CN113042696B - 一种结晶器保护渣更换装置及结晶器的捞渣方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种结晶器保护渣更换装置及结晶器的捞渣方法，属于连铸技术领域。结晶器保护渣更换装置包括机械臂、定位探针和捞渣机构。定位探针连接于机械臂，用于在机械臂的带动下对结晶器的容纳腔的开口的边缘进行周向探边，以获得捞渣轨迹。捞渣机构连接于机械臂，用于在机械臂的带动下根据捞渣轨迹对保护渣进行捞渣处理。这种结构的结晶器保护渣更换装置可对结晶器的钢液面保护渣进行快速精确捞除，避免工人在结晶器附近作业危险性，有效制止高温及放射源辐射对人体伤害。同时减少工人劳动强度，保证换渣效果，有效避免因工人疲惫疏忽，导致捞渣效果不佳，致使保护渣熔化效果不好，出现结晶器粘结漏钢事故。

Description

一种结晶器保护渣更换装置及结晶器的捞渣方法

技术领域

本申请涉及连铸技术领域，具体而言，涉及一种结晶器保护渣更换装置及结晶器的捞渣方法。

背景技术

在冶金连铸生产工艺，钢液从大包流经中间包，再由中间包注入结晶器。在有钢液裸露的地方(中间包和结晶器表面)必须投加覆盖剂和保护渣进行钢液面保护，防止钢液被氧化。

在连铸机生产过程中，为了增加产量、提高生产率，经常进行快速更换中间包作业。而在连铸快速更换中间包(包括异钢种连浇换渣)等工艺，或者浇注过程发现保护渣性能变差时，必须要进行结晶器保护渣更换操作。

现有的技术中，结晶器保护渣更换，主要是靠工人，用专用捞渣铲(或捞渣勺)将旧的保护渣捞除，再将新的保护渣添加进去。这种捞渣方式效率低，且整个操作过程，工人都需要靠近结晶器操作，具有很大的危险性，遭受热辐射和放射源辐射。

发明内容

本申请实施例提供一种结晶器保护渣更换装置及结晶器的捞渣方法，以改善人工捞渣具有较大的危险性的问题。

第一方面，本申请实施例提供一种结晶器保护渣更换装置，所述结晶器内部形成用于容纳钢液的具有顶部开口的容纳腔，所述结晶器的内部设有位于钢液面上的保护渣，包括：

机械臂；

定位探针，所述定位探针连接于所述机械臂，用于在所述机械臂的带动下对所述开口的边缘进行周向探边，以获得捞渣轨迹；以及

捞渣机构，所述捞渣机构连接于所述机械臂，用于在所述机械臂的带动下根据所述捞渣轨迹对所述保护渣进行捞渣处理。

上述方案中，通过机械臂带动定位探针对容纳腔的开口的边缘进行周向探边，确定出保护渣的范围，并得到捞渣轨迹。确定出捞渣轨迹后，机械臂带动捞渣机构沿着确定好的捞渣轨迹运动，以对结晶器中的保护渣进行捞渣处理。这种结构的结晶器保护渣更换装置可对结晶器的钢液面保护渣进行快速精确捞除，避免工人在结晶器附近作业危险性，有效制止高温及放射源辐射对人体伤害。同时减少工人劳动强度，保证换渣效果，有效避免因工人疲惫疏忽，导致捞渣效果不佳，致使保护渣熔化效果不好，出现结晶器粘结漏钢事故。

另外，本申请实施例的结晶器保护渣更换装置还具有如下附加的技术特征：

在一些实施例中，所述结晶器保护渣更换装置还包括视觉检测装置；

视觉检测装置连接于所述机械臂，所述视觉检测装置用于检测经所述捞渣机构根据所述捞渣轨迹对所述保护渣进行捞渣处理后钢液面所露出亮光面的面积，以及用于获取经所述捞渣机构根据所述捞渣轨迹对所述保护渣进行捞渣处理后钢液面上所剩余的保护渣的位置信息；

当所述亮光面的面积低于预设值时，所述机械臂的带动捞渣机构根据所述位置信息对所述剩余的保护渣进行捞渣处理；

当所述亮光面的面积不低于所述预设值时，所述机械臂停止带动所述捞渣机构进行捞渣处理。

上述方案中，视觉检测装置可对钢液面所露出的光亮面的面积，并能够获取到钢液面上剩余的保护渣的位置，若经捞渣机构根据捞渣轨迹对保护渣进行捞渣处理后，若钢液面所露出的光亮面的面积低于预设值，机械臂则带动捞渣机构根据视觉检测装置获取到钢液面上剩余的保护渣的位置信息，对钢液面上的剩余的保护渣进行再次除渣处理，直到钢液面上剩余的保护渣的面积等于或大于预设值，保证钢液面上剩余的保护渣不会过多。

