CN201277961Y - 大包下渣振动检测装置 - Google Patents

Abstract

针对上述目的，本实用新型提供了一种大包下渣振动检测装置，所述装置用于在冶金过程中检测由从大包通过长水口保护套管流到中间包中的钢液所导致的长水口保护套管的振动，其中，该振动检测装置包括：感测机构，选择性地接触长水口保护套管的外壁并感测长水口保护套管的振动情况；致动机构，连接至感测机构并驱动感测机构伸出或收回；传感器，连接于感测机构并接收感测机构传送的振动信号；以及箱体，容纳并支承感测机构、致动机构和传感器，其中，传感器设置在箱体中。根据本实用新型的大包下渣振动检测装置安装于下渣机械臂上或固定在地面上，并且箱体与机械臂或箱体与地面之间均设置有隔振器。

Description

大包下渣振动检测装置

技术领域

本实用新型涉及冶金工业领域，具体涉及应用于大包下渣的振动检测装置。

背景技术

在连铸工艺的生产过程中，钢液从大包通过长水口保护套管流入中间包，再经滑动水口进入结晶器，冷却后凝固成各种截面的铸坯。其中，渣层对大包及中间包中的钢液有保温防氧化作用，然而当中间包中的渣层过厚时则会导致钢液污染，使中间包耐火材料的热侵蚀增加并增大中间包的残余渣层的厚度。因此必须控制从大包到中间包的钢渣流动，这对提高铸坯质量、增加连铸批次有着非常重要的意义。

目前已有多种下渣检测装置，例如红外检测装置、电磁感应式检测装置和超声波检测装置等。基于红外技术的钢渣检测系统能够保证从出钢过程开始就实现精确、可靠的钢渣检测。目前这一类系统经常用于转炉出钢口的下渣检测，但在连铸全保护浇铸条件下，这种系统不能应用于大包到中间包的下渣检测，这是由于如果用于大包到中间包的下渣检测，则必须除去长水口保护套管，从而在检测中钢液不能被遮挡，而这样就会引起钢液的二次氧化，因此红外检测系统目前一般不用于大包的下渣检测，而主要应用于转炉出钢口到钢包的下渣检测。

电磁感应式下渣检测系统被认为是目前世界上比较先进的下渣检测系统，国外已有多家炼钢厂采用该系统，并获得较好冶金效果和经济效益。由于采用这类系统要求对大包进行改造，即，在大包底部埋入线圈，这种改造费用昂贵，而且由于工作环境温度较高，导致线圈很容易损坏，平均每个月就要对大包底部的线圈、传感器进行更换，从而使得使用成本较高。

此外，利用超声波进行钢液下渣检测也是一种常用的方法。超声波检测法的原理是利用大包注流中在有钢渣和无钢渣时超声波发射、反射信号之间的差别来实现对钢渣的检测。虽然这种方法对浇铸过程没有影响，但是由于超声波探头的工作环境温度高达1500℃左右，工作环境恶劣，使得这种系统的制造和使用的费用较高，因此目前还难以在工业应用中广泛推广。

而振动检测方法的最初实践来源于钢液浇铸现场。在连铸过程中，经验丰富的老工人可以通过浇铸末期所感受到的大包长水口保护套管操作臂的振动变化而先于视觉观察判断出由大包进入中间包的钢渣量。大量的现场经验也证明了大包操作臂的振动与长水口保护套管内流动的钢液中的含渣量密切相关。事实上，在钢液从大包流入到中间包的过程中，长水口保护套管会使与之相连的操作臂产生较强的振动，长水口保护套管开度越大，钢液流量就越大，则操作臂的振动就越剧烈。然而，钢渣的比重大约是钢液的三分之一，则由钢渣流动与钢液流动引起的振动必然有差异，因此，理论上通过监测操作臂的振动应能间接监测长水口保护套管内钢液流动状态的变化情况。

