CN110744024A - 一种连铸钢坯长度自动复检系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种连铸钢坯长度自动复检系统及方法，涉及连铸过程检测与控制技术领域，连铸钢坯长度自动复检系统包括切长控制单元、钢坯跟踪单元、长度检测单元和数据处理单元，解决了现有人工复检方式所存在的作业安全风险高、测量滞后时间长、劳动效率和复检精度低的问题。本发明可以实现连铸钢坯在线长度复检的无人作业，大大降低了人工作业负荷，消除了人工复检安全隐患、提高了复检效率和精度，减少了复检报告滞后时间；不仅可以有效减少钢坯长度批量性超标造成的质量损失，而且提高了钢厂质检区域劳动效率，减少了人工作业的安全风险和人力消耗。

Description

一种连铸钢坯长度自动复检系统及方法

技术领域

本发明涉及连铸过程检测与控制技术领域，更具体地指一种连铸钢坯长度自动复检系统及方法。

背景技术

连铸钢坯的长度控制精度是一项影响产品收得率的重要控制指标，对下游成品工序的成材率有显著影响。若交给用户或下游工序的钢坯长度偏长或偏短，超出用户可接受的上下限范围，则需要人工对多余部分进行离线补切，增加人工精整负荷和能源消耗，增加废坯量，严重时还会造成整根钢坯报废，从而影响良坯收得率。

目前连铸生产线上普遍采用火焰切割设备加切割测长装置反馈来控制在线钢坯的切割长度。然而，尽管连铸机有在线切长控制手段，连铸出厂钢坯的长度仍然会时常发生波动和超标，这时因为连铸钢坯的长度控制精度不仅同切割测长装置有关，还同切割机小车位置、切割枪位置，切割夹钳夹紧力等诸多不可测的影响因素相关，并且还同钢坯温度、连铸拉速等影响钢坯热胀冷缩规律的因素相关，一旦某个环节出现异常或波动，就会导致钢坯下线长度的误差超标。

为了控制出厂钢坯的长度精度，提高出厂合格率，避免用户质量异议，目前钢厂一般采用人工对下线钢坯进行长度复检。但是人工长度复检存在几方面的问题：1)人工复检费工费时费力，一般需要两名人员相互配合，一人拿尺，一人记录，一天上千根钢坯，工人劳动负荷非常大；2)人工复检不够安全，由于下线钢坯仍然有300-400度左右的表面温度，复检人员作业过程中存在较高的烫伤安全风险；3)人工复检测量精度不高，由于采用普通卷尺测量且需双人配合作业，测量精度存在波动；4)人工复检结果存在较大的滞后性，通常人工复检需要等钢坯从连铸冷床下线后才能进行，有时钢坯温度太高还需要进一步放置冷却，复检结果的产生至少需要等待3炉钢的时间，一旦发生钢坯在线切割长度发生批量异常，即使在复检时发现，也往往为时已晚，容易造成较大的报废损失。

对于多流高拉速紧凑型连铸机来说，目前对于切割后钢坯长度的复检和控制尚没有比较成熟有效的解决方案，使连铸钢坯长度难以得到在线的自动管控。申请号为CN201310641914.1的中国专利公开了“移动式在线铸坯长度测量装置及其测量方法”，主要特点是用钢管制作成游标来测量铸坯长度；申请号为CN201310005630.3的在审专利公开了“铸坯长度精确测量装置及其方法”，主要特点是沿铸坯前进辊道的入口和出口各安装传感器和测量辊脉冲计数器，来检测沿前进方向移动的钢坯长度；申请号为CN201510292082.6的中国专利公开了“在线测量高速输送的已切连铸坯长度的方法及系统”，主要特点是沿铸坯前进辊道方向各安装一个触发开关和一个测距仪，来检测沿前进方向移动的钢坯长度。上述专利均存在着一些不足，有的需要人工测量，用于热坯测量既不方便也不安全；有的需要在辊道上设置脉冲计数器，存在测量辊打滑、脉冲丢失问题；有的需要在辊道上设置光电开关或触发开关，对开关响应时间和安装角度要求高，且对多流连铸机安装困难。

