CN116297203A - 一种高炉前化学成分快速检验装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高炉前化学成分快速检验装置，包括接样口、铣床、试样缺陷识别装置、直读光谱仪、标印装置、试样收集装置以及智能机械臂；所述接样口、铣床、试样缺陷识别装置、直读光谱仪、标印装置以及试样收集装置依次布设在同一圆周上，所述智能机械臂位于该圆周的圆心处。本发明还公开了一种高炉前化学成分快速检验方法。本发明将接样口、铣床、试样缺陷识别装置、直读光谱仪、标印装置以及试样收集装置依次布设在同一圆周上，将重要点位及附属设施形成一个半圆型分析圈，减少光谱检验各工序间的空间距离，也减少了装置的占地面积，同时，采用机器臂代替人工操作实现各项功能，缩短各工序的工作时间。

Description

一种高炉前化学成分快速检验装置及方法
技术领域
本发明涉及钢铁试样检测技术领域，特别是涉及一种高炉前化学成分快速检验装置及方法。
背景技术
目前炉前光谱检验室中的直读光谱仪每天都进行着大量炼钢各工位各种试样的化学成分检验工作，钢水样品是从转炉内、大包中、精炼炉、精炼真空炉、连铸浇铸过程中利用钢水球拍样取样器或钢水厚薄样取样器进行取样，经过冷却后利用铣床、砂带机或砂轮机进行打磨抛光，直读光谱仪分析检测的试样，必须严格保证其被分析表面的光洁度、无油、无锈、无裂纹、无气泡、无砂眼、纹路清晰，只有这样才能得到准确的化学成分分析检测数据，准确反映出炉前实际冶炼状态，并根据光谱检验数据结果对冶炼过程工艺调整进行有效指导。在各种样品的试样取样、冷却和制样过程中，所取试样经常出现缩孔、气泡、裂纹等情况，如果这些样品缺陷没有被化验人发现，将对结果造成严重影响。
炼钢转炉样品化学分析主要由人工检验或炉前钢铁快分系统来完成，整个过程分为取样、制样、制样符合性检查、光谱激发分析、数据上传等环节。其中，人工操作，劳动强度较大，分析周期长，数据报出不及时，人为因素影响较大，各检验单元独立存在，整体动作流程存在断点、导致检验动作、周期存在浪费。而自主开发自动化系统，需要打通系统中所有设备的通讯端口，各厂家之间存在着技术壁垒，难以全部打通。
现有钢铁快分系统基本被赫尔佐格、法福、美诺福所垄断，工艺复杂、对直读光谱仪及铣样机的型号要求非常严格，旧设备一般无法进行再利用，而且多采用360度环形布置，占地面积大，空间使用率低。并且在使用新设备的最初1至2年甚至是更长时间内需要使用快分制造商的维保团队进行维保，整套系统的投资及后续维护非常昂贵。现有快分制造商主要做的是集成工作，将直读光谱仪厂商的光谱仪与机器人的控制软件与厂家的控制软件进行集成，后期无法对前端的机器人与光谱仪的光谱激发环节的速度进行调整，只能受制于光谱仪厂家进行调整，这就导致了分析机器人的运行效率无法达到最大效率，导致快分系统的整体分析周期普遍在130-150秒左右，不能达到最高效。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种高炉前化学成分快速检验装置及方法。
为了解决以上技术问题，本发明的技术方案如下：
一种高炉前化学成分快速检验装置，包括接样口、铣床、试样缺陷识别装置、直读光谱仪、标印装置、试样收集装置以及智能机械臂；
所述接样口、铣床、试样缺陷识别装置、直读光谱仪、标印装置以及试样收集装置依次布设在同一圆周上，所述智能机械臂位于该圆周的圆心处。
作为本发明所述高炉前化学成分快速检验装置的一种优选方案，其中：还包括主控装置，所述主控装置用于控制所述铣床、试样缺陷识别装置、直读光谱仪、标印装置、试样收集装置以及智能机械臂的运行。
作为本发明所述高炉前化学成分快速检验装置的一种优选方案，其中：所述主控装置与所述接样口、铣床、试样缺陷识别装置、直读光谱仪、标印装置、试样收集装置位于同一圆周上。
作为本发明所述高炉前化学成分快速检验装置的一种优选方案，其中：所述接样口、铣床、试样缺陷识别装置、直读光谱仪、标印装置、试样收集装置以及主控装置依次布设。
作为本发明所述高炉前化学成分快速检验装置的一种优选方案，其中：所述接样口与所述主控装置之间形成的圆心角为180°。
作为本发明所述高炉前化学成分快速检验装置的一种优选方案，其中：所述直读光谱仪为OBLF QSN750—Ⅱ型光谱仪。
作为本发明所述高炉前化学成分快速检验装置的一种优选方案，其中：所述智能机械臂为六轴机械臂。
本发明还提供了一种高炉前化学成分快速检验方法，其特征在于：包括：