但是，连铸浇注过程中的振动情况是比较复杂的，经常会有很多不是由钢渣流动引起的振动影响操作臂的振动，主要因素如下：

第一，在浇注过程中，要求中间包的钢液量基本稳定(即，钢液液面不能太高，也不能太低)，这就要求操作人员要根据中间包内的钢液量来调节钢包的滑动水口的开度，当中间包的液面过高时，就要将滑动水口的开度调小；而当中间包液面过低时，就要将开度调大。这就使长水口保护套管内的钢液的状态随之变化，这种变化也会影响操作臂的振动，使得振动随着滑动水口开度的增大/减小而增大/减小；

第二，在大包浇注的末期，会将另一包冶炼好的钢液放置在大包回转台上，前一包钢液浇注完后，后放置的这一包钢液就会接着浇注。而这个放大包的过程会对整个大包回转台带来冲击，这个冲击同时也造成了操作臂的振动冲击；

第三，大包下渣检测过程中，操作人员频繁地操作滑板，每次操作都将影响操作臂的振动且维持一段时间，如果此时正值下渣，则有用信号(即下渣导致的操作臂的振动变化)将被掩盖，从而影响下渣判断；

第四，现场操作臂的刚度大、重量重，且固定于中间包车上，长水口保护套管中的钢液引起的振动传递到操作臂末端的传感器时，钢液振动对应的信号已经非常微弱，基本只剩下干扰振动对应的信号；

此外，在连铸车间还有一些环境振动、人为振动和噪声，如电弧炉冶炼时的噪声、连铸车间钢架的振动、中包台上人的行走振动等，这些振动或噪声都会对操作臂的振动造成影响。

因此，将传感器直接安装在机械臂上的传统的振动检测装置使得传感器采集的信号中包含了大量与钢液振动导致的振动特征无关的信息，传达至传感器的信号的信噪比非常低，有用信号被掩埋在大量无用信号中且振动幅度非常小。对这样的信号进行时域分析、频域分析、倒频域分析、统计分析、小波分析等信号分析并经神经网络判断，会导致很高的误报漏报率，从而导致下渣报警率不稳定，现场条件好的情况下能达到80％以上，不好的时候只有70％，这不能满足一般钢厂中95％的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种应用于大包下渣的振动检测装置，本检测装置能够直接感测由在长水口保护套管中流过的钢液而导致的长水口保护套管的振动，减小上述其他振动源的干扰，从而提高信号的信噪比，提高下渣报警的准确度。

针对上述目的，本实用新型提供了一种大包下渣振动检测装置，所述装置用于在冶金过程中检测由从大包通过长水口保护套管流到中间包中的钢液所导致的长水口保护套管的振动，其中，该振动检测装置包括：感测机构，选择性地接触长水口保护套管的外壁并感测长水口保护套管的振动情况；致动机构，连接至感测机构并驱动感测机构伸出或收回；传感器，连接于感测机构并接收感测机构传送的振动信号。

优选地，根据本实用新型的大包下渣振动检测装置还包括箱体，该箱体支承感测机构、致动机构和传感器。

优选地，根据本实用新型的大包下渣振动检测装置，其中，感测机构包括：传导件，平行于机械臂而延伸穿过箱体并支承于箱体上，该传导件连接至致动机构，并且传导件响应于致动机构的操作而相对于箱体伸出或收回；以及感测件，设置在传导件的第二端并由传导件带动而选择性地接触长水口保护套管的外壁。

优选地，根据本实用新型的大包下渣振动检测装置，其中，感测件为具有弧面外形的感振片。

优选地，根据本实用新型的大包下渣振动检测装置，其中，感测件为平面形的感振片或球形的感振球。

优选地，根据本实用新型的大包下渣振动检测装置，其中，感测机构还包括支承套管，其延伸穿过箱体并套设于传导件外，该支承套管连接于致动机构并响应于致动机构的操作而相对于箱体伸出或收回。

优选地，根据本实用新型的大包下渣振动检测装置，其中，支承套管上沿其自身轴线方向开设有开口，其中，传感器通过该开口连接于感测件，并且开口沿支承套管的轴线方向的长度大于感测件相对于支承套管移动的距离。

