CN203944811U - 大方坯连铸坯凝固末端位置检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种大方坯连铸坯凝固末端位置检测装置，包括压力传感器和位移传感器，其中，压力传感器包括油缸上腔压力传感器和油缸下腔压力传感器，分别安装在拉矫机的顶端的油缸的上腔和下腔；位移传感器安装在油缸的顶端并通过油缸活塞的贯孔延伸至油缸内部与拉矫机的拉杆相连。利用本实用新型提供的大方坯连铸坯凝固末端位置检测装置，能够在线实时监测大方坯连铸坯的凝固末端位置，具有破坏性小、检测便捷、准确度高的特点。

Description

大方坯连铸坯凝固末端位置检测装置

技术领域

本实用新型涉及炼钢连铸技术领域，更为具体地，涉及一种大方坯连铸坯凝固末端位置检测装置。

背景技术

连铸的工艺流程主要包括：将装有钢水的钢包运至回转台，回转台转动钢包到浇铸位置后，将钢水注入中间包，中间包再将钢水分配到各流结晶器中，使铸坯在结晶器中形成凝固坯壳并迅速凝固结晶。其中，从结晶器中出来的铸坯内部还处于液态，形成长的液芯。在接下来的二冷区内，铸坯会受到二次冷却，凝固坯壳也会逐渐加厚，直至铸坯液芯全部凝固。整个过程中，连铸坯凝固末端的位置不仅是连铸设备设计与连铸工艺参数确定等前期设计阶段主要的依据之一，也是实际生产过程中作为连铸生产控制、铸坯内部组织结构和铸坯质量控制等方面的主要参数之一。尤其对于连铸坯凝固末端动态轻压下技术，准确检测连铸坯凝固末端位置具有十分重要的作用。

现有确定连铸坯凝固末端的方法有实验测定法和数学模型法。

其中，实验测定法包括射钉试验法、同位素示踪剂法、鼓肚测量法等，这些实验方法都是破坏性实验，只能在铸坯上截取数量较少的试样进行研究，并不适用于工业生产在线连续检测。

数学模型法是通过求解连铸非稳态传热方程来模拟连铸坯的凝固传热过程，预算凝固末端位置，这种方法是在铸坯传热过程进行假设的基础上得到的，具有很大的不确定性，仍然需要实验法校核模型计算结果。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型的目的是提供一种大方坯连铸坯凝固末端位置检测装置，采用这种检测装置能够在线实时的检测大方坯连铸坯凝固末端的位置，具有直接、准确的特点。

本实用新型提供的大方坯连铸坯凝固末端位置检测装置，包括压力传感器和位移传感器；其中，压力传感器包括油缸上腔压力传感器和油缸下腔压力传感器，分别安装在拉矫机顶端的油缸的上腔和下腔；位移传感器安装在油缸的顶端并通过活塞的贯孔延伸至油缸内部与拉矫机的拉杆相连。

此外，优选的结构是，位移传感器位于油缸外侧的部分安装有保护壳，并通氮气冷却。

此外，优选的结构是，在各个单流的每个单台拉矫机油缸上都安装位移传感器和压力传感器。

此外，优选的结构是，压力传感器和位移传感器通过电气元件和电气柜与计算机连接。

此外，优选的结构是，在压力传感器和位移传感器的所有接线上均设置有高温保护套。

从上面的技术方案可知，本实用新型的大方坯连铸坯凝固末端位置检测装置，能够在线实时检测连铸坯的凝固末端位置，不需进行破坏性实验，在线自动生成各工况压力变化曲线，操作方便，可靠性高。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本实用新型的更全面理解，本实用新型的其它目的及结果将更加易于理解。在附图中：

图1为根据本实用新型实施例的大方坯连铸坯凝固末端位置检测装置的结构示意图。

图2为根据本实用新型实施例的大方坯连铸坯凝固末端位置检测装置的压力变化曲线图。

其中的附图标记包括：拉矫机上辊1、保护壳2、拉杆3、油缸4、位移传感器5、油缸上腔压力传感器61、油缸下腔压力传感器62。

在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细描述。

通常的大方坯连铸生产线，由浇铸和出坯两大机组组成，其中涉及的主要设备有：钢包回转台、中间包、结晶器及其振动装置、扇形段(二冷区)、拉矫机、切割机、出坯锟道、引锭杆及存放台架等。生产过程中，从钢包至出坯的生产线也被称为铸流。此外，钢水通过长水口注入中间包，中间包再由水口将钢水分配到各单流结晶器中去，从结晶器出口的铸坯已经具有一定的坯壳厚度，经过扇形段内二冷区的二次冷却，坯壳厚度不断加厚，至拉矫机位置完成拉坯与矫直，再次期间坯壳厚度继续加厚直至完全凝固。本实用新型提供的大方坯连铸坯凝固末端位置检测装置就关联设置在各单流的拉矫机顶端的油缸上。

