CN202599530U - 铸坯表面扫描测温系统 - Google Patents

Abstract

一种铸坯表面扫描测温系统，包括四部分：机械运动固定装置、电气运动控制部分、测温装置、后处理软件；机械运动固定装置主要负责固定移动测温探头，保证测温探头按照设计运动轨迹运动，实现直线运动；测温装置负责测量铸坯的温度信号，测温装置采用雷泰生产的双色光纤测温仪；电气运动控制部分控制电机的运动状况；电气运动控制系统包括：步进电机、电机驱动器、行程开关、运动控制器；放置在PLC中的后处理软件系统功能是对测温信号进行后处理。具有不受雾气对测量影响，能够同时准确测量铸坯整个宽面、角部、窄面的温度分布，温度测量准确，结构简单的优点。

Description

铸坯表面扫描测温系统

技术领域

本实用新型涉及板坯连铸机在浇注过程中的监测矫直区温度的问题，测量铸坯侧面、内弧表面和铸坯角部温度。 

背景技术

目前板坯的角部横裂纹非常普遍，横裂纹的产生与矫直过程中的角部温度过低有直接关系。铸坯窄面的鼓肚存在和三角区裂纹的存在与铸坯窄面和内弧宽面的温度不均匀性有很大关系，通过测量两者的温度，合理调节二冷工艺，有利于两者温度的均匀性。 

目前国内有多家厂商做连续测温，基本方案是测温仪或热像仪固定测量两种方案，测温大都是在矫直区安装固定点的测温仪，或者热像仪。固定点的测温仪无法反映铸坯整个内弧面的温度信息，只能提供单点的温度值；热像仪由于测量面积大，能够提供整个内弧面的温度信息，但是由于内弧水蒸气很大，因为去除水蒸气对测量值的影响比较困难，所得的测温值不能反映真实铸坯的温度信息，由于存在视角问题，采用热像仪无法测量铸坯窄面温度。 

东北大学提出了扫描式的“连铸坯表面温度测量方法及装置”专利号公开号为CN 101506634，该方法采用热像仪与红外测温仪相结合的方法进行扫描式表面测温，红外测温仪安装在扫描机构上做扫描测温，热像仪固定安装做固定测温。该装置的热像仪安装在热像仪的冷却保护套内。首先，冷却保护套内通入冷却气体保护热像仪，这样的方法仅仅保护了热像仪的安全性，但是对于存在于热像仪与铸坯表面之间的大量水蒸气无法去除，因此，该热像仪测量得到的数据缺乏准确性；其次该专利将红外测温仪安装在扫描机构上，红外测温仪测量红外仪测量范围内或相邻区域某些点的值，这些值与热像仪的温度值进行比对，修正热像仪的测量值，这种方法仅仅能够保证能够修正的点的温度值准确，并不能保证没有修正点的值的准确性。再次，该专利由于热像仪的局限性，仅仅能够对铸坯表面一定范围内进行温度测量，无法反映整个连铸坯表面的温度情况，特别是对角部温度和连铸坯侧面的温度无法准确反映。 

针对上述问题，本方案去除热像仪，直接采用红外测温仪扫描测量铸坯表面的温度，由于红外测温仪每次测量得到的是单点的温度，因此，我们采用的方案是提高测温仪的测量速度，红外测温仪运动，同时测温仪高速温度同步数据传输，保证了扫描测温仪在铸坯宽度的分辨率能够达到0.5mm，这个精度足以满足铸坯测量精度，其次，在后续的数据处理中，依靠这些测量值，构建整个铸坯表面的温度场分布。采用这样的方案不仅仅避免了红外测温仪只能测量单点的温度值的缺陷，又能够消除热像仪测量精度不准确的缺点。 