优选地，根据本实用新型的大包下渣振动检测装置，其中，支承套管为组合式的或一体式的。

优选地，根据本实用新型的大包下渣振动检测装置，其中，致动机构包括气缸，其通过第一连接件连接至感测机构。

优选地，根据本实用新型的大包下渣振动检测装置，其中，致动机构还包括弹性件，该弹性件套设于传导件的第一端，并且，传导件具有凸缘，弹性件顶压在该凸缘上，而支承套管的第一端上安装有止挡件，弹性件设置在止挡件与凸缘之间。

优选地，根据本实用新型的大包下渣振动检测装置，其中，传导件为细长杆。

优选地，根据本实用新型的大包下渣振动检测装置，其中，箱体中设置有通冷空气的夹层。

优选地，根据本实用新型的大包下渣振动检测装置，其中，振动检测装置安装于下渣机械臂上，箱体与机械臂之间设置有第一隔振器。

优选地，根据本实用新型的大包下渣振动检测装置，其中，振动检测装置固定在地面上，箱体与地面之间设置有第一隔振器。

优选地，根据本实用新型的大包下渣振动检测装置，其中，振动检测装置被设置成使得感测机构的水平高度处在长水口保护套管的下部且靠近中间包的钢液液面。

优选地，根据本实用新型的大包下渣振动检测装置，其中，感测机构延伸到箱体之外的部分连接于机械臂且与机械臂之间设置有第二隔振器。

本实用新型具有以下技术效果：

根据本实用新型的大包下渣振动检测装置采用可被驱动伸缩的感测机构，该感测机构仅在需要检测长水口保护套管的振动时接触长水口保护套管的外壁以采集所需的振动信息，从而避免了不希望的振动干扰，提高了信号采集的精确度。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的描述中结合优选实施例进行详细说明。应该理解，以上的一般性描述和以下的详细描述都是列举和说明性质的，目的是为了对要求保护的本实用新型提供进一步的说明。

附图说明

附图构成本说明书的一部分，用于帮助进一步理解本实用新型。这些附图图解了本实用新型的一些实施例，并与说明书一起用来说明本实用新型的原理。在附图中相同的部件用相同的标号表示。附图中：

图1是示出了根据本实用新型的一个实施例的大包下渣振动检测装置安装于机械臂上的视图；

图2是图1的局部放大视图；

图3根据本实用新型的大包下渣振动检测装置的整体结构视图；

图4是是根据本实用新型的大包下渣振动检测装置的箱体部分的放大视图；

图5是用于将根据本实用新型的大包下渣振动检测装置的细长杆安装至机械臂的结构的放大视图；

图6是根据本实用新型的大包下渣振动检测装置的传感器安装方式的放大视图。

具体实施方式

下面将参照附图并结合本实用新型的优选实施例来详细说明本实用新型的具体实施方式。

首先参照图1和图2，示出了根据本实用新型的优选实施例的大包下渣振动检测装置，该振动检测装置用于在冶金过程中检测由从大包10通过长水口保护套管12流到中间包14中的钢液所导致的长水口保护套管12的振动。如图1、2所示，在本实施例中，振动检测装置安装于机械臂16上，而事实上，在其他的实施例中，根据本实用新型的振动检测装置还可以固定在地面上。

如图2和图3所示，本优选实施例的大包下渣振动检测装置包括：感测机构，其选择性地接触长水口保护套管12的外壁以感测长水口保护套管12的振动情况；致动机构，其连接至感测机构并驱动感测机构以使其伸出或收回；传感器30，其连接于感测机构并接收由感测机构传送的振动信号；以及箱体32，其用于容纳并支承上述的本检测装置的组成部件，其中传感器30设置在该箱体32中，传感器30的具体安装方式将在下文中描述。

