CN111272311B - 炼钢生产精炼处理的测温取样机器人工艺布置及作业流程 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种炼钢生产精炼处理的测温取样机器人工艺布置及作业流程，包括：在主操作平台布置有与钢包车轨道平行的机器人走行轨道、机器人本体、测温取样枪、探头存放架、纸管刮除器和钢样剥离装置，机器人在走行轨道上移动，可以到达多个工位，在不同工位完成钢液测温、钢液取样、接插纸管探头、刮除纸管探头等作业。本发明使用工业机器人替代人工进行测温取样，避免操作工被钢渣喷溅烫伤，同时，利用机器人自动测温取样，通过控制测点在钢液面下的深度和位置的一致，保持检测数据的稳定性、一致性，是一种保证钢铁产品质量的先进技术。

Description

炼钢生产精炼处理的测温取样机器人工艺布置及作业流程

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，特别是涉及一种炼钢生产精炼处理的测温取样机器人工艺布置及作业流程。

背景技术

现代炼钢生产主要分为初炼与精炼两个阶段，初炼采用的工艺方法主要包括转炉、电炉、感应炉等，精炼是将初炼后的钢水，按照最终钢水产品要求的温度和成分进行处理。在精炼处理过程中，按工艺要求需对钢水进行多次测温和取样分析。

然而，目前的测温取样作业有人工测温取样和自动装置测温取样两种形式。采用自动装置测温取样需要人为更换探头，没有达到改善工人作业环境的目的，同时，自动装置的行程固定，不能适应钢水装入量变化引起钢液面高度变化时探头插入深度一致性要求，造成测试数据的稳定性和可信度下降，甚至由于插入深度过大造成的烧枪事故。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种炼钢生产精炼处理的测温取样机器人工艺布置及作业流程，用于解决现有技术中自动装置测温取样无法达到一键式智能化自动炼钢的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种炼钢生产精炼处理的测温取样机器人工艺布置及作业流程，包括：

步骤S1，检测到吊包位上的钢包车有待处理的钢液时，利用炼钢自动化控制系统的氩气搅拌钢液，均匀钢包内钢液温度；

步骤S2，获取在所述吊包位上所述钢液高度，测温取样上位机系统计算所述钢液的测点位置，机器人控制系统控制机器人本体按照所述测点位置测量所述钢液温度数据；刮出测温取样枪废弃的测温探头而接插取样器，所述机器人本体在测点位置进行取样并剥离取样后的钢样，直至根据炼钢自动化控制系统发送的指令在对应的探头存放架上更换测温探头；

步骤S3，在所述吊包位完成测温取样作业后，所述机器人控制系统依据时序控制机器人本体移动到处理位；

步骤S4，所述机器人本体按照所述测点位置测量所述钢液温度数据；刮出测温取样枪废弃的测温探头而接插取样器，所述机器人本体在测点位置进行取样并剥离取样后的钢样，直至根据炼钢自动化控制系统发送的指令在对应的探头存放架上更换测温探头。

如上所述，本发明的炼钢生产精炼处理的测温取样机器人工艺布置及作业流程，具有以下有益效果：

在炼钢生产的精炼处理工艺中采用本发明进行机器人测温取样作业，可使钢水进站和出站的钢液成分及温度判定更加稳定，钢水冶炼过程控制更加准确，可为冶金控制模型的运算快速提供输入数据，为更加准确的进行精炼操作，减少合金消耗，为提高合金收得率提供了保障，有利于品种钢冶炼，在高节奏生产过程中提高了产量同时确保了钢水质量。

使用本发明进行机器人测温取样操作，可实现多次自动化测温取样，避免操作工被可能发生的钢渣喷溅烫伤，同时可以根据钢液面的位置自动确定测点坐标，避免探头插入深度过深或过浅使得操作失败，提高操作的成功率和数据的可靠性、一致性。

