CN116372133A - 一种连铸机铸坯切割定尺超差在线预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种连铸机铸坯切割定尺超差在线预警系统，涉及连铸机铸坯切割技术领域，包括：铸流PLC控制器、切割PLC控制器、红外摄像定尺系统、若干个编码器、切割机和光电管，所述编码器设置于铸机主动辊上，所述编码器与铸流PLC控制器相连，所述铸流PLC控制器与切割PLC控制器相连，所述切割PLC控制器分别与红外摄像定尺系统、切割机和光电管相连。本发明在铸坯定尺长度超差异常时，能提醒操作工切前应对，及时修正长度，以减少铸坯异常定尺质量事故，提高产品成材率，具有及时性和有效性。

Description

一种连铸机铸坯切割定尺超差在线预警系统

技术领域

本发明涉及连铸机铸坯切割技术领域，具体而言，尤其涉及一种连铸机铸坯切割定尺超差在线预警系统。

背景技术

连铸工艺广泛应用于钢铁冶金行业，其铸坯切割定尺超长，铸坯进不了加热炉，会增加钢材的浪费，超短会造成次品量的增加，因此铸坯切割定尺长度是钢厂产品成材率的关键因素。

目前国内炼钢厂使用的切割定尺大都是红外摄像定尺系统，该系统使用红外摄像机来采集现场图像，从图像中提取钢坯信息，跟踪坯头位置，直至其到达定尺位置，进行铸坯切割，具有较高的定尺测控精度。

然而，现有的切割定尺系统存在着一定的不足之处。首先，由于现场生产红坯温度高，外表约在700～900℃，在摄像机抖动、移位等故障发生时，造成图像模糊，处理及更换设备，高空高温作业，安装调试要求高。定尺系统成像不清，定尺标定易造成误差大小不稳定。摄像机传送的是模拟信号，偶尔会有波纹呈规律的在电脑画面闪过，生产时现场线路信号易受干扰，造成图像模糊，继而影响定尺切割的精确度。人工复测红坯长度存在高温环境，既不方便也不安全，结果还不一定准确，造成定尺系统误差补偿也会不准确；其次，切割完的热坯，输送铸坯打滑或者输送辊道不转，切割完的热坯尾部与未切割的铸坯接缝重合，此时跟踪线寻找到已切割铸坯的头部，定尺系统判断已达到切割定尺长度，在切割机返回原始位时，自动开始切割，造成铸坯切割严重短尺。最后，铸机生产钢种适宜快浇时，拉速加快，红坯温度升高，在定尺系统电脑画面上红坯成像会增加亮度，跟踪线会自动往前跑，越过红坯实体线，造成切割后铸坯过短；铸机漏钢报警时，或换包换水口时，亦或结晶器液位波动大，拉速降低，红坯亮度降低，定尺系统跟踪线会停住不走，造成铸坯切割过长；在此情况下，操作工调整亮度参数若不合适，定尺系统跟踪线会不灵敏，不能及时跟踪跳变，定尺长度准确性下降，造成切坯超长或超短，严重影响产品质量。

发明内容

根据上述提出现有切割定尺系统切割精度较差，切割不准确的技术问题，而提供一种连铸机铸坯切割定尺超差在线预警系统。本发明主要利用在线预警系统对预切铸坯的长度值进行二次检测，从而起到增加切割精度的效果。

本发明采用的技术手段如下：

一种连铸机铸坯切割定尺超差在线预警系统，包括：铸流PLC控制器、切割PLC控制器、红外摄像定尺系统、若干个编码器、切割机和光电管，所述编码器设置于铸机主动辊上，所述编码器与铸流PLC控制器相连，所述铸流PLC控制器与切割PLC控制器相连，所述切割PLC控制器分别与红外摄像定尺系统、切割机和光电管相连。

进一步地，所述红外摄像定尺系统使用红外摄像机采集现场图像，所述红外摄像定尺系统由现场图像中提取钢坯头部信息，所述红外摄像定尺系统根据钢坯信息跟踪坯头位置，所述红外摄像定尺系统发出切割机气缸预压紧和主压紧信号，以使切枪与铸坯同步运行；

所述编码器测量铸坯长度信号发送至铸流PLC控制器；所述铸流PLC控制器接收铸坯长度信号并计算出各项具体长度值，所述铸流PLC控制器将各项具体长度值发送至切割PLC控制器；

所述光电管检测铸坯的头部位置并发送信号至切割PLC控制器；

所述切割PLC控制器接收预压紧、主压紧信号，所述切割PLC控制器向切割机发送切割信号，所述切割PLC控制器接收铸流PLC控制器发送的各项具体长度值，并根据各项具体长度值计算预切铸坯的长度值，所述切割PLC控制器将预切铸坯的长度值与定尺系统测量长度值进行比较，当超过规定误差时发出报警信号至上位机；