优选地，如图3、4所示，上述感测机构包括：支承套管44，其沿箱体32的纵向方向且平行于机械臂16而延伸穿过箱体32，从而被箱体32支承；细长杆(传导件)24，其套设于支承套管44中且延伸穿过支承套管44；感振片(感测件)22，其连接于细长杆24的第二端24b并选择性地接触长水口保护套管12的外壁。

具体地，如图4最佳地示出，在箱体32的两侧通过螺钉安装有导向件42，支承套管44穿过该导向件42从而在导向件42的导向作用下相对于箱体32前后移动，而套设在支承套管44中细长杆24可以随支承套管44一起相对于箱体32前后移动。进一步，支承套管44上沿沿其自身轴线方向开设有开口44a，传感器30就通过此开口44a而连接于细长杆24，且开口44a的纵向长度大于细长杆24相对于支承套管44的移动距离。图6示出了传感器30的具体安装方式，传感器30通过安装螺钉36安装于支架38，支架38进而通过固定螺钉50固定至细长杆24。

此外，根据本优选实施例的振动检测装置的支承套管44形成为分体式，即，由第一套管44b和第二套管44c构成(如图3所示)。在本实施例中，第一套管44b与第二套管44c通过压配合连接在一起，而在其他实施例中，它们还可以采用任何适合的方式连接在一起，诸如螺纹连接、焊接、粘接等。第一套管44b主要用于将细长杆24支撑在箱体32中并带动细长杆24沿箱体32的移动，而第二套管44c主要用于保护细长杆24使其不会由于钢液的高温而损坏，这是因为细长杆24露出箱体32的部分会由于本振动检测装置的安装位置而靠近中间包14中的高温钢液(将在下文详细描述)。当然，根据本实用新型的振动检测装置的支承套管44也可以形成为一体式的。

优选地，感测机构的感振片22具有与长水口保护套管12的外壁相匹配的圆弧外形(如图5所示)，二者之间的接触范围是一个圆弧的曲面，因此感振片22感测到的振动强度更强，并且由于采用细长杆24作为传导件，从而使得传递至安装于细长杆24上的传感器30的信号更强。应注意，在其他的实施例中，感振件22可以设计成前端表面为任意曲面形或平面形的感振片或者设计成球形的感振球，同样可以实现本实用新型的目的。

根据图4所示的实施例，上述致动机构包括：螺旋弹簧(弹性件)26，其于细长杆24的第一端24a处套设在细长杆24与支承套管44之间。具体地，支承套管44的第一端44d上安装有止挡件28以将螺旋弹簧26封闭在支承套管44中，而细长杆24上具有凸缘24a，螺旋弹簧26的一端顶靠在该凸缘24a上，这样，螺旋弹簧26就设置于该止挡件28与细长杆24的凸缘24a之间。螺旋弹簧26的作用是为细长杆24提供自适应的能力，即，细长杆24不仅可以随着支承套筒44相对于箱体32前后移动，与此同时，当细长杆24的第二端24b处的感振片22接触到长水口保护套管12时，细长杆24还能够随着长水口保护套管12的振动在螺旋弹簧26的弹性力的作用下相对于支承套管44进行微小的偏移，从而实现细长杆24的振动自适应性。由于螺旋弹簧26的作用是通过自身变形来实现细长杆24的自适应性，因此也可以采用其他适合的弹性元件取代螺旋弹簧，例如片簧、橡胶材料制成的弹性元件等。

如图4所示，在本实施例中，感测机构进一步包括气缸46，该气缸46露出箱体32外部的一端通过第一连接件48连接至支承套管44而处于箱体32中的一端通过箱体32上的连接端口34连接至外部控制电路，并且通过该连接端口34可以向气缸46中注入压缩空气。具体地，第一连接件48通过螺纹连接的方式与气缸46相连，而通过卡紧配合的方式与支承套管44相连，支承套管44上形成有相应的用于此卡紧连接的铣平面。气缸46在外部控制电路的控制下工作，与气缸46相连的支承套管44响应于气缸46的运作而相对于箱体32往复移动，从而带动细长杆24往复移动，因此使感振片22选择性地接触长水口保护套管12的外壁。此外，上述连接端口34不仅与气缸46相连，并且传感器30也通过该连接端口34与外部控制电路相连。特别地，根据本实用新型的大包下渣振动检测装置的箱体32中设置有夹层，通过连接端口34还可以向箱体32的夹层中通冷空气，从而对箱体32中的零件提供隔热保护。事实上，在其他的实施例中，气缸还可以由电磁缸替代。