附图说明

图1显示为本发明提供的一种炼钢生产精炼处理的测温取样机器人工艺布置作业流程图；

图2显示为本发明提供的一种炼钢生产精炼处理的测温取样机器人工艺布置在吊包位上作业流程图；

图3显示为本发明提供的一种炼钢生产精炼处理的测温取样机器人工艺布置在处理位上作业流程图；

图4显示为本发明提供的一种炼钢生产精炼处理的测温取样机器人工艺布置立体示意图；

图5显示为本发明提供的一种炼钢生产精炼处理的测温取样机器人工艺布置断面示意图；

图6显示为本发明提供的一种炼钢生产精炼处理的测温取样机器人工艺布置一平面图；

图7显示为本发明提供的一种炼钢生产精炼处理的测温取样机器人工艺布置另一平面图。

元件标号说明：

1 机器人走行轨道

2 机器人本体

3 测温取样枪

4 探头存放架

5 纸管刮除器

6 钢样剥离装置

7 钢包

8 钢包车

9 钢包车轨道

10 探头

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

请参阅图1，为本发明提供的一种炼钢生产精炼处理的测温取样机器人工艺布置作业流程图，在主操作平台布置有与钢包车轨道平行的机器人走行轨道1、机器人本体2、测温取样枪3、探头存放架4、纸管刮除器5、钢样剥离装置6等(详见图4和图5)，涉及到的控制系统包括机器人控制系统、测温取样上位机系统、炼钢自动化控制系统等；机器人本体2上安装有测温取样枪3，机器人本体2在走行轨道1上移动，可以到达多个工位(处理位、吊包位、喂丝位等)，在不同工位完成钢液测温、钢液取样、接插纸管探头、刮除纸管探头等作业，所述机器人本体上设有位置传感器和倾角传感器等，综合感知机器人本体在走行轨道上的实时位置和实时姿态，便于机器人控制系统实时解算测温取样枪的运动轨迹，该作业流程具体包括：

步骤S1，检测到吊包位上的钢包车有待处理的钢液时，利用炼钢自动化控制系统的氩气搅拌钢液，均匀钢包内钢液温度；

其中，钢水包进站，可由冶金起重机将待处理的钢水包(钢包7)吊放到精炼炉吊包位的一个空置钢包台车8上(钢包车8通过钢包车轨道9运动)，钢包7到位信号传送到测温取样上位机系统和炼钢自动化控制系统，由炼钢自动化控制系统开启钢包底吹氩系统的氩气对钢液进行弱搅拌，均匀钢包内钢液温度。

步骤S2，获取在所述吊包位上所述钢液高度，测温取样上位机系统计算所述钢液的测点位置，机器人控制系统控制机器人本体按照所述测点位置测量所述钢液温度数据；刮出测温取样枪废弃的测温探头而接插取样器，所述机器人本体在测点位置进行取样并剥离取样后的钢样，直至根据炼钢自动化控制系统发送的指令在对应的探头存放架上更换测温探头；

步骤S3，在所述吊包位完成测温取样作业后，所述机器人控制系统依据时序控制机器人本体移动到处理位；

其中，机器人本体按照时序控制可在机器人走行轨道上移动，例如，在吊包位与处理位之间来回移动。

步骤S4，所述机器人本体按照所述测点位置测量所述钢液温度数据；刮出测温取样枪废弃的测温探头而接插取样器，所述机器人本体在测点位置进行取样并剥离取样后的钢样，直至根据炼钢自动化控制系统发送的指令在对应的探头存放架上更换测温探头。

在本实施例中，在炼钢生产的精炼处理工艺中采用本发明进行机器人测温取样作业，可使钢水进站和出站的钢液成分及温度进行判断，钢水冶炼过程控制更加准确，可为冶金控制模型的运算快速提供输入数据，为更加准确的进行精炼操作，减少合金消耗，为提高合金收得率提供了保障，有利于品种钢冶炼，在高节奏生产过程中提高了产量同时确保了钢水质量。

在另一些实施例中，如图2所示，为本发明提供的一种炼钢生产精炼处理的测温取样机器人工艺布置在吊包位上作业流程图，包括：

步骤S201，利用测距传感器检测钢液面离开地面的高度，将所述高度传到测温取样上位机系统和炼钢自动化控制系统；

步骤S202，测温取样上位机系统收到钢液面高度信息和炼钢自动化控制系统送达的测温指令后，实时解算出钢包内钢液下面的测点位置；利用机器人控制系统使机器人本体按实时规划的运动轨迹将带有测温探头的测温取样枪将探头末端插到测温点，停留规定时间后从钢液中提出测温探头，实现钢液温度数据；

步骤S203，机器人本体按实时规划的运动轨迹将带有废弃测温探头的测温取样枪移到到吊包位纸管刮除器刮掉废弃纸管；

步骤S204，测温取样上位机系统对收到的温度数据进行自动判定，若判定为测温成功则将钢液温度数据传送到炼钢自动化控制系统，若判定为测温失败则启动再次测温流程，若再次测温失败则报送测温故障，提示人工进行测温操作；

步骤S205，测温取样上位机系统依据炼钢自动化控制系统发送的取样指令，指示机器人控制系统使机器人本体按实时规划的运动轨迹在吊包位探头存放架上对应位置自动接插取样器；