同时，为了准确反映角部的温度信息，采用改进结构的吹气套管装置，该装置在沿铸坯宽度方向运动时，能够同时测量铸坯内弧表面和窄面的温度，这样可以得到准确的角部温度信息。本方案是目前实现铸坯窄面的温度测量的唯一方案，在现行的测温方案中，都不能够同时测量铸坯窄面和内弧表面的温度信息。 

发明内容

本实用新型的目的是提供一种铸坯表面扫描测温系统，具有不受雾气对测量影响，能够同时准确测量铸坯整个宽面、角部、窄面的温度分布，温度测量准确，结构简单的优点。 

本实用新型的技术方案是：一种铸坯表面扫描测温系统，包括四部分：机械运动固定装置、电气运动控制部分、测温装置、后处理软件，其特征在于： 

机械运动固定装置主要负责固定移动测温探头，保证测温探头按照设计运动轨迹运动，将测温探头固定在一个吹气套管中，该吹起套管固定在能够移动的运动小车上，吹气套管与铸坯内弧表面存在一个角度，该小车在整个机械装置的轨道往复运动，实现整个铸坯宽面、角部、窄面测温；移动小车依靠链条、链轮或丝杠和固定在机械支架上的步进电机或普通电机+编码器，实现直线运动；

测温装置负责测量铸坯的温度信号，测温装置采用雷泰生产的双色光纤测温仪，该测温仪的测温镜头置入吹气套管中，吹气套管中吹压缩气体，既保证镜头与铸坯表面无水蒸气，又冷却镜头；镜头得到的铸坯表面温度光信号通过光纤进入到光电转换器中，将光信号转为电信号，通过信号电缆传入到PLC中；

电气运动控制部分控制电机的运动状况；电气运动控制系统包括：步进电机、电机驱动器、行程开关、运动控制器；

放置在PLC中的后处理软件系统功能是对测温信号进行后处理；位置信号通过计算得到，计算原理为：根据设定的速度、位置传感器的位置、以及位置传感器的信号信息计算出测温探头的位置，将位置信息与温度信号一一对应，根据测温得到数据在界面进行显示。

有益效果：该系统特点是能够准确测量铸坯整个宽面、角部、窄面的温度分布。 

目前的板坯角部横裂纹很多，横裂纹的产生与角部温度过低有直接关系，铸坯表面扫描测温系统能够测量得到角部温度，通过该温度，客户可以改变二冷水量和喷嘴喷射角度，从而提高角部温度，避免角裂的产生。 

铸坯表面的裂纹与铸坯表面的温度有直接的因果关系，但由于没有有效的检测手段，目前判断表面裂纹完全根据人员经验，人员的经验可靠性和有效性无法复制和移植。采用扫描测温仪提供的直接温度数据，就可以根据温度判断出铸坯表面是否存在温度不均与性的问题，帮助客户改善喷嘴布置，提高铸坯表面的温度均匀性。 

铸坯窄面鼓肚的缺陷是连铸坯经常遇到的问题，解决的方案完全通过参数的调试方法实现，有时可能参数调试的方向不对，反而加重了鼓肚。采用铸坯扫描测温得到的窄面温度信息，帮助客户指定合理的参数调节方案。 

附图说明

图1是本实用新型实施例中机械运动固定装置结构示意图。 

图2 是本使用新型实施例中实现测量窄面和宽面的结构示意图。 

具体实施方式

图1中标记的说明：链轮与链条1，支架2， 运动小车3，吹气套管4。 

图2中标记的说明：红外测温探头5，铸坯6。 

参见图1。一种铸坯表面扫描测温系统，包括四部分：机械运动固定装置、电气运动控制部分、测温装置、后处理软件； 

机械运动固定装置主要负责固定移动测温探头，保证测温探头按照设计运动轨迹运动，将测温探头5固定在吹气套管4中，该吹起套管4固定在能够移动的运动小车3上，吹气套管与铸坯6内弧表面存在一个角度，该小车在整个机械装置的轨道往复运动，实现整个铸坯宽面、角部、窄面测温；移动小车依靠链条、链轮和固定在机械支架上的步进电机，实现直线运动；