所述切割机接收切割信号并对铸坯进行切割。

进一步地，所述各项具体长度值包括Lzy、Lbk和Lgd；

所述切割PLC控制器通过如下公式计算预切铸坯的长度值：

Ldc＝(Lzy-Lbk)+Lgd

其中，Ldc为预切铸坯的定尺长度，即成品铸坯块长度值；Lzy为切割机PLC控制器发出主压紧信号时，此时铸坯浇注总长度的计数瞬时值；Lbk为光电管检测到生产铸坯头部时，此时铸坯浇注总长度的计数瞬时值；Lgd为光电管检测点距离切割枪原点的距离长度。

进一步地，测量待切铸坯长度采用铸坯固定大段和活动小段分散计数测量，通过光电管触发检测固定大段数值Lgd，通过编码器测量活动小段数值ΔL，将检测的固定大段数值Lgd与活动小段数值ΔL相加即为待切铸坯测量长度Ldc。

进一步地，所述光电管设置于切割机前方，所述光电管距离切割机切枪原点的长度值为Lgd；当切割机返回原点限位处时，切割枪位为切枪原点。

进一步地，所述在线预警系统的工作步骤如下：

所述红外摄像定尺系统采集现场图像并根据现场图像跟踪坯头位置，当坯头位置距切割枪位达到定尺设定长度值Lsd时，所述红外摄像定尺系统向切割PLC控制器发送主压紧信号，以使切枪与铸坯同步运行；

所述切割PLC控制器接收主压紧信号，所述编码器测量长度信号发送至铸流PLC控制器，所述铸流PLC控制器接收铸坯长度信号并计算出Lzy和Lbk发送至所述切割PLC控制器；

所述切割PLC控制器接收Lzy、Lbk值并依据公式，代入Lzy、Lbk，和Lgd各值，计算得出预切铸坯的长度值Ldc；

所述切割PLC控制器将Ldc与Lsd进行比较，当差值在规定误差内时正常进行切割，当差值超出规定误差时向上位机发出报警信号。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明的与原有系统相比，提供了对在线预切割铸坯长度与成品设定长度的超差报警，提醒操作工及时应对，调整铸坯切割长度，减少了铸坯异常定尺质量事故，提高了铸坯产品的成材率。本发明的系统相关参数初次设定后，不需频繁调整。本发明投资少，受干扰小，精度高，系统部件可靠，维护工作简单量小，同时也减小了人工复测的劳动强度，经济效益显著。且基于本发明原理，稍加改造设计，即可成为一种铸坯切割定尺测长装置。

传统的铸坯长度测量方式，由于浇注长度编码器安装在铸机主动辊上，生产时会遇到铸坯与辊子转动打滑，计算浇注长度数值会有一定的累计误差，本发明设计铸坯固定大段和活动小段分散计数测量，固定大段数值采用光电管触发检测，活动小段数值采用数字编码器测量，计算和值得出，这样减小了编码器计数测长带来的误差，提高待切铸坯测量长度的精度，且具有测量可靠等优点。

原红外定尺测量系统由于环境因素及设备影响等，误差值不稳定，时常有超差，本发明的切割定尺超差在线预警系统投运后，能使切割长度误差稳定在3cm以内，在切割铸坯定尺超差情况下，及时报警提示，后续应对措施保证了铸坯定尺切割精度更准确，以减少铸坯钢材产品的浪费，提高产品成材率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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他的附图。

图1为本发明系统结构示意图。

图2为本发明检测原理图。

图中：1、切割PLC控制器；2、铸流PLC控制器；3、红外摄像定尺系统；4、编码器；5、切割机；6、光电管；7、切割枪；8、铸坯；9、上位机；10、切枪原点。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。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讨论。