步骤S206，机器人控制系统使机器人本体按实时规划的运动轨迹将取样器的吸管插入钢包内钢液下面的测点位置，停留规定时间后提出钢液；

步骤S207，机器人控制系统使机器人本体按实时规划的运动轨迹将取样器放入钢样剥离器，测温取样上位机系统指令剥离器夹紧取样器后，机器人本体从取样器纸管中抽出测温取样枪；

步骤S208，测温取样上位机系统依据炼钢自动化控制系统发送的测温指令，指示机器人控制系统使机器人本体按实时规划的运动轨迹在吊包位探头存放架上对应位置自动接插测温探头。

在另一些实施例中，如图3所示，为本发明提供的一种炼钢生产精炼处理的测温取样机器人工艺布置在处理位上作业流程图，包括：

步骤S401，测温取样上位机系统收到炼钢自动化控制系统送达的测温指令后，指令机器人控制系统使机器人本体按实时规划的运动轨迹将带有测温探头的测温取样枪将探头末端插到测温点，停留规定时间后从钢液中提出测温探头，温度检测仪表将钢液温度数据传到测温取样上位机系统；

步骤S402，机器人控制系统使机器人本体按实时规划的运动轨迹将带有废弃测温探头的测温取样枪移动到处理位纸管刮除器刮掉废弃纸管；

步骤S403，测温取样上位机系统对收到的温度数据进行自动判定，若判定为测温成功则将钢液温度数据传送到炼钢自动化控制系统，若判定为测温失败则启动再次测温流程，若再次测温失败则报送测温故障，提示人工进行测温操作；

步骤S404，测温取样上位机系统依据炼钢自动化控制系统发送的取样指令，指示机器人控制系统使机器人本体按实时规划的运动轨迹在处理位探头存放架上对应位置自动接插取样器；

步骤S405，机器人控制系统使机器人本体按实时规划的运动轨迹将取样器的吸管插入钢包内钢液下面的测点位置，停留规定时间后提出钢液；

步骤S406，机器人控制系统使机器人本体按实时规划的运动轨迹将取样器放入处理位的钢样剥离器，测温取样上位机系统指令剥离器夹紧取样器后，机器人本体从取样器纸管中抽出测温取样枪；

步骤S407，测温取样上位机系统依据炼钢自动化控制系统发送的测温指令，指示机器人控制系统使机器人本体按实时规划的运动轨迹在处理位探头存放架上对应位置自动接插测温探头。

在某些实施例中，本发明使用机器人测温取样操作，可实现多次自动化测温取样，避免操作工被可能发生的钢渣喷溅烫伤，同时，可以根据钢液面的位置自动确定测点坐标，避免探头插入深度过深或过浅使得操作失败，提高操作的成功率和数据的可靠性、一致性。

实施例1

以某炼钢厂150tLF炉冶金生产为例。该LF炉(钢包精炼炉)采用共线双钢包车和单处理位布置(详见图4至图6)，在一台钢包车位于处理位精炼处理的同时，另一台钢包车可以在喂丝位或吊包位，使得两只钢包的精炼处理工序时间部分重叠，进而缩短钢包精炼的间隔时间，缩短生产周期。为了避免发生钢液喷溅给人工测温取样操作带来明显危害，从安全角度和智能化提升角度考虑，新增机器人替代人工执行测温取样作业。其测温取样操作流程如下：

1)钢水包进站：由冶金起重机将待处理的钢水包吊放到精炼炉吊包位的一个空置钢包台车上，钢包到位信号传送到测温取样上位机系统和炼钢自动化控制系统，由炼钢自动化控制系统开启钢包底吹氩系统的氩气对钢液进行弱搅拌，均匀钢包内钢液温度；

2)钢液面测定：由安装在精炼炉吊包位附近的测距传感器检测钢液面离开地面的高度，传到测温取样上位机系统和炼钢自动化控制系统；

3)吊包位测温：测温取样上位机系统收到钢液面高度信息和炼钢自动化控制系统送达的测温指令后，实时解算出钢包内钢液下面的测点位置，并由机器人控制系统使机器人本体按实时规划的运动轨迹将带有测温探头的测温取样枪将探头末端插到测温点，停留规定时间后从钢液中提出测温探头，温度检测仪表将钢液温度数据传到测温取样上位机系统；

4)吊包位纸管刮除：机器人控制系统使机器人本体按实时规划的运动轨迹将带有废弃测温探头的测温取样枪移到吊包位纸管刮除器处，刮掉废弃纸管；

5)吊包位钢液温度判定：测温取样上位机系统对收到的温度数据进行自动判定，若判定为测温成功则将钢液温度数据传送到炼钢自动化控制系统，若判定为测温失败则启动二次测温流程，若二次测温失败则报送测温故障，提示人工进行测温操作；