具体地，图1示出了根据本实用新型实施例的大方坯连铸坯凝固末端位置检测装置结构。

如图1所示，本实用新型提供的大方坯连铸坯凝固末端位置检测装置主要包括位移传感器5和压力传感器，其中压力传感器包括油缸上腔压力传感器61和油缸下腔压力传感器62，且在位移传感器的外部设置有保护壳2，并通氮气冷却。

具体地，油缸4的活塞中间有一个贯孔，位移传感器5安装在油缸4的顶端，且其中轴通过油缸活塞的贯孔穿过油缸活塞，延伸至拉矫机的内部与拉矫机的拉杆3相连接。在连铸生产线作业过程中，位移传感器5通过其中轴上的滑环，测量拉矫机上辊1在压下过程中的实际位移量。油缸上腔压力传感器61和油缸下腔压力传感器62分别安装在油缸4的上腔、下腔，能够测量计算得到油缸3上、下腔的压力差，从而获取大方坯连铸坯在各拉矫机轻压下过程中的压力变化值。

需要说明的是，大方坯连铸坯在生产过程中，连铸坯的物理性能会发生变化，完全凝固的连铸坯和带液芯的连铸坯具有不同的坯壳厚度，其弹性性能和力的传递也有很大差别。连铸坯在拉矫机的轻压下过程中，会产生变形，其对拉矫机所施反作用力也会在这个过程中发生变化，当大方坯连铸坯完全凝固时轻压下，其对拉矫机所施反作用力会发生突变，因此，获取单流所有拉矫机的在轻压下过程的受力变化情况，找出受力突变位置，即可判断出大方坯连铸坯凝固末端位置。

此外，由于大方坯连铸坯的坯壳比较厚，在该具体实施例中忽略钢水静压力的作用，通过实际的压下使得大方坯连铸坯的坯壳发生变形，并对拉矫机施加一个反作用力，通过测量其反作用力，进而判断大方坯连铸坯的凝固末端位置。

在实际生产过程中，拉矫机位置的铸坯温度在800-1000度之间，过高的温度会引起位移传感器5的读数漂移，在本实用新型的一个具体实施方式中，在位移传感器5位于油缸4外侧的部分设置保护壳2，并向保护壳2内通入氮气，起冷却的作用，以提高位移传感器的测量精度。

在本实用新型的另一个具体实施方式中，在各个单流的每台拉矫机油缸4上分别安装两个压力传感器(上腔和下腔)和一个位移传感器5，检测大方坯连铸坯在拉矫机压下过程的油缸压力变化值，即拉矫机压下过程的压力变化值；并对所得单流各位置的单台拉矫机压下过程的压力变化值进行分析对比，获取在大方坯单流不同位置压下时刻油缸3上、下腔的压力变化情况，获取压力时间变化曲线并进行分析，找到压力突变的位置，进而确定大方坯连铸坯凝固末端位置。

其中，单流上各台拉矫机上安装的位移传感器5和压力传感器的所有接线都采用高温保护套进行覆盖保护。此外，为了实时准确的对测量数据进行记录显示，将位移传感器5和压力传感器的接线，通过电气元件连接到电气柜上，再从电气柜连接到计算机，以便进行数据采集。

在本实用新型的一个具体实施方式中，大方坯连铸坯的断面规格为：390mm×510mm。

1、对单流的多个拉矫机进行编号，同时获取每台拉矫机上下辊中心线距离结晶器弯月面的距离，记录数据如表1所示：

表1

其中，结晶器弯月面相当于一个基准点，获取各拉矫机距离结晶器弯月面的距离之后，通过拉矫机压下定位大方坯连铸坯凝固末端位置，拉矫机上下辊中心线位置距离结晶器弯月面的长度是已知的，那么大方坯连铸坯凝固末端距离弯月面的长度也就可以推算。

2、根据本实用新型提供的大方坯连铸坯凝固末端位置检测装置，拉速设定为0.42m/min，并通过位移传感器将拉矫机压下量设定为1mm，在此情况下，通过压力传感器及数据采集系统，获取拉矫机压下过程中，油缸上腔压力值和油缸下腔压力值及大方坯连铸坯坯壳厚度等数据。整理采集的数据结果，如表2所示：