发明内容

(一)解决的技术问题

本发明目的是提供一种连铸钢坯长度自动复检系统及方法，以解决现有人工复检方式所存在的作业安全风险高、测量滞后时间长，劳动效率和复检精度低的问题。

(二)技术方案

一种连铸钢坯长度自动复检系统，包括切长控制单元、钢坯跟踪单元、长度检测单元和数据处理单元；切长控制单元与钢坯跟踪单元和数据处理单元相连接，提供切割完成信号和钢坯切割信息，同时接收来自数据处理单元的误差修正数据，对切割位钢坯的切割长度执行修正；所述钢坯跟踪单元与切长控制单元和数据处理单元相连接；所述长度检测单元与数据处理单元相连接。

根据本发明的一实施例，所述切长控制单元包括切割控制器和切割测长装置，根据切割测长装置的检测长度和生产计划预设的目标长度的要求，由切割控制器控制切割机对在线钢坯进行定尺切割。

根据本发明的一实施例，所述切割控制器采用了可编程逻辑控制器(PLC)对切割机进行控制，切割测长装置由带编码器脉冲计数的测量辊组成。

根据本发明的一实施例，所述切长控制单元与钢坯跟踪单元和数据处理单元的连接方式采用TCP/IP协议的以太网通讯方式。

根据本发明的一实施例，所述钢坯跟踪单元包括钢坯位跟踪模块和钢坯号传递模块；钢坯位跟踪模块通过分布在出坯区域钢坯输送路线上的检坯传感器，以及钢坯输送设备的动作信号，来对切割后钢坯的输送位置变化进行跟踪刷新；钢坯号传递模块包括一组寄存器，根据钢坯的位置变化，来存放和传递钢坯在各个位置的钢坯号。

根据本发明的一实施例，所述长度检测单元包括2台测距传感器，分别与数据处理单元相连接；2台测距传感器分别设置在连铸出坯区域的复检位上，分别用于检测钢坯前、后端面与两个传感器之间的距离，并把两个测距信号传送到数据处理单元。

根据本发明的一实施例，所述连铸出坯区域的冷床入口处设置钢坯长度复检位，在钢坯两端分别设置2台激光测距仪，通过数据通讯线与数据处理单元相连接，将两个测距信号传送到数据处理单元。

根据本发明的一实施例，所述数据处理单元采用了满足工业环境运行要求的工控机，具有支持RS485协议的信号通讯接口卡和支持TCP/IP协议的以太网通讯网卡。

根据本发明的一实施例，所述数据处理单元包括切割信息记录模块、复检长度采样模块、复检数据记录模块、长度异常报警模块、误差修正模块；

所述切割信息记录模块包括切割记录数据库，与切长控制单元和钢坯跟踪单元相连接，分别从切长控制单元中读取切割后钢坯的切割信息，从钢坯跟踪单元读取切割位钢坯的钢坯号，并保存到切割记录数据库中；

所述复检长度采样模块与长度检测单元相连接，用于对两个测距信号进行采样输入，并生成复检位钢坯的复检长度；

所述复检数据记录模块包括复检记录数据库，通过将钢坯的复检长度和钢坯的切割记录进行匹配后，保存到复检记录数据库中；

所述长度异常报警模块包括基准长度计算子模块和异常报警子模块；基准长度计算子模块用于根据当前复检记录中的钢坯钢种、目标长度、断面规格、拉速，自动匹配复检位的钢坯热胀系数，以计算出复检位钢坯的基准长度；异常报警子模块用于将复检长度与基准长度进行比较，若误差超过预设的误差范围，则发出异常报警，提醒操作人员注意并及时处理异常；