6)吊包位接插取样器：测温取样上位机系统依据炼钢自动化控制系统发送的取样指令，指示机器人控制系统使机器人本体按实时规划的运动轨迹在吊包位探头存放架上对应位置自动接插取样器；

7)吊包位取样：机器人控制系统使机器人本体按实时规划的运动轨迹将取样器的吸管插入钢包内钢液下面的测点位置，停留规定时间后提出钢液；

8)吊包位钢样剥离：机器人控制系统使机器人本体按实时规划的运动轨迹将取样器放入钢样剥离器，测温取样上位机系统指令剥离器夹紧取样器后，机器人从取样器纸管中抽出测温取样枪；

9)吊包位接插测温探头：测温取样上位机系统依据炼钢自动化控制系统发送的测温指令，指示机器人控制系统使机器人本体按实时规划的运动轨迹在吊包位探头存放架上对应位置自动接插测温探头；

10)处理位待机：完成吊包位测温取样全部作业后，机器人本体按机器人控制系统规划的时序移动到精炼处理位待机；

11)处理位测温：测温取样上位机系统收到炼钢自动化控制系统送达的测温指令后，指令机器人控制系统使机器人本体按实时规划的运动轨迹将带有测温探头的测温取样枪将探头末端插到测温点，停留规定时间后从钢液中提出测温探头，温度检测仪表将钢液温度数据传到测温取样上位机系统；

12)处理位纸管刮除：机器人控制系统使机器人本体按实时规划的运动轨迹将带有废弃测温探头的测温取样枪移到处理位纸管刮除器处，刮掉废弃纸管；

13)处理位钢液温度判定：测温取样上位机系统对收到的温度数据进行自动判定，若判定为测温成功则将钢液温度数据传送到炼钢自动化控制系统，若判定为测温失败则启动二次测温流程，若二次测温失败则报送测温故障，提示人工进行测温操作；

14)处理位接插取样器：测温取样上位机系统依据炼钢自动化控制系统发送的取样指令指示机器人控制系统使机器人本体按实时规划的运动轨迹在处理位探头存放架上对应位置自动接插取样器；

15)处理位取样：机器人控制系统使机器人本体按实时规划的运动轨迹将取样器的吸管插入钢包内钢液下面的测点位置，停留规定时间后提出钢液；

16)处理位钢样剥离：机器人控制系统使机器人本体按实时规划的运动轨迹将取样器放入处理位钢样剥离器，测温取样上位机系统指令剥离器夹紧取样器后，机器人从取样器纸管中抽出测温取样枪；

17)处理位接插测温探头：测温取样上位机系统依据炼钢自动化控制系统发送的测温指令，指示机器人控制系统使机器人本体按实时规划的运动轨迹在处理位探头存放架上对应位置自动接插测温探头；

18)吊包位待机：完成处理位测温取样全部作业后，机器人本体按机器人控制系统规划的时序移动到精炼吊包位待机；

19)当首次测温失败后执行二次测温流程，即测温取样上位机系统自动判定就近的探头存放架，指令机器人控制系统使机器人本体按实时规划的运动轨迹在就近的探头存放架上指定位置自动接插测温探头，并按实时规划的运动轨迹将带有测温探头的测温取样枪将探头末端插到测温点，停留规定时间后从钢液中提出测温探头，温度检测仪表将钢液温度数据传到测温取样上位机系统，机器人本体按实时规划的运动轨迹将带有废弃测温探头的测温取样枪移动到就近的纸管刮除器刮掉废弃纸管。

实施上述测温取样操作流程的测温取样机器人系统按下述工艺方案布置：采用一套与钢包车轨道平行的机器人走行轨道布置在主操作平台上与电极升降立柱对面的一侧，其轨道长度包括两套钢包车的吊包位，走行轨道内侧为钢包车，机器人走行轨道外侧的处理位处和两个吊包位处分别配置三套一体式多功能存放箱，两台机器人本体各自安装一套测温取样枪在走行轨道上共轨移动，可以到达各自的吊包位，并在处理位互为备份工作，在不同的停止位完成钢液测温、钢液取样、接插纸管探头、刮除纸管探头等作业，所述机器人本体上设有位置传感器和倾角传感器等，综合感知机器人本体在走行轨道上的实时位置和实时姿态，便于机器人控制系统实时解算测温取样枪的运动轨迹。测温取样作业过程由机器人控制系统、测温取样上位机系统、炼钢自动化控制系统协同控制。

