过滑杆与滑套滑动连接，链传动装置的一个链轮同轴设置齿轮，另一个链轮由液压马达驱动；在链传动装置的带动下，齿轮与滑杆上的齿条啮合传动，带动扒渣头沿滑套移动；齿轮上设码盘用于反馈扒渣头的水平移动行程。
6.一种根据权利要求1所述的智能扒渣方法，其特征在于，所述扒渣头为自调整扒渣头。
7.一种根据权利要求1所述的智能扒渣方法，其特征在于，所述超声波雷达用于测绘铁水液面高度，红外热成像装置用于测绘铁水液面温度场和渣团分布图。
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