所述误差修正模块用于计算长度误差修正值，并传送到切长控制单元，自动对在线切割位钢坯的切长控制进行修正。

一种连铸钢坯长度自动复检方法，包括以下步骤：

S1、切长控制单元根据钢坯目标长度要求和切割位钢坯的检测长度，控制各流切割机对钢坯进行定尺切割，切割完成时发出信号通知钢坯跟踪单元和数据处理单元；

S2、钢坯跟踪单元中的钢坯位跟踪模块在收到切割完成信号后自动生成“钢坯在切割位”信号，并由钢坯号传递模块自动生成钢坯号，存放到与切割位对应的寄存器中；

S3、数据处理单元的切割信息记录模块自动从钢坯跟踪单元的切割位寄存器中采集钢坯号，同时从切长控制单元中采集钢坯的切割信息，组成切割记录，保存到切割记录数据库中；

S4、钢坯位跟踪模块根据钢坯在出坯区的输送位置变化，依次对钢坯的位置信号进行跟踪刷新，直到跟踪钢坯到达复检位，发出“钢坯在复检位”信号；

S5、钢坯号传递模块根据钢坯的位置信号变化，依次将钢坯号传递到各位置对应的寄存器中，直到将钢坯号传递到复检位对应的寄存器中；

S6、数据处理单元的复检长度采样模块自动从长度检测单元采集测距信号，并确定复检位钢坯的复检长度；

S7、复检数据记录模块从钢坯号传递模块中读取复检位钢坯号，并根据钢坯号从切割记录数据库中查询到钢坯切割信息，与复检长度组合后形成复检记录，保存到复检记录数据库中；

S8、长度异常报警模块自动将当前复检记录中钢坯的复检长度与其对应的基准长度进行误差计算，若误差超过预设的允许范围，则发出异常报警，提醒操作人员注意并及时处理异常；

S9、误差修正模块根据预设的误差修正方式，计算出切割长度误差修正值，并传送给切长控制单元，对钢坯在线切割长度进行自动修正。

根据本发明的一实施例，所述步骤S6复检位钢坯的复检长度Lvrf由以下公式计算确定：

Lvrf＝L0-LA-LB；

其中，L0是两个测距传感器零点间的距离，可以通过空间位置测量或者长度标定获得；LA是传感器与复检位钢坯前端面的测距值，LB是传感器与复检位钢坯后端面的测距值。

根据本发明的一实施例，所述步骤S8复检位钢坯的基准长度由基准长度计算子模块按以下步骤确定：

S8.1、根据影响钢坯热胀冷缩变化的变量因子条件，预先建立复检位钢坯的参考热胀系数表；所述参考热胀系数表中，决定参考热胀系数的变量因子条件包括，钢种、断面规格、目标长度范围、和拉速范围；

S8.2、根据当前复检记录中的钢坯切割信息，在参考热胀系数表中查询出满足索引条件的参考热胀系数；

S8.3、根据查询到的参考热胀系数，以及当前复检记录中的钢坯目标长度，确定当前复检位钢坯的基准长度。

根据本发明的一实施例，所述步骤S8.3复检位钢坯的基准长度由以下公式确定，

Lref＝Ltrg*(1+Kelog)，

其中，Ltrg是钢坯目标长度，Kelog是复检位钢坯的参考热胀系数。

(三)有益效果

采用了本发明的技术方案，一种连铸钢坯长度自动复检系统及方法，可以实现连铸钢坯在线长度复检的无人作业，大大降低了人工作业负荷，消除了人工复检安全隐患、提高了复检效率和精度，减少了复检报告滞后时间；不仅可以有效减少钢坯长度批量性超标造成的质量损失，而且提高了钢厂质检区域劳动效率，减少了人工作业的安全风险和人力消耗。

附图说明

在本发明中，相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1是本发明自动复检系统原理示意图。

图2是本发明自动复检方法流程图。

图3是钢坯复检长度确定示意图。

图4是基准长度确定方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

结合图1，一种连铸钢坯长度自动复检系统，包括切长控制单元、钢坯跟踪单元、长度检测单元和数据处理单元；切长控制单元与钢坯跟踪单元和数据处理单元相连接，提供切割完成信号和钢坯切割信息，同时接收来自数据处理单元的误差修正数据，对切割位钢坯的切割长度执行修正；所述钢坯跟踪单元与切长控制单元和数据处理单元相连接，钢坯跟踪单元采用了PLC实现钢坯跟踪功能，通过采用TCP/IP协议的以太网通讯方式，与切长控制单元和数据处理单元相连接；长度检测单元与数据处理单元相连接。