其中，所述探头存放架设有多层存放位，依照炼钢工艺需要可以分层存放测温探头、取样器、以及测温取样复合探头、定氧探头、定氢探头等各种所需探头，便于测温取样枪能够就近自动更换。

具体地，所述探头存放架内的探头可由人工或机器定时放入，由机器人本体按需取出，并记忆所取探头的存放位置，实时更新探头存放架内各个探头的存放位置。

在一实施例中，所述纸管刮除器包含废弃纸管收集箱，刮除的废弃纸管直接掉入收集箱内。

在另一些实施例中，所述钢样剥离装置包含钢样溜管、钢样收集箱、废弃取样器纸管收集箱，废弃的取样器纸管直接掉入收集箱内。

需要说明的是，无论是自动传输钢样还是人工取走所述钢样都能实现，例如，通过溜管进入钢样收集箱，由人工在钢样收集箱内及时取走钢样。或者，所述钢样通过溜管进入风动送样装置的钢样盒内，由风动送样装置将钢样送到检化验室。

在另一些实施例中，所述炼钢生产精炼处理的工艺布置采用了两台机器人共轨布置，因此在处理位设置避碰保护区，即其中一台机器人位于处理位避碰保护区时，另一台机器人的移动轨迹规划中避免进入处理位避碰保护区，有效避免了机器人本体的碰撞风险。

实施例2

以某炼钢厂60tLF炉冶金生产为例。该LF炉采用电极臂旋转的双处理位和双列钢包车布置(详见图5和图7)，在一台钢包车位于处理位精炼处理的同时，另一台钢包车可以在喂丝位或吊包位，使得两只钢包的精炼处理工序时间重叠，进而缩短钢包精炼的间隔时间，缩短生产周期。为了避免发生钢液喷溅给人工测温取样操作带来明显危害，从安全角度和智能化提升角度考虑，新增机器人替代人工执行测温取样作业。其测温取样机器人工艺布置如下：

双处理位和双钢包车的精炼处理工艺设计具有两条平行布置的钢包车轨道，因此分别布置二套与钢包车轨道平行的机器人走行轨道、两台机器人本体、二套测温取样枪、二套探头存放架、二套纸管刮除器、二套钢样剥离装置器。

其中，所述探头存放架设有多层存放位，依照炼钢工艺需要可以分层存放测温探头、取样器、以及测温取样复合探头、定氧探头、定氢探头等各种所需探头。

具体地，所述探头存放架内的探头由人工定时放入，由机器人按需取出，并记忆所取探头的存放位置。所述纸管刮除器包含废弃纸管收集箱，刮除的废弃纸管直接掉入收集箱内。

需要说明的是，所述钢样剥离装置包含钢样溜管、钢样收集箱、废弃取样器纸管收集箱，废弃的取样器纸管直接掉入收集箱内。例如，所述钢样通过溜管进入钢样收集箱，由人工在钢样收集箱内及时取走钢样。或者，所述钢样通过溜管进入风动送样装置的钢样盒内，由风动送样装置将钢样送到检化验室。

还需要说明的是，所述探头存放架集成纸管刮除器和钢样剥离装置为一体式多功能存放箱，有利于减少精炼处理操作平台放置的设备数量。

另外，所述炼钢生产精炼处理包括LF钢包精炼处理、VD/VOD真空精炼处理、RH真空精炼处理等各种二次冶金形式。所述炼钢生产精炼处理包括有处理位、喂丝位、吊包位等工位时，测温取样机器人通过在走行轨道上移动，可以到达在上述工位进行测温取样作业。

在本实施例中执行的作业流程为：

1)钢水包进站：由冶金起重机将待处理的钢水包吊放到精炼炉吊包位的一个空置钢包台车上，钢包到位信号传送到测温取样上位机系统和炼钢自动化控制系统，由炼钢自动化控制系统开启钢包底吹氩系统的氩气对钢液进行弱搅拌，均匀钢包内钢液温度；

2)钢液面测定：由安装在精炼炉吊包位附近的测距传感器检测钢液面离开地面的高度，传到测温取样上位机系统和炼钢自动化控制系统；

3)吊包位测温：测温取样上位机系统收到钢液面高度信息和炼钢自动化控制系统送达的测温指令后，实时解算出钢包内钢液下面的测点位置，并由机器人控制系统使机器人本体按实时规划的运动轨迹将带有测温探头的测温取样枪将探头末端插到测温点，停留规定时间后从钢液中提出测温探头，温度检测仪表将钢液温度数据传到测温取样上位机系统；