吹气套管与铸坯内弧表面存在一个角度，当吹气套管移动到铸坯最外侧时，由于角度的存在，使得套管内的红外镜头能够感受到铸坯窄面的温度，当吹气套管移动时，就能够实现铸坯窄面、角部、内弧表面的连续测温；同时测量铸坯宽面和窄面的温度，在测量过程中由于铸坯的窄面和宽面的温度是同时测量得到的，因此在测量曲线的温度最低处，就是铸坯角部的准确温度。其方法是在吹气套管在接近铸坯时，将垂直的吹气套管改变成与铸坯夹角为45°弯管，在弯曲部分内放置测温探头。当吹气套管沿轨道往复运行时，将会测量到铸坯侧面和宽面的温度。如图2所示。

[0018，该测温仪的测温镜头置入吹气套管中，吹气套管中吹压缩气体，既保证镜头与铸坯表面无水蒸气，又冷却镜头；镜头得到的铸坯表面温度光信号通过光纤进入到光电转换器中，将光信号转为电信号，通过信号电缆传入到PLC中；

电气运动控制部分控制电机的运动状况；电气运动控制系统包括：步进电机、电机驱动器、行程开关、运动控制器。电气运动系统启动后，首先判断铸机状态，如果是开浇状态，运动控制器按照预定的加速曲线给电机驱动器加速信号，电机驱动器驱动电机加速运行；速度提高到设定速度后，运动控制器停止给加速信号，给电机驱动器匀速运动，运动到设定距离后，运动控制器给出减速信号，电机驱动器驱动电机减速，直至停止，然后运动控制器控制电机反向运转。如果电机在运行过程中，碰到行程开关，也会立即停止，然后反向运行。行程开关安装在机械结构的两端，起保护作用，防止运动小车运行超出设定范围。

放置在PLC中的后处理软件系统功能是对测温信号进行后处理；由于只能采集到温度信号，位置信号不能采集到，因此位置信号只能通过计算得到。计算原理为：根据设定的速度、位置传感器的位置、以及位置传感器的信号信息计算出测温探头的位置，将位置信息与温度信号一一对应，根据测温得到数据在界面进行显示。 

    [0020]机械固定装置中也可以不用链条传动方式，采用丝杠方案；电机也可以不用步进电机，采用普通电机+编码器实现。

铸坯扫描测温可提供翔实的铸坯表面温度的实测数据，包括整个铸坯内弧表面的温度信息、角部温度信息、铸坯窄面的温度信息，通过这些数据，帮助客户了解在浇钢过程中铸坯的温度变化，设定合理的二冷配水工艺。 

Claims (1)

1.一种铸坯表面扫描测温系统，包括四部分：机械运动固定装置、电气运动控制部分、测温装置；

机械运动固定装置主要负责固定移动测温探头，保证测温探头按照设计运动轨迹运动，将测温探头固定在一个吹气套管中，该吹起套管固定在能够移动的运动小车上，吹气套管与铸坯内弧表面存在一个角度，该小车在整个机械装置的轨道往复运动，实现整个铸坯宽面、角部、窄面测温；移动小车依靠链条、链轮或丝杠和固定在机械支架上的步进电机或普通电机+编码器，实现直线运动；

测温装置负责测量铸坯的温度信号，测温装置采用雷泰生产的双色光纤测温仪，该测温仪的测温镜头置入吹气套管中，吹气套管中吹压缩气体，既保证镜头与铸坯表面无水蒸气，又冷却镜头；镜头得到的铸坯表面温度光信号通过光纤进入到光电转换器中，将光信号转为电信号，通过信号电缆传入到PLC中；

电气运动控制部分控制电机的运动状况；电气运动控制系统包括：步进电机、电机驱动器、行程开关、运动控制器。

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