切长控制单元包括切割控制器和切割测长装置，根据切割测长装置的检测长度和生产计划预设的目标长度的要求，由切割控制器控制切割机对在线钢坯进行定尺切割。切割控制器采用了可编程逻辑控制器(PLC)对切割机进行控制，切割测长装置由带编码器脉冲计数的测量辊组成。切长控制单元与钢坯跟踪单元和数据处理单元的连接方式采用TCP/IP协议的以太网通讯方式。

钢坯跟踪单元包括钢坯位跟踪模块和钢坯号传递模块；钢坯位跟踪模块通过分布在出坯区域钢坯输送路线上的检坯传感器，以及钢坯输送设备的动作信号，来对切割后钢坯的输送位置变化进行跟踪刷新；钢坯号传递模块包括一组寄存器，根据钢坯的位置变化，来存放和传递钢坯在各个位置的钢坯号。

长度检测单元包括2台测距传感器，分别与数据处理单元相连接；2台测距传感器分别设置在连铸出坯区域的复检位上，分别用于检测钢坯前、后端面与两个传感器之间的距离，并把两个测距信号传送到数据处理单元。具体地，连铸出坯区域的冷床入口处设置钢坯长度复检位，在钢坯两端分别设置2台激光测距仪，测量精度±2mm，测量范围0.2-70m，带有RS485通讯接口，通过数据通讯线与数据处理单元相连接，将两个测距信号传送到数据处理单元。

数据处理单元采用了满足工业环境运行要求的工控机，具有支持RS485协议的信号通讯接口卡，和支持TCP/IP协议的以太网通讯网卡。

数据处理单元包括切割信息记录模块、复检长度采样模块、复检数据记录模块、长度异常报警模块、误差修正模块；

所述切割信息记录模块包括切割记录数据库，与切长控制单元和钢坯跟踪单元相连接，分别从切长控制单元中读取切割后钢坯的切割信息，从钢坯跟踪单元读取切割位钢坯的钢坯号，并保存到切割记录数据库中；

所述复检长度采样模块与长度检测单元相连接，用于对两个测距信号进行采样输入，并生成复检位钢坯的复检长度；复检长度采样模块采用了RS485通讯接口卡，对两台激光测距仪送来的两个测距信号进行数据采样和数据处理，生成复检位钢坯的复检长度；

所述复检数据记录模块包括复检记录数据库，通过将钢坯的复检长度和钢坯的切割记录进行匹配后，保存到复检记录数据库中；

所述长度异常报警模块包括基准长度计算子模块和异常报警子模块；基准长度计算子模块用于根据当前复检记录中的钢坯钢种、目标长度、断面规格、拉速，自动匹配复检位的钢坯热胀系数，以计算出复检位钢坯的基准长度；异常报警子模块用于将复检长度与基准长度进行比较，若误差超过预设的误差范围，则发出异常报警，提醒操作人员注意并及时处理异常；

所述误差修正模块用于计算长度误差修正值，并传送到切长控制单元，自动对在线切割位钢坯的切长控制进行修正。

结合流程图2，一种连铸钢坯长度自动复检方法，包括以下步骤：

S1、切长控制单元根据钢坯目标长度要求和切割位钢坯的检测长度，控制各流切割机对钢坯进行定尺切割，切割完成时发出信号通知钢坯跟踪单元和数据处理单元；

S2、钢坯跟踪单元中的钢坯位跟踪模块在收到切割完成信号后自动生成“钢坯在切割位”信号，并由钢坯号传递模块自动生成钢坯号，存放到与切割位对应的寄存器中；

S3、数据处理单元的切割信息记录模块自动从钢坯跟踪单元的切割位寄存器中采集钢坯号，同时从切长控制单元中采集钢坯的切割信息，组成切割记录，保存到切割记录数据库中；

S4、钢坯位跟踪模块根据钢坯在出坯区的输送位置变化，依次对钢坯的位置信号进行跟踪刷新，直到跟踪钢坯到达复检位，发出“钢坯在复检位”信号；

S5、钢坯号传递模块根据钢坯的位置信号变化，依次将钢坯号传递到各位置对应的寄存器中，直到将钢坯号传递到复检位对应的寄存器中；

S6、数据处理单元的复检长度采样模块自动从长度检测单元采集测距信号，并确定复检位钢坯的复检长度；

结合图3，所述复检位钢坯的复检长度Lvrf由以下公式计算确定：

Lvrf＝L0-LA-LB

其中，L0是两个测距传感器零点间的距离，可以通过空间位置测量或者长度标定获得；LA是传感器与复检位钢坯前端面的测距值，LB是传感器与复检位钢坯后端面的测距值；

S7、复检数据记录模块从钢坯号传递模块中读取复检位钢坯号，并根据钢坯号从切割记录数据库中查询到钢坯切割信息，与复检长度组合后形成复检记录，保存到复检记录数据库中；