4)吊包位纸管刮除：机器人控制系统使机器人本体按实时规划的运动轨迹将带有废弃测温探头的测温取样枪移到吊包位纸管刮除器处，刮掉废弃纸管；

5)吊包位钢液温度判定：测温取样上位机系统对收到的温度数据进行自动判定，若判定为测温成功则将钢液温度数据传送到炼钢自动化控制系统，若判定为测温失败则启动二次测温流程，若二次测温失败则报送测温故障，提示人工进行测温操作；

6)吊包位接插取样器：测温取样上位机系统依据炼钢自动化控制系统发送的取样指令，指示机器人控制系统使机器人本体按实时规划的运动轨迹在吊包位探头存放架上对应位置自动接插取样器；

7)吊包位取样：机器人控制系统使机器人本体按实时规划的运动轨迹将取样器的吸管插入钢包内钢液下面的测点位置，停留规定时间后提出钢液；

8)吊包位钢样剥离：机器人控制系统使机器人本体按实时规划的运动轨迹将取样器放入钢样剥离器，测温取样上位机系统指令剥离器夹紧取样器后，机器人从取样器纸管中抽出测温取样枪；

9)吊包位接插测温探头：测温取样上位机系统依据炼钢自动化控制系统发送的测温指令，指示机器人控制系统使机器人本体按实时规划的运动轨迹在吊包位探头存放架上对应位置自动接插测温探头；

10)处理位待机：完成吊包位测温取样全部作业后，机器人本体按机器人控制系统规划的时序移动到精炼处理位待机；

11)处理位测温：测温取样上位机系统收到炼钢自动化控制系统送达的测温指令后，指令机器人控制系统使机器人本体按实时规划的运动轨迹将带有测温探头的测温取样枪将探头末端插到测温点，停留规定时间后从钢液中提出测温探头，温度检测仪表将钢液温度数据传到测温取样上位机系统；

12)处理位纸管刮除：机器人控制系统使机器人本体按实时规划的运动轨迹将带有废弃测温探头的测温取样枪移到处理位纸管刮除器处，刮掉废弃纸管；

13)处理位钢液温度判定：测温取样上位机系统对收到的温度数据进行自动判定，若判定为测温成功则将钢液温度数据传送到炼钢自动化控制系统，若判定为测温失败则启动二次测温流程，若二次测温失败则报送测温故障，提示人工进行测温操作；

14)处理位接插取样器：测温取样上位机系统依据炼钢自动化控制系统发送的取样指令指示机器人控制系统使机器人本体按实时规划的运动轨迹在处理位探头存放架上对应位置自动接插取样器；

15)处理位取样：机器人控制系统使机器人本体按实时规划的运动轨迹将取样器的吸管插入钢包内钢液下面的测点位置，停留规定时间后提出钢液；

16)处理位钢样剥离：机器人控制系统使机器人本体按实时规划的运动轨迹将取样器放入处理位钢样剥离器，测温取样上位机系统指令剥离器夹紧取样器后，机器人从取样器纸管中抽出测温取样枪；

17)处理位接插测温探头：测温取样上位机系统依据炼钢自动化控制系统发送的测温指令，指示机器人控制系统使机器人本体按实时规划的运动轨迹在处理位探头存放架上对应位置自动接插测温探头；

18)吊包位待机：完成处理位测温取样全部作业后，机器人本体按机器人控制系统规划的时序移动到精炼吊包位待机；

19)当首次测温失败后执行二次测温流程，测温取样上位机系统指令机器人控制系统使机器人本体按实时规划的运动轨迹在探头存放架上指定位置自动接插测温探头，并按实时规划的运动轨迹将带有测温探头的测温取样枪将探头末端插到测温点，停留规定时间后从钢液中提出测温探头，温度检测仪表将钢液温度数据传到测温取样上位机系统，机器人本体按实时规划的运动轨迹将带有废弃测温探头的测温取样枪移到纸管刮除器处，刮掉废弃纸管。

综上所述，本发明炼钢生产精炼处理的测温取样机器人工艺布置及作业流程实施例取得了如下效果：

1)替代人工作业，避免因冶炼中喷溅发生伤亡事故。

2)替代自动测温取样装置，并且能够智能选取探头插入点，保障测温取样的成功率和测点深度的一致性。

3)配合炼钢模型实现自动化炼钢，避免因测温取样数据质量问题干扰炼钢模型的有效性和可靠性。

4)炼钢生产精炼处理的测温取样机器人工艺布置及作业流程全部过程均实现智能化无人化网络化操作，提高了冶金生产的安全性。

所以，无论在现有的炼钢生产流程中，还是在目前正蓬勃发展的智能制造的先进技术中本发明替代人工对钢水实现安全、准确测温取样，达到智能、经济、一键式自动炼钢，有着广阔的应用前景。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (13)