如图1和图2所示，本发明提供了一种连铸机铸坯切割定尺超差在线预警系统，包括：铸流PLC控制器2、切割PLC控制器1、红外摄像定尺系统3、若干个编码器4、切割机5和光电管6，所述编码器4设置于铸机主动辊上，所述编码器4与铸流PLC控制器2相连，所述铸流PLC控制器2与切割PLC控制器1相连，所述切割PLC控制器1分别与红外摄像定尺系统3、切割机5和光电管6相连。所述红外摄像定尺系统3使用红外摄像机采集现场图像，所述红外摄像定尺系统3由现场图像中提取钢坯信息，所述红外摄像定尺系统3根据钢坯信息跟踪坯头位置，所述红外摄像定尺系统3发出切割机气缸预压紧、主压紧信号；所述编码器4测量铸坯8长度信号发送至铸流PLC控制器2；所述铸流PLC控制器2接收铸坯长度信号并计算出各项具体长度值，所述铸流PLC控制器2将各项具体长度值发送至切割PLC控制器1；所述光电管6检测铸坯8的头部位置并发送信号至切割PLC控制器1；所述切割PLC控制器1接收预压紧、主压紧信号，所述切割PLC控制器1向切割机5发送切割信号，所述切割PLC控制器1接收铸流PLC控制器2发送的各项具体长度值并根据各项具体长度值计算预切铸坯的长度值，所述切割PLC控制器1将预切铸坯的长度值与定尺设定长度值进行比较，当超过规定误差时发出报警信号至上位机9；所述切割机5接收切割信号并对铸坯8进行切割。测量待切铸坯长度采用铸坯固定大段和活动小段分散计数测量，通过光电管6触发检测固定大段数值Lgd，通过编码器4测量活动小段数值ΔL，将检测的固定大段数值Lgd与活动小段数值ΔL相加即为待切铸坯测量长度Ldc。所述光电管6设置于切割机5前方，所述光电管6距离切割机切枪原点10的长度值为Lgd；当切割机5返回原点限位处时，切割枪7位为切枪原点10。

所述各项具体长度值包括Lzy、Lbk和Lgd；

所述在线预警系统的工作步骤如下：

所述红外摄像定尺系统3采集现场图像并根据现场图像跟踪坯头位置，当坯头位置距切割枪7位达到定尺设定长度值Lsd时，所述红外摄像定尺系统3向切割PLC控制器1发送主压紧信号，以使切枪与铸坯同步运行；

所述切割PLC控制器1接收主压紧信号，所述编码器4测量信号发送至铸流PLC控制器2，所述铸流PLC控制器2接收铸坯长度信号并计算出Lzy、Lbk发送至所述切割PLC控制器1；

所述切割PLC控制器1接收Lzy和Lbk值并依据公式，代入Lzy、Lbk，和Lgd各值，计算得出预切铸坯的长度值Ldc；

所述切割PLC控制器1将Ldc与Lsd进行比较，当差值在规定误差内时正常进行切割，当差值超出规定误差时向上位机9发出报警信号。

固定段Lgd的长度决定光电管6的安装位置，其长度值依据成品铸坯最小定尺数值，减去切割机气缸提前压下的预压值，由此可以满足最小定尺长度的切割。

本发明根据生产要求成品铸坯最短定尺的长度值，减去切割前气缸压下的预压设定值，取得一个数值Lgd。在切割机前方，距离切割机切枪原点长度值为Lgd的地方，安装一个检测铸坯头部的光电管6。需要说明的是，切割机7返回原点限位处，此时切割枪7位即是切枪原点10。

PLC程序控制设计如下，在生产红坯头部向前移动时，触发光电管6检测回路，切割机PLC控制器1此时记录一个由铸流PLC控制器2传送来的浇注总长度瞬时值Lbk，在红外摄像定尺系统3发给切割机PLC控制器1的气缸主压紧信号时，再次记录浇注总长度瞬时值Lzy，两个长度瞬时值Lzy和Lbk的差值即为铸坯活动段数值ΔL，ΔL加上固定段数值Lgd，和值即为预切铸坯的长度值Ldc，如图2所示，

Ldc＝(Lzy–Lbk)+Lgd

其中，Ldc：预切铸坯的定尺长度，即成品铸坯块长度值；Lzy：切割机PLC发出气缸主压紧命令时，此时铸坯浇注总长度的计数瞬时值；Lbk：光电管检测到生产铸坯头部时，此时铸坯浇注总长度的计数瞬时值；Lgd：是光电管距离切割枪原点的距离长度，由最短成品铸坯的定尺长度值，减去500mm得到的点位，即是光电管的安装位置点，由此可以满足最小定尺长度的切割；

经编码器4计数测算出的Ldc值，与定尺设定长度值Lsd比较，超差一定范围即报警，并在上位机9显示，也可以是声光报警，此时切枪还在预热未切割，操作工可以根据报警作好应对措施，增减铸坯切割长度。超差值可以由生产工艺部门根据需要设定大小范围。

由于浇注长度计数的编码器4安装在铸机主动辊上，会遇到辊子转动在铸坯上打滑现象，造成生产铸坯不走，而编码器4随辊子转动而增加计数，结果计算浇注长度数值会有一定的累计误差。本发明设计采用铸坯固定大段数值和活动小段数值分散计数，这样减小了编码器4计数测长带来的误差，提高了待切铸坯测量长度的精度，且具有测量可靠等优点。