S8、长度异常报警模块自动将当前复检记录中钢坯的复检长度与其对应的基准长度进行误差计算，若误差超过预设的允许范围，则发出异常报警，提醒操作人员注意并及时处理异常；

结合流程图4，所述复检位钢坯的基准长度由基准长度计算子模块按以下步骤确定：

S8.1、根据影响钢坯热胀冷缩变化的变量因子条件，预先建立复检位钢坯的参考热胀系数表；所述参考热胀系数表中，决定参考热胀系数的变量因子条件包括，钢种、断面规格、目标长度范围、和拉速范围；

S8.2、根据当前复检记录中的钢坯切割信息，在参考热胀系数表中查询出满足索引条件的参考热胀系数；

S8.3、根据查询到的参考热胀系数，以及当前复检记录中的钢坯目标长度，确定当前复检位钢坯的基准长度；

所述复检位钢坯的基准长度由以下公式确定，

Lref＝Ltrg*(1+Kelog)，

其中，Ltrg是钢坯目标长度，Kelog是复检位钢坯的参考热胀系数；

S9、误差修正模块根据预设的误差修正方式，计算出切割长度误差修正值，并传送给切长控制单元，对钢坯在线切割长度进行自动修正。

实施例：

本发明应用于宝钢六流圆坯连铸机上，连铸机钢坯断面规格有4种，分别为φ150mm、φ160mm、φ178mm、φ195mm，采用火焰切割机对每流的钢坯进行在线定尺切割，钢坯的定尺长度范围为6.5～12.5m。

本实施例以具体钢坯复检过程的实例进行复检方法的进一步说明。

一种连铸钢坯长度自动复检方法，包括以下步骤：

S1、切长控制单元根据钢坯目标长度要求和切割位钢坯的检测长度，控制各流切割机对钢坯进行定尺切割，切割完成时发出信号通知钢坯跟踪单元和数据处理单元。

S2、钢坯跟踪单元中的钢坯位跟踪模块在收到切割完成信号后自动生成“钢坯在切割位”信号，并由钢坯号传递模块自动生成钢坯号，存放到与切割位对应的寄存器中。

本实例的钢坯号为308159307，其中308159为表示钢种生产计划的制造命令号，3表示钢坯产生于连铸机的第3流，07表示钢坯的流水号。

S3、数据处理单元的切割信息记录模块自动从钢坯跟踪单元的切割位寄存器中采集钢坯号，同时从切长控制单元中采集钢坯的切割信息，组成切割记录，保存到切割记录数据库中.

本实例中切割信息包括，钢种记号：KK4482VA，断面规格：178mm，目标长度：7200mm，拉速：2.6m/min；与钢坯号结合后，在切割记录数据库中形成一条切割记录，见下表1。

表1钢坯切割记录

S4、钢坯位跟踪模块根据钢坯在出坯区的输送位置变化，依次对钢坯的位置信号进行跟踪刷新，直到跟踪钢坯到达复检位，发出“钢坯在复检位”信号。

S5、钢坯号传递模块根据钢坯的位置信号变化，依次将钢坯号传递到各位置对应的寄存器中，直到将钢坯号传递到复检位对应的寄存器中。

本实例的复检位设在冷床入口处，当3流的第7根钢坯到达冷床入口前，冷床通过一次动作循环，将前一位置上的钢坯输送到冷床上，此时钢坯位跟踪模块发出“钢坯在复检位”信号给钢坯号传递模块；钢坯号传递模块将前一位置的寄存器存放的钢坯号308159307传递给复检位对应的寄存器中。