1.一种炼钢生产精炼处理的测温取样机器人工艺布置及作业流程，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，检测到吊包位上的钢包车有待处理的钢液时，利用炼钢自动化控制系统的氩气搅拌钢液，均匀钢包内钢液温度；

步骤S2，获取在所述吊包位上钢液高度，测温取样上位机系统计算所述钢液的测点位置，机器人控制系统按照所述测点位置测量所述钢液温度数据；刮出测温取样枪废弃的测温探头而接插取样器，机器人本体在测点位置进行取样并剥离取样后的钢样，直至根据炼钢自动化控制系统发送的指令在对应的探头存放架上更换测温探头；

步骤S3，在所述吊包位完成测温取样作业后，所述机器人控制系统依据时序控制机器人本体移动到处理位；

测温取样上位机系统收到炼钢自动化控制系统送达的测温指令后，指令机器人控制系统使机器人本体按实时规划的运动轨迹将带有测温探头的测温取样枪将探头末端插到测温点，停留规定时间后从钢液中提出测温探头，温度检测仪表将钢液温度数据传到测温取样上位机系统；

机器人控制系统使机器人本体按实时规划的运动轨迹将带有废弃测温探头的测温取样枪移动到处理位纸管刮除器刮掉废弃纸管；

测温取样上位机系统对收到的温度数据进行自动判定，若判定为测温成功则将钢液温度数据传送到炼钢自动化控制系统，若判定为测温失败则启动再次测温流程，若再次测温失败则报送测温故障，提示人工进行测温操作；

测温取样上位机系统依据炼钢自动化控制系统发送的取样指令，指示机器人控制系统使机器人本体按实时规划的运动轨迹在处理位探头存放架上对应位置自动接插取样器；机器人控制系统使机器人本体按实时规划的运动轨迹将取样器的吸管插入钢包内钢液下面的测点位置，停留规定时间后提出钢液；

机器人控制系统使机器人本体按实时规划的运动轨迹将取样器放入处理位的钢样剥离器，测温取样上位机系统指令剥离器夹紧取样器后，机器人本体从取样器纸管中抽出测温取样枪；

测温取样上位机系统依据炼钢自动化控制系统发送的测温指令，指示机器人控制系统使机器人本体按实时规划的运动轨迹在处理位探头存放架上对应位置自动接插测温探头；步骤S4，所述机器人本体按照所述测点位置测量所述钢液温度数据；刮出测温取样枪废弃的测温探头而接插取样器，所述机器人本体在测点位置进行取样并剥离取样后的钢样，直至根据炼钢自动化控制系统发送的指令在对应的探头存放架上更换测温探头；

其中，所述炼钢生产精炼处理的测温取样机器人工艺布置至少包括：一套与钢包车轨道平行的机器人走行轨道和两套钢包车的吊包位，机器人走行轨道内侧为钢包车，机器人走行轨道外侧的处理位处和两个吊包位处分别配置三套一体式多功能存放箱，两台机器人本体各自安装一套测温取样枪在走行轨道上共轨移动，能够到达各自的吊包位，当一台钢包车位于处理位精炼处理时，另一台钢包车必然位于吊包位，使得两只钢包的精炼处理工序时间重叠，进而缩短钢包精炼的间隔时间，促使机器人本体在不同的停止位完成钢液测温、钢液取样、接插纸管探头、刮除纸管探头作业。

2.根据权利要求1所述的炼钢生产精炼处理的测温取样机器人工艺布置及作业流程，其特征在于，所述步骤S2包括：

利用测距传感器检测钢液面离开地面的高度，将所述高度传到测温取样上位机系统和炼钢自动化控制系统；

测温取样上位机系统收到钢液面高度信息和炼钢自动化控制系统送达的测温指令后，实时解算出钢包内钢液下面的测点位置；利用机器人控制系统使机器人本体按实时规划的运动轨迹将带有测温探头的测温取样枪将探头末端插到测温点，停留规定时间后从钢液中提出测温探头，实现钢液温度数据；

机器人本体按实时规划的运动轨迹将带有废弃测温探头的测温取样枪移到吊包位纸管刮除器刮掉废弃纸管；

测温取样上位机系统对收到的温度数据进行自动判定，若判定为测温成功则将钢液温度数据传送到炼钢自动化控制系统，若判定为测温失败则启动再次测温流程，若再次测温失败则报送测温故障，提示人工进行测温操作；