其中铸坯浇注总长度数值，是由铸机几个编码器组合计数得出，如果其中一个损坏，自动选择其它编码器计数，计数可靠，长度数值由铸流PLC控制器2通过网络传送给切割机PLC控制器1。生产中红外摄像定尺系统3实时测量铸坯长度数值，并与切割机PLC控制器1交换信息。上位机9及时显示生产状况数据，供操作工查看和操作。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种连铸机铸坯切割定尺超差在线预警系统，其特征在于，包括：铸流PLC控制器(2)、切割PLC控制器(1)、红外摄像定尺系统(3)、若干个编码器(4)、切割机(5)和光电管(6)，所述编码器(4)设置于铸机主动辊上，所述编码器(4)与铸流PLC控制器(2)相连，所述铸流PLC控制器(2)与切割PLC控制器(1)相连，所述切割PLC控制器(1)分别与红外摄像定尺系统(3)、切割机(5)和光电管(6)相连。

2.根据权利要求1所述的连铸机铸坯切割定尺超差在线预警系统，其特征在于，

所述红外摄像定尺系统(3)使用红外摄像机采集现场图像，所述红外摄像定尺系统(3)由现场图像中提取钢坯信息，所述红外摄像定尺系统(3)根据钢坯信息跟踪坯头位置，所述红外摄像定尺系统(3)发出切割机气缸预压紧和主压紧信号，以使切枪与铸坯同步运行；

所述编码器(4)测量铸坯(8)长度信号发送至铸流PLC控制器(2)；所述铸流PLC控制器(2)接收铸坯长度信号并计算出各项具体长度值，所述铸流PLC控制器(2)将各项具体长度值发送至切割PLC控制器(1)；

所述光电管(6)检测铸坯(8)的头部到达的位置，并将此位置信号发送至切割PLC控制器(1)；

所述切割PLC控制器(1)接收预压紧、主压紧信号，所述切割PLC控制器(1)向切割机(5)发送切割信号，所述切割PLC控制器(1)接收铸流PLC控制器(2)发送的各项具体长度值并根据各项具体长度值计算预切铸坯的长度值，所述切割PLC控制器(1)将预切铸坯的长度值与定尺系统测量的待切铸坯长度值进行比较，当超过规定误差时发出报警信号至上位机(9)；

所述切割机(5)接收切割信号并对铸坯(8)进行切割。

3.根据权利要求1所述的连铸机铸坯切割定尺超差在线预警系统，其特征在于，所述各项具体长度值包括Lzy、Lbk和Lgd；

所述切割PLC控制器(1)通过如下公式计算预切铸坯的长度值：

Ldc＝(Lzy-Lbk)+Lgd

其中，Ldc为预切铸坯的定尺长度，即成品铸坯块长度值；Lzy为切割机PLC控制器发出主压紧信号时，此时铸坯浇注总长度的计数瞬时值；Lbk为光电管检测到生产铸坯头部时，此时铸坯浇注总长度的计数瞬时值；Lgd为光电管距离切割枪原点的距离长度值。

4.根据权利要求3所述的连铸机铸坯切割定尺超差在线预警系统，其特征在于，测量待切铸坯测量长度采用铸坯固定大段和活动小段分散计数测量，通过光电管(6)触发检测固定大段数值Lgd，通过编码器(4)测量活动小段数值ΔL，将检测的固定大段数值Lgd与活动小段数值ΔL相加即为待切铸坯测量长度Ldc。

5.根据权利要求1所述的连铸机铸坯切割定尺超差在线预警系统，其特征在于，所述光电管(6)设置于切割机(5)前方，所述光电管(6)距离切割机切枪原点(10)的长度值为Lgd；当切割机(5)返回原点限位处时，切割枪(7)位为切枪原点(10)。

6.根据权利要求3所述的连铸机铸坯切割定尺超差在线预警系统，其特征在于，所述在线预警系统的工作步骤如下：

所述红外摄像定尺系统(3)采集现场图像，并根据现场图像跟踪坯头位置，当坯头位置距切割枪(7)位达到定尺设定长度值Lsd时，所述红外摄像定尺系统(3)向切割PLC控制器(1)发送主压紧信号，此时切枪准备切割铸坯；

所述切割PLC控制器(1)接收主压紧信号，所述编码器(4)测量长度信号发送至铸流PLC控制器(2)，所述铸流PLC控制器(2)接收铸坯长度信号并计算出Lzy、Lbk发送至所述切割PLC控制器(1)；

所述切割PLC控制器(1)接收Lzy和Lbk值并依据公式，代入Lzy、Lbk，和Lgd各值，计算得出预切铸坯的长度值Ldc；

所述切割PLC控制器(1)将Ldc与Lsd进行比较，当差值在规定误差内时正常进行切割，当差值超出规定误差时向上位机(9)发出报警信号。

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