S6、数据处理单元的复检长度采样模块自动从长度检测单元采集测距信号，并确定复检位钢坯的复检长度。所述复检位钢坯的复检长度Lvrf由以下算法计算确定：

Lvrf＝L0-LA-LB

其中，L0是两个测距传感器零点间的距离，可以通过空间位置测量或者长度标定获得；LA是传感器A与复检位钢坯前端面的测距值，LB是传感器B与复检位钢坯后端面的测距值。

本实例中，传感器A与复检位钢坯前端面的测距值LA＝4201mm，传感器B与复检位钢坯后端面的测距值LB＝5357mm，两个测距传感器零点间的距离L0＝16880mm，则复检位钢坯的复检长度Lvrf＝L0-LA-LB＝16880-4201-5357＝7322mm。

S7、复检数据记录模块从钢坯号传递模块中读取复检位钢坯号，并根据钢坯号从切割记录数据库中查询到钢坯切割信息，与复检长度组合后形成复检记录，保存到复检记录数据库中。

本实例在3流第7根钢坯到达复检位后形成的复检记录见下表2。

表2钢坯复检记录

S8、长度异常报警模块自动将当前复检记录中钢坯的复检长度与其对应的基准长度进行误差计算，若误差超过预设的允许范围，则发出异常报警，提醒操作人员注意并及时处理异常；

所述复检位钢坯的基准长度由基准长度计算子模块按以下步骤确定：

S8.1、根据影响钢坯热胀冷缩变化的变量因子条件，预先建立复检位钢坯的参考热胀系数表；所述参考热胀系数表中，决定参考热胀系数的变量因子条件包括，钢种、断面规格、目标长度范围、和拉速范围。

本实例中，钢坯的目标长度为冷坯长度，即用户要求交付的长度；所设长度复检位处于出坯区冷床的入口，此处钢坯的温度约600-700℃，考虑到钢坯长度具有热胀冷缩的特性，为了建立钢坯长度在线比较的基准，本实例根据影响钢坯热胀冷缩变化的变量因子条件，预先建立复检位钢坯的参考热胀系数表，本实例所设的索引条件项之一包括：若满足钢种记号＝KK4482VA，断面规格＝178，7000≤目标长度＜8000，2.4≤拉速＜2.8，则复检位钢坯的参考热胀系数＝0.012，它表示每米钢坯在复检位因热胀效应导致的长度延伸量为12mm，参考热胀系数表见下表3。

表3参考热胀系数表

S8.2、根据当前复检记录中的钢坯切割信息，在参考热胀系数表中查询出满足索引条件的参考热胀系数；

本实例的3流第7根钢坯的复检记录中的切割信息包括，钢种记号＝KK4482VA、断面规格＝178mm，目标长度＝7200mm，拉速＝2.6m/min，在参考热胀系数表中满足索引号1的条件，则查询到的参考热胀系数＝0.012；

S8.3、根据查询到的参考热胀系数，以及当前复检记录中的钢坯目标长度，确定当前复检位钢坯的基准长度；

所述复检位钢坯的基准长度由以下公式确定，

Lref＝Ltrg*(1+Kelog)，

其中，Ltrg是钢坯目标长度，Kelog是复检位钢坯的参考热胀系数。

本实例中，当前复检位钢坯的基准长度Lref＝Ltrg*(1+Kelog)＝7200*(1+0.012)＝7286mm。

所述异常报警模块根据基准长度计算子模块确定的基准长度，与当前复检记录中的复检长度，计算两者的长度误差，若误差超过预设的允许范围，则自动发出异常报警，提醒操作人员注意钢坯切割长度的异常，并及时干预处理切割设备异常。

本实例中，3流第7根复检后的长度误差ΔE＝Lvrf-Lref＝7322-7286＝36mm；预设的允许长度误差范围δ＝±20mm，由于钢坯复检长度值偏长，ΔE超过了预设的误差允许范围，则异常报警模块自动发出长度超差声光异常报警，提醒操作人员注意钢坯切割长度的异常，并及时干预处理切割设备异常。