测温取样上位机系统依据炼钢自动化控制系统发送的取样指令，指示机器人控制系统使机器人本体按实时规划的运动轨迹在吊包位探头存放架上对应位置自动接插取样器；

机器人控制系统使机器人本体按实时规划的运动轨迹将取样器的吸管插入钢包内钢液下面的测点位置，停留规定时间后提出钢液；

机器人控制系统使机器人本体按实时规划的运动轨迹将取样器放入钢样剥离器，测温取样上位机系统指令剥离器夹紧取样器后，机器人本体从取样器纸管中抽出测温取样枪；

测温取样上位机系统依据炼钢自动化控制系统发送的测温指令，指示机器人控制系统使机器人本体按实时规划的运动轨迹在吊包位探头存放架上对应位置自动接插测温探头。

3.根据权利要求1所述的炼钢生产精炼处理的测温取样机器人工艺布置及作业流程，其特征在于，所述机器人本体上设有位置传感器和倾角传感器，综合感知机器人本体在走行轨道上的实时位置和实时姿态，实时解算测温取样枪的运动轨迹。

4.根据权利要求1至3中任一所述的炼钢生产精炼处理的测温取样机器人工艺布置及作业流程，其特征在于，还包括：当检测到处理位或/和吊包位的需再次测温时，利用测温取样上位机系统自动判定就近的探头存放架，命令机器人控制系统使机器人本体按实时规划的运动轨迹在就近的探头存放架上指定位置自动接插测温探头，并按实时规划的运动轨迹将带有测温探头的测温取样枪将探头末端插到测温点，停留规定时间后从钢液中提出测温探头，温度检测仪表将钢液温度数据传到测温取样上位机系统，机器人本体按实时规划的运动轨迹将带有废弃测温探头的测温取样枪移动到就近的纸管刮除器刮掉废弃纸管。

5.根据权利要求1所述的炼钢生产精炼处理的测温取样机器人工艺布置及作业流程，其特征在于，针对于单处理位和双钢包车的精炼处理的工艺布置，包括设置于操作平台上的一套与钢包车轨道平行的机器人走行轨道、两台机器人本体、二套测温取样枪、二至三套探头存放架、二至三套纸管刮除器、二至三套钢样剥离装置，其中，两台机器人本体互为备用。

6.根据权利要求1所述的炼钢生产精炼处理的测温取样机器人工艺布置及作业流程，其特征在于，针对双处理位和双钢包车的精炼处理的工艺布置，包括设置于操作平台上的二套与钢包车轨道平行的机器人走行轨道、两台机器人本体、二套测温取样枪、二至四套探头存放架、二至四套纸管刮除器、二至四套钢样剥离装置，其中，两台机器人本体互为备用。

7.根据权利要求5或6所述的炼钢生产精炼处理的测温取样机器人工艺布置及作业流程，其特征在于，两台所述机器人本体之间共轨布置时，在处理位设置有避碰保护区，当其中一台机器人本体位于处理位时，另一台机器人的移动轨迹规划中避免进入所述避碰保护区。

8.根据权利要求1所述的炼钢生产精炼处理的测温取样机器人工艺布置及作业流程，其特征在于，所述探头存放架设有多层存放位，依据炼钢工艺分层存放测温探头、取样器以及测温取样复合探头。

9.根据权利要求5或6所述的炼钢生产精炼处理的测温取样机器人工艺布置及作业流程，其特征在于，所述探头存放架为一体式多功能存放箱集成纸管刮除器和钢样剥离装置。

10.根据权利要求5或6所述的炼钢生产精炼处理的测温取样机器人工艺布置及作业流程，其特征在于，所述钢样剥离装置包含钢样溜管、钢样收集箱、废弃取样器纸管收集箱，废弃的取样器纸管直接掉入收集箱内。

11.根据权利要求10所述的炼钢生产精炼处理的测温取样机器人工艺布置及作业流程，其特征在于，所述钢样通过钢样溜管进入钢样收集箱，在钢样收集箱内及时取走钢样。

12.根据权利要求10所述的炼钢生产精炼处理的测温取样机器人工艺布置及作业流程，其特征在于，所述钢样通过钢样溜管进入风动送样装置的钢样盒内，利用风动送样装置将钢样送到检化验室。

13.根据权利要求1的所述的炼钢生产精炼处理的测温取样机器人工艺布置及作业流程，其特征在于，所述炼钢生产精炼处理包括LF钢包精炼处理、VD/VOD真空精炼处理或RH真空精炼处理。

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