在一些实施例中，所述结晶器保护渣更换装置还包括行走装置；

所述机械臂连接于所述行走装置，所述行走装置用于带动所述机械臂水平移动。

上述技术方案中，通过行走装置可带动机械臂水平移动，以改变机械臂的位置，以便于将机械臂移动至不同的工作位置。

在一些实施例中，所述结晶器保护渣更换装置还包括升降机构；

所述机械臂通过所述升降机构与所述行走装置连接，所述升降机构用于带动所述机械臂竖向移动。

上述技术方案中，通过升降机构可带动机械臂竖向移动，从而调节机械臂在竖向上的位置，提高结晶器保护渣更换装置在竖向上的行程，增大了结晶器保护渣更换装置的适用范围。

在一些实施例中，所述机械臂包括：

第一基座；

第二基座，所述第二基座绕竖轴线可转动地设置于所述第一基座；

第一连接臂，所述第一连接臂的一端绕第一水平轴线可转动地设置于所述第二基座；

第二连接臂，所述第二连接臂的一端绕第二水平轴线可转动地设置于所述第一连接臂远离所述第二基座的一端，所述定位探针和捞渣机构均连接于所述第二连接臂；

第一驱动装置，用于驱动所述第二基座相对所述第一基座转动；

第二驱动装置，用于驱动所述第一连接臂相对所述第二基座转动；以及

第三驱动装置，用于驱动所述第二连接臂相对所述第一连接臂转动。

上述方案中，通过第一驱动装置可使第二基座相对第一基座绕竖轴线转动，通过第二驱动装置可实现第一连接臂相对第二基座绕第一水平轴转动，通过第三驱动装置可实现第二连接臂相对第一连接臂绕第二水平轴线转动，实现了机械臂的三轴联动，这种结构的机械臂具有很好的灵活性，可带动定位探针和捞渣机构大范围地移动。

第二方面，本申请实施例提供一种结晶器的捞渣方法，适用于上述的结晶器保护渣更换装置，所述方法包括：

控制所述机械臂带动所述定位探针对所述结晶器的所述开口的边缘进行周向探边，以获得捞渣轨迹；

控制所述机械臂带动捞渣机构根据所述捞渣轨迹对保护渣进行捞渣处理。

上述方案中，通过上述捞渣方法可实现对钢液面上的保护渣的快速精确捞除，无需人工参于捞除工作，避免工人在结晶器附近作业危险性，有效制止高温及放射源辐射对人体伤害。

在一些实施例中，所述方法还包括：

控制视觉检测装置检测所述捞渣机构根据所述捞渣轨迹对所述保护渣进行捞渣处理后钢液面所露出亮光面的面积，并通过所述视觉检测装置获取经所述捞渣机构根据所述捞渣轨迹对所述保护渣进行捞渣处理后钢液面上所剩余的保护渣的位置信息；

当所述亮光面的面积低于预设值时，所述机械臂的带动捞渣机构根据所述位置信息对所述剩余的保护渣进行捞渣处理；

当所述亮光面的面积不低于所述预设值时，所述机械臂停止带动所述捞渣机构进行捞渣处理。

上述方案中，通过上述步骤可实现对保护渣的二次捞除，保证钢液面上剩余的保护渣不会过多。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的结晶器的结构简图；

图2为本申请一实施例提供的结晶器保护渣更换装置的结构示意图；

图3为本申请又一实施例提供的结晶器保护渣更换装置的结构示意图。

图标：100-结晶器保护渣更换装置；10-机械臂；11-第一基座；12-第二基座；13-第一连接臂；14-第二连接臂；15-第一驱动装置；151-第一驱动电机；152-齿轮；16-第二驱动装置；17-第三驱动装置；18-支承轴承；20-定位探针；30-捞渣机构；40-定位头；50-行走装置；51-架体；52-行走轮；60-升降机构；61-丝杆；62-第四驱动电机；70-视觉检测装置；200-结晶器；210-容纳腔；211-开口；220-钢液；221-钢液面；230-保护渣；300-水平轨道。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请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申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

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。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

结晶器是连铸机重要的部件，结晶器是承接从中间灌注入的钢液并使之按规定端面形状凝固成坚固钢坯的连续铸钢设备。

如图1所示，结晶器200内部形成用于容纳钢液220的具有顶部开口开口的容纳腔210，结晶器200的内部设有位于钢液面221以上的保护渣230，保护渣230对钢液面起到保护作用，防止钢液被氧化。