试验结果分析	机架1	机架2	机架3	机架4	机架5
						压下量	1mm	1mm	1mm	1mm	1mm
上腔压力KN	616.63	659.73	728.72	987.59	911.94
						下腔压力KN	346.51	337.70	334.10	571.64	372.24
压力差KN	270.12	322.03	394.62	415.95	539.70
						距离弯月面m	18.18	19.64	21.10	22.56	24.02
内外弧坯壳厚度mm	139.79	150.23	163.05	195.00	195.00
						左右侧坯壳厚度mm	174.26	192.55	215.55	255.00	255.00

表2

需要说明的是，在大方坯连铸的二级平台可以在线自动采集压下过程的压力变化值，并计入历史数据，方便对比使用，与此同时在连铸二级平台也设置有专用工具在线自动生成压力随位置的变化曲线以及坯壳厚度与压力关系曲线，有利于对测量数据的对比分析，进而判断处大方坯连铸坯凝固末端的位置。

3、对采集到的数据进行分析总结。

图2示出了根据本实用新型实施例的大方坯连铸坯凝固末端位置检测装置的压力变化曲线。

如图2所示，其中，横轴表述拉矫机的编号序列，左侧纵轴表示大方坯连铸坯的坯壳厚度mm，右侧纵轴表示油缸上腔、下腔的压力差值KN，曲线A表示拉矫机压下过程中的压力变化曲线，曲线B表示大方坯连铸坯的宽度方向坯壳厚度变化曲线，曲线C表示大方坯连铸坯厚度方向坯壳厚度变化曲线。可以看出，在机架1至机架4的拉矫机位置，大方坯连铸坯未完全凝固，存在液芯，压力值变化小，而在机架5的位置出现压力陡增，可以判断出在机架5的位置，大方坯连铸坯内部完全凝固。此外，此时的大方坯连铸坯的宽度方向坯壳厚度变化曲线B和大方坯连铸坯厚度方向坯壳厚度变化曲线C也趋于稳定，不再发生变化，连铸坯内部完全凝固，可判断大方坯连铸坯在距离结晶器弯月面约24.02m的位置完全凝固。

需要说明的是，在拉矫机速度发生突变时，大方坯连铸坯的传热情况也会发生改变，连铸坯凝固末端的位置也会改变，凝固末端位置处的压力也会产生变化，因此，也可根据拉速变化时，各拉矫机压下过程压力变化曲线进行分析，也可得出压力突变的地方，确定大方坯连铸坯凝固末端位置。

在上述具体实施方式中，各个单流的单台拉矫机油缸都安装位移传感器，上、下腔都安装压力传感器，以便更好的适应铸机产品大纲以及不同生产拉速的对应不同凝固末端位置的需求。

通过上述实施方式可以看出，本实用新型提供的大方坯连铸坯凝固末端位置检测装置，适用于工业生产在线连续检测，在线自动生成、记录检测数据，使用安装方便，可靠性高。

如上参照附图以示例的方式描述了根据本实用新型提出的大方坯连铸坯凝固末端位置检测装置。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本实用新型所提出的大方坯连铸坯凝固末端位置检测装置，还可以在不脱离本实用新型内容的基础上做出各种改进。因此，本实用新型的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

Claims (5)

1.一种大方坯连铸坯凝固末端位置检测装置，其特征在于，包括压力传感器和位移传感器；其中，

所述压力传感器包括油缸上腔压力传感器和油缸下腔压力传感器，分别安装在拉矫机顶端的油缸的上腔和下腔；

所述位移传感器安装在所述油缸的顶端并通过油缸活塞的贯孔延伸至所述油缸内部与所述拉矫机的拉杆相连。

2.如权利要求1所述的大方坯连铸坯凝固末端位置检测装置，其特征在于，所述位移传感器位于所述油缸外侧的部分安装有保护壳，并通氮气冷却。

3.如权利要求1所述的大方坯连铸坯凝固末端位置检测装置，其特征在于，在各个单流的每个单台拉矫机油缸上都安装所述位移传感器和所述压力传感器。

4.如权利要求1所述的大方坯连铸坯凝固末端位置检测装置，其特征在于，所述压力传感器和所述位移传感器通过电气元件和电气柜与计算机连接。

5.如权利要求1所述的大方坯连铸坯凝固末端位置检测装置，其特征在于，在所述压力传感器和位移传感器的所有接线上均设置有高温保护套。