以上描述了根据本实用新型的大包下渣振动检测装置的基本结构。下面将继续参照附图说明本振动检测装置的安装方式以及相应的其他构成部分，进而说明其工作原理。

如图1、2清楚地示出，本实施例的振动检测装置安装在下渣机械臂16上，其中，细长杆24平行于机械臂16并且细长杆24的水平位置处在长水口保护套管12的下部且靠近中包14的钢液液面。传统的振动检测方法中是通过放置在长水口保护套管12上部靠近大包10底部的托圈来感应振动信号，然而实际上，钢液流入中间包14时与中间包14内的钢液之间产生冲击振动，这种冲击振动比从大包10流出的钢液对长水口保护套管12内壁的冲击振动更强。由于本实用新型的细长杆24在安装后位置处在长水口保护套管12的下部且靠近中间包14的钢液液面，则相对于传统的方式，本实用新型的振动检测装置感应到的振动信号更强烈也更真实。此外，在其他实施例中，本振动检测装置也可以固定在地面上。无论振动检测装置安装在何处，优选地，在箱体32与机械臂16之间设置有两个箱体隔振器(第一隔振器)40，在本实施例中，所用的箱体隔振器40为GGT系列的钢丝绳螺旋型隔振器，在此就不再具体描述该隔振器的具体结构了。由于机械臂16的底座直接安装于中间包车(未示出)上，而中间包车上的其他各种机械振动和人为走动都对所需采集的振动信号影响很大，使得有用信号成分非常低。本实用新型的振动装置固定于地面或悬挂在机械臂16上且相应地设置有隔振器40，从而能够有效地隔离来自中间包车上的各种振动，大大提高有用信号成分。

具体地，如图2所示，上述箱体隔振器40均通过第一安装板60并利用第二连接件18连接至机械臂16，从而通过这种方式将箱体32安装于机械臂16上。并且，第二连接件18为U形件，它的形状与机械臂16的外壁相匹配，利用这种外形的第二连接件18就可以简单地将箱体32的安装在机械臂16上。当然，也可以采用其他常用的适合的安装方式。

此外，如图5所示，支承套管44的第二套管44c也通过上述的第二连接件18固定至机械臂16，并且在细长杆24与机械臂16之间也设置有与上述箱体隔振器40同类型的套管隔振器54，该套管隔振器54通过第二安装板58并利用U形第二连接件18而安装至机械臂16。具体地，套管隔振器54下方连接有支撑杆56，该支撑杆56通过螺钉与第三连接件52相连，该第三连接件52下方具有O形连接部52a，支承套管44的第二套管44c延伸穿过该O形连接部52a在其中移动将支承套管44的前部也固定至机械臂16是为了保持感测机构的稳定，这是由于细长杆24和支承套管44都是细长件，仅在一端固定是难以保持它们的稳定性的。

当振动检测装置安装完毕后，就可以通过它对长水口保护套管12中的振动情况进行检测了，具体过程如下所述。当检测过程开始时，外部控制电路发出控制信号以使气缸46开始操作，通过气缸46的运作而驱动支承套管44及细长杆24向前运动，从而使得感振片22接触长水口保护套管12的外壁，感测片22将感应到的振动信号通过细长杆24传送给传感器30，传感器30进而将该振动信号传送给外部控制系统进行信号分析和处理。当振动检测装置检测到下渣信号后，外部控制电路就发出指令将大包10与长水口保护套管12之间的连通切断，从而使钢渣无法通过长水口保护套管12进入中间14，与此同时，控制电路还发出信号使气缸46反向操作，从而使支承套管44及细长杆24收回，进而使感振片22脱离与长水口保护套管12的接触，检测过程结束。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种大包下渣振动检测装置，所述装置用于在冶金过程中检测由从大包(10)通过长水口保护套管(12)流到中间包(14)中的钢液所导致的长水口保护套管(12)的振动，其特征在于，所述振动检测装置包括：