目前，一般除去结晶器200中的保护渣，一般是靠工人，用于捞渣铲将旧的保护渣230捞除，工人都需要靠近结晶器200操作，具有很大的危险性，遭受热辐射和放射源辐射。

鉴于此，如图2所示，本申请实施例提供一种结晶器保护渣更换装置100，其包括机械臂10、定位探针20和捞渣机构30。

定位探针20连接于机械臂10，用于在机械臂10的带动下对结晶器200的容纳腔210的开口211的边缘进行周向探边，以获得捞渣轨迹。捞渣机构30连接于机械臂10，用于在机械臂10的带动下根据捞渣轨迹对保护渣230进行捞渣处理。

通过机械臂10带动定位探针20对容纳腔210的开口211的边缘进行周向探边，确定出保护渣230的范围，并得到捞渣轨迹。确定出捞渣轨迹后，机械臂10带动捞渣机构30沿着确定好的捞渣轨迹运动，以对结晶器200中的保护渣230进行捞渣处理。这种结构的结晶器保护渣更换装置100可对结晶器200的钢液面221保护渣230进行快速精确捞除，避免工人在结晶器200附近作业危险性，有效制止高温及放射源辐射对人体伤害。同时减少工人劳动强度，保证换渣效果，有效避免因工人疲惫疏忽，导致捞渣效果不佳，致使保护渣230熔化效果不好，出现结晶器200粘结漏钢事故。

在一些实施例中，结晶器保护渣更换装置100还可以包括控制系统，机械臂10和定位探针20均与控制系统电连接。

定位探针20与开口211边缘刚好接触时，产生到位信号，控制系统控制机械臂10动作，以使定位探针20沿着开口211边缘周向运动，实现定位探针20的周向探边。定位探针20在对开口211的边缘进行周向探边的过程中，控制系统生成捞渣轨迹，接下来，控制系统控制机械臂10带动捞渣机构30沿着确定好的捞渣轨迹运动，以对结晶器200中的保护渣230进行捞渣处理。

示例性的，定位探针20与开口211边缘刚好接触时，产生的到位信号，可以是压力信号。例如，定位探针20具有压力传感器，压力传感器与开口211边缘刚好接触时，压力传感器产生压力信号，探针在探边过程中，控制系统始终能够获取到压力信号。控制系统可以是PLC控制器。

在本申请实施例中，机械臂10的作用是带动探针和捞渣机构30运动，机械臂10可以是多种结构。

在一些实施例中，请继续参照图2，所述机械臂10包括第一基座11、第二基座12、第一连接臂13、第二连接臂14、第一驱动装置15、第二驱动装置16和第三驱动装置17。

第二基座12绕竖轴线可转动地设置于第一基座11，第一连接臂13的一端绕第一水平轴线可转动地设置于第二基座12，第二连接臂14的一端绕第二水平轴线可转动地设置于第一连接臂13远离第二基座12的一端，定位探针20和捞渣机构30均连接于第二连接臂14。

第一驱动装置15用于驱动第二基座12相对第一基座11转动，第二驱动装置16用于驱动第一连接臂13相对第二基座12转动，第三驱动装置17用于驱动第二连接臂14相对第一连接臂13转动。

通过第一驱动装置15可使第二基座12相对第一基座11绕竖轴线转动，通过第二驱动装置16可实现第一连接臂13相对第二基座12绕第一水平轴转动，通过第三驱动装置17可实现第二连接臂14相对第一连接臂13绕第二水平轴线转动，实现了机械臂10的三轴联动，这种结构的机械臂10具有很好的灵活性，可带动定位探针20和捞渣机构30大范围地移动。

示例性的，第二基座12与第一基座11支承轴承18连接，支承轴承18包括内圈和与内圈同轴转动的外圈，内圈具有内齿部，支承轴承18的外圈与第一基座11固定，支承轴承18的内圈与第二基座12固定。第一驱动装置15包括第一驱动电机151和齿轮152，第一驱动电机151固定于第一基座11，齿轮152安装于第一驱动电机151的输出轴，齿轮152与内圈的内齿部啮合。第一驱动电机151带动齿轮152转动，将使支撑轴承的内圈相对外圈转动，从而实现第二基座12的转动。