误差修正模块根据预设的误差修正方式，计算出切割长度误差修正值，并传送给切长控制单元，对钢坯在线切割长度进行自动修正。

本实例的误差修正方式，包括自动和手动；在自动模式下，误差修正方式包括平均值误差修正方式，最大值误差修正方式，最小值误差修正方式和瞬时值误差修正方式；

本实例的误差修正方式选择了自动和瞬时值误差修正方式，误差修正系数选择0.5，则切割长度误差修正值ΔL＝瞬时误差值*误差修正系数＝36*0.5＝18mm；在误差自动修正模式下，切长控制系统自动按以下公式对3流的钢坯在线切割长度进行自动修正，修正后的切割检测长度Lactcp＝Lact+ΔL＝Lact+18，以降低在线切割长度的控制误差，其中Lact是修正前的切割检测长度，Lactcp是修正后的切割检测长度。

综上所述，采用了本发明的技术方案，连铸钢坯长度自动复检系统及方法，可以实现连铸钢坯在线长度复检的无人作业，大大降低了人工作业负荷，消除了人工复检安全隐患、提高了复检效率和精度，减少了复检报告滞后时间；不仅可以有效减少钢坯长度批量性超标造成的质量损失，而且提高了钢厂质检区域劳动效率，减少了人工作业的安全风险和人力消耗。

Claims (13)

1.一种连铸钢坯长度自动复检系统，其特征在于：包括切长控制单元、钢坯跟踪单元、长度检测单元和数据处理单元；切长控制单元与钢坯跟踪单元和数据处理单元相连接，提供切割完成信号和钢坯切割信息，同时接收来自数据处理单元的误差修正数据，对切割位钢坯的切割长度执行修正；所述钢坯跟踪单元与切长控制单元和数据处理单元相连接；所述长度检测单元与数据处理单元相连接。

2.如权利要求1所述的一种连铸钢坯长度自动复检系统，其特征在于，所述切长控制单元包括切割控制器和切割测长装置，根据切割测长装置的检测长度和生产计划预设的目标长度的要求，由切割控制器控制切割机对在线钢坯进行定尺切割。

3.如权利要求2所述的一种连铸钢坯长度自动复检系统，其特征在于，所述切割控制器采用了可编程逻辑控制器(PLC)对切割机进行控制，切割测长装置由带编码器脉冲计数的测量辊组成。

4.如权利要求1所述的一种连铸钢坯长度自动复检系统，其特征在于，所述切长控制单元与钢坯跟踪单元和数据处理单元的连接方式采用TCP/IP协议的以太网通讯方式。

5.如权利要求1所述的一种连铸钢坯长度自动复检系统，其特征在于，所述钢坯跟踪单元包括钢坯位跟踪模块和钢坯号传递模块；钢坯位跟踪模块通过分布在出坯区域钢坯输送路线上的检坯传感器，以及钢坯输送设备的动作信号，来对切割后钢坯的输送位置变化进行跟踪刷新；钢坯号传递模块包括一组寄存器，根据钢坯的位置变化，来存放和传递钢坯在各个位置的钢坯号。

6.如权利要求1所述的一种连铸钢坯长度自动复检系统，其特征在于，所述长度检测单元包括2台测距传感器，分别与数据处理单元相连接；2台测距传感器分别设置在连铸出坯区域的复检位上，分别用于检测钢坯前、后端面与两个传感器之间的距离，并把两个测距信号传送到数据处理单元。

7.如权利要求6所述的一种连铸钢坯长度自动复检系统，其特征在于，所述连铸出坯区域的冷床入口处设置钢坯长度复检位，在钢坯两端分别设置2台激光测距仪，通过数据通讯线与数据处理单元相连接，将两个测距信号传送到数据处理单元。

8.如权利要求1所述的一种连铸钢坯长度自动复检系统，其特征在于，所述数据处理单元采用了满足工业环境运行要求的工控机，具有支持RS485协议的信号通讯接口卡和支持TCP/IP协议的以太网通讯网卡。

9.如权利要求8所述的一种连铸钢坯长度自动复检系统，其特征在于，所述数据处理单元包括切割信息记录模块、复检长度采样模块、复检数据记录模块、长度异常报警模块、误差修正模块；

所述切割信息记录模块包括切割记录数据库，与切长控制单元和钢坯跟踪单元相连接，分别从切长控制单元中读取切割后钢坯的切割信息，从钢坯跟踪单元读取切割位钢坯的钢坯号，并保存到切割记录数据库中；