步骤S101：判断接样口是否有样品，若有，则进行步骤S102；
步骤S102：控制智能机械臂进样；
步骤S103：判断铣床是否有样品，若有，则进行步骤S106；若无，则进行步骤S104；
步骤S104：控制智能机械臂将试样移动至铣床；
步骤S105：铣床接收到主控装置传输的放样信号后启动，并按照预设标准进行铣样操作，直至铣样完成；
步骤S106：判断直读光谱仪是否有样品，若有，则进行步骤S109；若无，则进行步骤S107；
步骤S107：控制智能机械臂将铣样后的试样移动至试样缺陷识别装置，并控制试样缺陷识别装置检查试样是否合格；
步骤S108：控制智能机械臂将检测合格的试样输送至直读光谱仪；
步骤S109：控制直读光谱仪将试样压样至激发点位，并判断激发是否合格，若是，则将数据上传至服务器；若否，则增加激发点位，并将判定结果传输至服务器；
步骤S110：控制智能机械臂将直读光谱仪测量后的试样输送至标印装置中，并控制标引装置进行标印工作；
步骤S111：控制智能机械臂将标印后的样品移动至试样收集装置中。
本发明的有益效果是：
（1）本发明将接样口、铣床、试样缺陷识别装置、直读光谱仪、标印装置以及试样收集装置依次布设在同一圆周上，将重要点位及附属设施形成一个半圆型分析圈，减少光谱检验各工序间的空间距离，也减少了装置的占地面积，同时，采用机器臂代替人工操作实现各项功能，缩短各工序的工作时间。
（2）本发明可以在不更改仪器软件运行环境下，以用现有的制样设备、检验设备，建立一个无需通讯协议的自动化检化验系统，降低了制作成本，打破了行业技术壁垒。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明提供的高炉前化学成分快速检验装置的结构示意图；
图2为本发明提供的高炉前化学成分快速检验方法的流程示意图；
其中：1、接样口；2、铣床；3、试样缺陷识别装置；4、直读光谱仪；5、标印装置；6、试样收集装置；7、主控装置；8、智能机械臂。
实施方式
为使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施方式并结合附图，对本发明作出进一步详细的说明。
图1为本申请实施例提供的高炉前化学成分快速检验装置的结构示意图。该装置包括接样口1、铣床2、试样缺陷识别装置3、直读光谱仪4、标印装置5、试样收集装置6、智能机械臂8以及主控装置7。
具体的，接样口1用于接收试样。铣床2用于对试样进行铣样操作。直读光谱仪4用于对试样进行光谱测量操作。试样缺陷识别装置3用于检查试样是否存在缺陷以及试样是否合格。标印装置5则用于对试样进行标印。试样收集装置6用于完成试样归档收集操作。智能机械臂8用于将试样移动至所需工序处。主控装置7基于串口通讯技术，读取光谱仪激发结果，建立数据存储、计算模式，实现统计功能，每个环节工作结束后自动上传状态，系统记录下该环节的工作周期，待分析结果结束后，将数据自动发送至公司中心计算机数据库汇总以便溯源，同时将数据发送到上位计算机的数据库供公司各单位使用。
在本实施例中，直读光谱仪4采用的是OBLF QSN750—Ⅱ型光谱仪，包括用于自动压样的压杆机构，还包括用于自动清扫电极、清理激发台的清理机构。铣床2为和澳牌HV—VI型全自动型铣床2。智能机械臂8采用的是六轴机械臂，其能够重复精准定位技术视觉抓图，通过像素点和色差进行图片分析，避开已制备试样的缺陷位置，在2s内最多选择四个激发点位，根据代表性，也能在分析前拒绝不良样品，节省时间。
其中，接样口1、铣床2、试样缺陷识别装置3、直读光谱仪4、标印装置5、试样收集装置6以及主控装置7依次布设在以智能机械臂8所在位置为圆心的圆周上。这样可减少光谱检验各工序间的空间距离。
较佳的，参见图1，接样口1与所述主控装置7之间形成的圆心角为180°，这样可在满足每道工序所需空间的前提下，减小装置整体的占地面积，进一步减少光谱检验各工序间的空间距离，提高空间利用率。
另外，还可开发直读光谱检验的质量控制程序，实现在直读光谱仪4外部完成控样校正操作，节省了大量的控样校正时间，并且通过每班次监测直读光谱仪4的控样，从而形成质量控制图，有效的监控了直读光谱仪4的异常情况，提高分析结果的准确性。
图2为本申请实施例提供的高炉前化学成分快速检验方法的流程示意图。该方法包括步骤S101~步骤S111，具体步骤说明如下：
步骤S101：判断接样口1是否有样品，若有，则进行步骤S102。
步骤S102：控制智能机械臂8进样。