示例性的，第二驱动装置16为第二驱动电机，第二驱动电机设于第二连接臂14与第二基座12连接的位置，第二驱动电机工作直接驱动第二连接臂14相对第二基座12转动；第三驱动装置17为第三驱动电机，第三驱动电机设于第二连接臂14与第一连接臂13的连接位置，第三驱动电机工作直接驱动第一连接臂13相对第二连接臂14转动。其中，第一驱动电机151、第二驱电机和第三电机均可与控制系统电连接。

其中，定位探针20和捞渣机构30均安装于第二连接臂14远离第一连接臂13的一端。定位探针20与机械臂10可以直接连接，也可以间接连接。

可选地，如图2所示，定位探针20与第一连接臂13通过定位头40连接，定位头40安装于第二连接臂14远离第一连接臂13的一端，定位探针20安装于定位头40上。

捞渣机构30可以包括捞渣铲，捞渣铲可以直接连接于第二连接臂14，也可以通过连接机构间接连接于连接臂。连接机构可以是具有多个具有转动关节的连接臂，也可以是固定长度的连接杆。

进一步地，在一些实施例中，如图3所示，结晶器保护渣更换装置100还可以包括行走装置50，机械臂10连接于行走装置50，行走装置50用于带动机械臂10水平移动。

通过行走装置50可带动机械臂10水平移动，以改变机械臂10的位置，以便于将机械臂10移动至不同的工作位置。

行走装置50包括架体51和设于架体51底部的行走轮52，行走轮52与水平轨道300相配合，行走轮52可以相对架体51转动，以沿水平轨道300水平移动。当然，也可以为行走轮52增设动力，以驱动行走轮52转动。比如，在架体51上设置电机，电机与行走轮52之间通过传动机构传动连接，传动机构可以带传动、链传动机构等。

机械臂10连接于行走装置50的架体51上，具体地，机械臂10的第一基座11连接于行走装置50的架体51上。

需要说明的是，机械臂10与行走装置50可以直接连接，也可以间接连接。

在一些实施例中，请继续参照图3，结晶器保护渣更换装置100还包括升降机构60，机械臂10通过升降机构60与行走装置50间接连接，升降机构60用于带动机械臂10竖向移动，从而调节机械臂10在竖向上的位置，提高结晶器保护渣更换装置100在竖向上的行程，增大了结晶器保护渣更换装置100的适用范围。

示例性的，升降机构60包括丝杆61和第四驱动电机62，第四驱动电机62固定于行走装置50的架体51上，丝杆61绕竖轴心线可转动地设置于架体51上，丝杆61与第四驱动电机62的输出轴连接，机械臂10的第一基座11螺接于丝杆61的外侧，第四驱动电机62带动丝杆61转动则可实现第一基座11的上下移动，实现机械臂10的升降。

此外，在一些实施例中，请继续参照图3，结晶器保护渣更换装置100还包括视觉检测装置70，视觉检测装置70连接于机械臂10，视觉检测装置70用于检测经捞渣机构30根据捞渣轨迹对保护渣230进行捞渣处理后钢液面221所露出亮光面的面积，以及用于获取经捞渣机构30根据捞渣轨迹对保护渣230进行捞渣处理后钢液面221上所剩余的保护渣230的位置信息。

当亮光面的面积低于预设值时，机械臂10的带动捞渣机构30根据位置信息对剩余的保护渣230进行捞渣处理；当亮光面的面积不低于预设值时，机械臂10停止带动捞渣机构30进行捞渣处理。

视觉检测装置70可对钢液面221所露出的光亮面的面积，并能够获取到钢液面221上剩余的保护渣230的位置，若经捞渣机构30根据捞渣轨迹对保护渣230进行捞渣处理后，若钢液面221所露出的光亮面的面积低于预设值，机械臂10则带动捞渣机构30根据视觉检测装置70获取到钢液面221上剩余的保护渣230的位置信息，对钢液面221上的剩余的保护渣230进行再次除渣处理，直到钢液面221上剩余的保护渣230的面积等于或大于预设值，保证钢液面221上剩余的保护渣230不会过多。

上述光亮面即为钢液面221上的保护渣230被捞出后露出的部分。

示例性的，视觉检测装置70可以是相机，视觉检测装置70可以与控制系统电连接，视觉检测装置70可以安装于定位头40上。

此外，本申请实施例还提供一种结晶器200的捞渣方法，该方法包括：

S100：控制所述机械臂10带动所述定位探针20对所述结晶器200的所述开口211的边缘进行周向探边，以获得捞渣轨迹；

S200：控制所述机械臂10带动捞渣机构30根据所述捞渣轨迹对保护渣230进行捞渣处理。

通过上述捞渣方法可实现对钢液面221上的保护渣230的快速精确捞除，无需人工参于捞除工作，避免工人在结晶器200附近作业危险性，有效制止高温及放射源辐射对人体伤害。