所述复检长度采样模块与长度检测单元相连接，用于对两个测距信号进行采样输入，并生成复检位钢坯的复检长度；

所述复检数据记录模块包括复检记录数据库，通过将钢坯的复检长度和钢坯的切割记录进行匹配后，保存到复检记录数据库中；

所述长度异常报警模块包括基准长度计算子模块和异常报警子模块；基准长度计算子模块用于根据当前复检记录中的钢坯钢种、目标长度、断面规格、拉速，自动匹配复检位的钢坯热胀系数，以计算出复检位钢坯的基准长度；异常报警子模块用于将复检长度与基准长度进行比较，若误差超过预设的误差范围，则发出异常报警，提醒操作人员注意并及时处理异常；

所述误差修正模块用于计算长度误差修正值，并传送到切长控制单元，自动对在线切割位钢坯的切长控制进行修正。

10.如权利要求1所述的一种连铸钢坯长度自动复检方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、切长控制单元根据钢坯目标长度要求和切割位钢坯的检测长度，控制各流切割机对钢坯进行定尺切割，切割完成时发出信号通知钢坯跟踪单元和数据处理单元；

S2、钢坯跟踪单元中的钢坯位跟踪模块在收到切割完成信号后自动生成“钢坯在切割位”信号，并由钢坯号传递模块自动生成钢坯号，存放到与切割位对应的寄存器中；

S3、数据处理单元的切割信息记录模块自动从钢坯跟踪单元的切割位寄存器中采集钢坯号，同时从切长控制单元中采集钢坯的切割信息，组成切割记录，保存到切割记录数据库中；

S4、钢坯位跟踪模块根据钢坯在出坯区的输送位置变化，依次对钢坯的位置信号进行跟踪刷新，直到跟踪钢坯到达复检位，发出“钢坯在复检位”信号；

S5、钢坯号传递模块根据钢坯的位置信号变化，依次将钢坯号传递到各位置对应的寄存器中，直到将钢坯号传递到复检位对应的寄存器中；

S6、数据处理单元的复检长度采样模块自动从长度检测单元采集测距信号，并确定复检位钢坯的复检长度；

S7、复检数据记录模块从钢坯号传递模块中读取复检位钢坯号，并根据钢坯号从切割记录数据库中查询到钢坯切割信息，与复检长度组合后形成复检记录，保存到复检记录数据库中；

S8、长度异常报警模块自动将当前复检记录中钢坯的复检长度与其对应的基准长度进行误差计算，若误差超过预设的允许范围，则发出异常报警，提醒操作人员注意并及时处理异常；

S9、误差修正模块根据预设的误差修正方式，计算出切割长度误差修正值，并传送给切长控制单元，对钢坯在线切割长度进行自动修正。

11.如权利要求10所述的一种连铸钢坯长度自动复检方法，其特征在于，所述步骤S6复检位钢坯的复检长度Lvrf由以下公式计算确定：

Lvrf＝L0-LA-LB；

其中，L0是两个测距传感器零点间的距离，可以通过空间位置测量或者长度标定获得；LA是传感器与复检位钢坯前端面的测距值，LB是传感器与复检位钢坯后端面的测距值。

12.如权利要求10所述的一种连铸钢坯长度自动复检方法，其特征在于，所述步骤S8复检位钢坯的基准长度由基准长度计算子模块按以下步骤确定：

S8.1、根据影响钢坯热胀冷缩变化的变量因子条件，预先建立复检位钢坯的参考热胀系数表；所述参考热胀系数表中，决定参考热胀系数的变量因子条件包括，钢种、断面规格、目标长度范围、和拉速范围；

S8.2、根据当前复检记录中的钢坯切割信息，在参考热胀系数表中查询出满足索引条件的参考热胀系数；

S8.3、根据查询到的参考热胀系数，以及当前复检记录中的钢坯目标长度，确定当前复检位钢坯的基准长度。

13.如权利要求12所述的一种连铸钢坯长度自动复检方法，其特征在于，所述步骤S8.3复检位钢坯的基准长度由以下公式确定，

Lref＝Ltrg*(1+Kelog)，

其中，Ltrg是钢坯目标长度，Kelog是复检位钢坯的参考热胀系数。

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