步骤S103：判断铣床2是否有样品，若有，则进行步骤S106；若无，则进行步骤S104。
步骤S104：控制智能机械臂8将试样移动至铣床2。
步骤S105：铣床2接收到主控装置7传输的放样信号后启动，并按照预设标准进行铣样操作，直至铣样完成。
步骤S106：判断直读光谱仪4是否有样品，若有，则进行步骤S109；若无，则进行步骤S107。
步骤S107：控制智能机械臂8将铣样后的试样移动至试样缺陷识别装置3，并控制试样缺陷识别装置3检查试样是否合格。
步骤S108：控制智能机械臂8将检测合格的试样输送至直读光谱仪4。
步骤S109：控制直读光谱仪4将试样压样至激发点位，并判断激发是否合格，若是，则将数据上传至服务器；若否，则增加激发点位，并将判定结果传输至服务器。
步骤S110：控制智能机械臂8将直读光谱仪4测量后的试样输送至标印装置5中，并控制标引装置进行标印工作。
步骤S111：控制智能机械臂8将标印后的样品移动至试样收集装置6中。
由此，本申请的技术方案更改接样口1、直读光谱仪4、铣床2的布局，将三个重要点位及附属设施形成一个半圆型分析圈，减少光谱检验各工序间的空间距离，同时采用机器臂代替人工操作实现各项功能，缩短了各工序的工作时间。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式；凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种高炉前化学成分快速检验装置，其特征在于：包括接样口(1)、铣床(2)、试样缺陷识别装置(3)、直读光谱仪(4)、标印装置(5)、试样收集装置(6)以及智能机械臂(8)；
所述接样口(1)、铣床(2)、试样缺陷识别装置(3)、直读光谱仪(4)、标印装置(5)以及试样收集装置(6)依次布设在同一圆周上，所述智能机械臂(8)位于该圆周的圆心处。
2.根据权利要求1所述的高炉前化学成分快速检验装置，其特征在于：还包括主控装置(7)，所述主控装置(7)用于控制所述铣床(2)、试样缺陷识别装置(3)、直读光谱仪(4)、标印装置(5)、试样收集装置(6)以及智能机械臂(8)的运行。
3.根据权利要求2所述的高炉前化学成分快速检验装置，其特征在于：所述主控装置(7)与所述接样口(1)、铣床(2)、试样缺陷识别装置(3)、直读光谱仪(4)、标印装置(5)、试样收集装置(6)位于同一圆周上。
4.根据权利要求3所述的高炉前化学成分快速检验装置，其特征在于：所述接样口(1)、铣床(2)、试样缺陷识别装置(3)、直读光谱仪(4)、标印装置(5)、试样收集装置(6)以及主控装置(7)依次布设。
5.根据权利要求4所述的高炉前化学成分快速检验装置，其特征在于：所述接样口(1)与所述主控装置(7)之间形成的圆心角为180°。
6.根据权利要求1所述的高炉前化学成分快速检验装置，其特征在于：所述直读光谱仪(4)为OBLF QSN750—Ⅱ型光谱仪。
7.根据权利要求1所述的高炉前化学成分快速检验装置，其特征在于：所述智能机械臂(8)为六轴机械臂。
8.一种高炉前化学成分快速检验方法，其特征在于：包括：
步骤S101：判断接样口(1)是否有样品，若有，则进行步骤S102；
步骤S102：控制智能机械臂(8)进样；
步骤S103：判断铣床(2)是否有样品，若有，则进行步骤S106；若无，则进行步骤S104；
步骤S104：控制智能机械臂(8)将试样移动至铣床(2)；
步骤S105：铣床(2)接收到主控装置(7)传输的放样信号后启动，并按照预设标准进行铣样操作，直至铣样完成；
步骤S106：判断直读光谱仪(4)是否有样品，若有，则进行步骤S109；若无，则进行步骤S107；
步骤S107：控制智能机械臂(8)将铣样后的试样移动至试样缺陷识别装置(3)，并控制试样缺陷识别装置(3)检查试样是否合格；
步骤S108：控制智能机械臂(8)将检测合格的试样输送至直读光谱仪(4)；
步骤S109：控制直读光谱仪(4)将试样压样至激发点位，并判断激发是否合格，若是，则将数据上传至服务器；若否，则增加激发点位，并将判定结果传输至服务器；
步骤S110：控制智能机械臂(8)将直读光谱仪(4)测量后的试样输送至标印装置(5)中，并控制标引装置进行标印工作；
步骤S111：控制智能机械臂(8)将标印后的样品移动至试样收集装置(6)中。
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