感测机构，选择性地接触所述长水口保护套管的外壁并感测所述长水口保护套管的振动情况；

致动机构，连接至所述感测机构并驱动所述感测机构伸出或收回；

传感器(30)，连接于所述感测机构并接收所述感测机构传送的振动信号。

2.根据权利要求1所述的大包下渣振动检测装置，其特征在于，所述振动检测装置还包括箱体(32)，所述箱体支承所述感测机构、所述致动机构和所述传感器。

3.根据权利要求1所述的大包下渣振动检测装置，其特征在于，所述感测机构包括：

传导件(24)，平行于所述机械臂而延伸穿过所述箱体并支承于所述箱体上，所述传导件连接至所述致动机构，并且所述传导件响应于所述致动机构的操作而相对于所述箱体伸出或收回；以及

感测件(22)，设置在所述传导件的第二端(24b)并由所述传导件带动而选择性地接触所述长水口保护套管的外壁。

4.根据权利要求3所述的大包下渣振动检测装置，其特征在于，所述感测件为具有弧面外形的感振片。

5.根据权利要求3所述的大包下渣振动检测装置，其特征在于，所述感测件为平面形的感振片或球形的感振球。

6.根据权利要求3所述的大包下渣振动检测装置，其特征在于，所述感测机构还包括：

支承套管(44)，延伸穿过所述箱体并套设于所述传导件外，所述支承套管连接于所述致动机构并响应于所述致动机构的操作而相对于所述箱体伸出或收回。

7.根据权利要求6所述的大包下渣振动检测装置，其特征在于，所述支承套管(44)上沿其自身轴线方向开设有开口(44a)，其中，所述传感器(32)通过所述开口连接于所述感测件(22)，并且所述开口(44a)沿所述支承套管的轴线方向的长度大于所述感测件相对于所述支承套管移动的距离。

8.根据权利要求6所述的大包下渣振动检测装置，其特征在于，所述支承套管(44)为组合式的或一体式的。

9.根据权利要求3或6所述的大包下渣振动检测装置，其特征在于，所述致动机构包括气缸(46)，通过第一连接件(48)连接至所述感测机构。

10.根据权利要求6所述的大包下渣振动检测装置，其特征在于，所述致动机构还包括弹性件(26)，所述弹性件套设于所述传导件的第一端(24a)，其中，

所述传导件(24)具有凸缘(24c)，所述弹性件(26)顶压在所述凸缘上；

所述支承套管的第一端(44d)上安装有止挡件(28)，所述弹性件设置在所述止挡件与所述凸缘之间。

11.根据权利要求3所述的大包下渣振动检测装置，其特征在于，所述传导件(24)为细长杆。

12.根据权利要求2所述的大包下渣振动检测装置，其特征在于，所述箱体(32)中设置有通冷空气的夹层。

13.根据权利要求1所述的大包下渣振动检测装置，其特征在于，所述振动检测装置安装于下渣机械臂(16)上，其中，所述箱体与所述机械臂之间设置有第一隔振器(40)。

14.根据权利要求1所述的大包下渣振动检测装置，其特征在于，所述振动检测装置固定在地面上，其中，所述箱体与地面之间设置有第一隔振器(40)。

15.根据权利要求13或14所述的大包下渣振动检测装置，其特征在于，所述振动检测装置被设置成使得所述感测机构的水平高度处在所述长水口保护套管的下部且靠近所述中间包的钢液液面。

16.根据权利要求14所述的大包下渣振动检测装置，其特征在于，所述感测机构延伸到所述箱体之外的部分连接于所述机械臂(16)且与所述机械臂(16)之间设置有第二隔振器(54)。

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