在一些实施例中，结晶器200的捞渣方法还包括：

S300：控制视觉检测装置70检测所述捞渣机构30根据所述捞渣轨迹对所述保护渣230进行捞渣处理后钢液面221所露出亮光面的面积，并通过所述视觉检测装置70获取经所述捞渣机构30根据所述捞渣轨迹对所述保护渣230进行捞渣处理后钢液面221上所剩余的保护渣230的位置信息；

当所述亮光面的面积低于所述预设值时，所述机械臂10的带动捞渣机构30根据所述位置信息对所述剩余的保护渣230进行捞渣处理；

当所述亮光面的面积不低于所述预设值时，所述机械臂10停止带动所述捞渣机构30进行捞渣处理。

通过上述步骤可实现对保护渣230的二次捞除，保证钢液面221上剩余的保护渣230不会过多。

本申请实施例未提及的部分可参见上述各实施例。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种结晶器保护渣更换装置，所述结晶器内部形成用于容纳钢液的具有顶部开口的容纳腔，所述结晶器的内部设有位于钢液面上的保护渣，其特征在于，包括：

机械臂；

定位探针，所述定位探针连接于所述机械臂，用于在所述机械臂的带动下对所述开口的边缘进行周向探边，确定出保护渣的范围，以获得捞渣轨迹；以及

捞渣机构，所述捞渣机构连接于所述机械臂，用于在所述机械臂的带动下根据所述捞渣轨迹对所述保护渣进行捞渣处理；

所述结晶器保护渣更换装置还包括视觉检测装置；

视觉检测装置连接于所述机械臂，所述视觉检测装置用于检测经所述捞渣机构根据所述捞渣轨迹对所述保护渣进行捞渣处理后所述钢液面所露出亮光面的面积，以及用于获取经所述捞渣机构根据所述捞渣轨迹对所述保护渣进行捞渣处理后钢液面上所剩余的保护渣的位置信息；

当所述亮光面的面积低于预设值时，所述机械臂的带动捞渣机构根据所述位置信息对所述剩余的保护渣进行捞渣处理；

当所述亮光面的面积不低于所述预设值时，所述机械臂停止带动所述捞渣机构进行捞渣处理。

2.根据权利要求1所述的结晶器保护渣更换装置，其特征在于，所述结晶器保护渣更换装置还包括行走装置；

所述机械臂连接于所述行走装置，所述行走装置用于带动所述机械臂水平移动。

3.根据权利要求2所述的结晶器保护渣更换装置，其特征在于，所述结晶器保护渣更换装置还包括升降机构；

所述机械臂通过所述升降机构与所述行走装置连接，所述升降机构用于带动所述机械臂竖向移动。

4.根据权利要求1-3任一项所述的结晶器保护渣更换装置，其特征在于，所述机械臂包括：

第一基座；

第二基座，所述第二基座绕竖轴线可转动地设置于所述第一基座；

第一连接臂，所述第一连接臂的一端绕第一水平轴线可转动地设置于所述第二基座；

第二连接臂，所述第二连接臂的一端绕第二水平轴线可转动地设置于所述第一连接臂远离所述第二基座的一端，所述定位探针和捞渣机构均连接于所述第二连接臂；

第一驱动装置，用于驱动所述第二基座相对所述第一基座转动；

第二驱动装置，用于驱动所述第一连接臂相对所述第二基座转动；以及

第三驱动装置，用于驱动所述第二连接臂相对所述第一连接臂转动。

5.一种结晶器的捞渣方法，适用于权利要求1-4任一项所述的结晶器保护渣更换装置，其特征在于，所述方法包括：

控制所述机械臂带动所述定位探针对所述结晶器的所述开口的边缘进行周向探边，确定出保护渣的范围，以获得捞渣轨迹；

控制所述机械臂带动捞渣机构根据所述捞渣轨迹对保护渣进行捞渣处理；

所述方法还包括：

控制视觉检测装置检测所述捞渣机构根据所述捞渣轨迹对所述保护渣进行捞渣处理后钢液面所露出亮光面的面积，并通过所述视觉检测装置获取经所述捞渣机构根据所述捞渣轨迹对所述保护渣进行捞渣处理后钢液面上所剩余的保护渣的位置信息；

当所述亮光面的面积低于预设值时，所述机械臂的带动捞渣机构根据所述位置信息对所述剩余的保护渣进行捞渣处理；

当所述亮光面的面积不低于所述预设值时，所述机械臂停止带动所述捞渣机构进行捞渣处理。

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