一种确定翻钢机中钢坯定位的方法及装置与流程

1.本发明涉及高温非接触红外测温技术领域以及翻钢机自动控制领域，具体涉及一种确定翻钢机中钢坯定位的方法及装置。


背景技术：

2.在连铸生产过程中，钢坯需要被及时输送到指定位置进行冷却或进一步处理。此时需要翻钢机及时将钢坯从传送辊中以支架托举的方式翻起，为下一组钢坯进入翻钢机内腾出空间。然而，是否具备翻钢条件则需要确定翻钢机中钢坯的所处位置。为实现翻钢过程的自动化处理，即要确保连铸中的钢坯准确位置，又要保证检测设备在该高温、潮湿、热辐射等恶劣环境下持久、可靠的运行。目前大多数自动翻钢系统钢坯位置的检测采用限位开关、光栅的方式来确定的。在长时间的、频繁的工作中，限位开关、光栅等信号开关难以保证其运行的可靠性。特别是在高温且潮湿的环境下，这些信号开关偶尔会出现失灵现象，造成翻钢机的不可靠工作。当连铸钢坯拉速较快时，可能还会出现钢坯碰头、卡住，或者是钢坯长度大于翻钢机托轨长度等。一旦发生意外情况，就会停滞生产，扰乱现场工作节奏和作业安全，造成钢坯堵塞。既影响了生产计划，又浪费了生产材料和能源。
3.专利cn108787763a提出了一种多钢坯翻钢机构控制系统及多翻钢机构的翻钢控制方法，该方法基于主翻钢拔爪与最慢从翻钢拔爪间的位置偏差来控制主翻钢机构的翻转速度、位置偏差，控制各从翻钢拔爪与主翻钢拔爪的位置偏差在容许偏差范围内，以此实现钢坯翻钢机构各翻钢拨爪的同步操作。专利cn214349486u公开了钢坯输送链自动翻钢控制装置，该装置利用无线测距装置检测钢坯与传感器的距离，通过计算该距离确定钢坯是否具备翻钢条件。专利cn211034235u提出了一种钢坯自动翻钢装置，该装置通过光电开关确认翻钢条件，通过plc控制翻钢动作动力单元。
4.上述三个专利均提出了翻钢机的自动翻钢系统，降低工人的劳动强度，降低生产和维护的成本。但他们也都存在着自身的局限性，专利cn108787763a虽然对翻钢机的机械结构与其子设备联动进行细致的描述，然而钢坯位置的判定条件方面并没有详细描述。专利cn214349486u使用激光测距装置对钢坯进行轴向的测距，这种判定钢坯位置的方式存在弊端。首先，轴向测距无法感知钢坯长度，不能处理钢坯超长造成翻钢卡坯的情况。其次，激光测距在高温且有灰尘的环境下长时间工作，其横向安置的传感器容易被烟尘覆盖，从而出现错误判定，即使错误率极低，但万一发生误判还是会对生产造成一定的影响。专利cn211034235u中使用光电开关的检测方式也是如此。其描述的光电开关要安装在钢坯两侧。钢坯浇筑后至翻钢机中温度可达700~800℃，产生的热辐射与温度场同样可以使附近环境温度达到60~200℃，然而大多数电子设备工作的环境温度在-40~80℃。该专利从原理上叙述了其可行性，却完全没有提及现场温度与环境对电子设备的影响。
5.以上原因影响了这些专利使用的可靠性、实用性。并且在连铸生产过程中，有时需要直接将钢坯直接传送到轧钢车间。这时如果可以监测钢坯温度，保证其在一定温度范围内，就能够极大地提高生产效率，降低能源损耗。本发明判定钢坯定位、翻钢的同时还可以
测得钢坯的出钢温度。本发明详细描述了一套良好的冷却系统，以确保发明中涉及到的设备、模块等能够持续稳定运行。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种确定翻钢机中钢坯的定位方法及装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种确定翻钢机中钢坯的定位装置，包括入口测温探头、终点测温探头、数据线、逻辑运算单元、计算机、进气（水）源接口。测量钢坯温度其确定位置时，将测温探头固定在安装架上，探头的测温端开口对向测温目标。测温端开口距离被测钢坯的距离控制在0.2-10m内，并对准传送方向的中间线。连接数据线及逻辑运算单元。接通电源，视现场环境为入口测温探头和终点测温探头提供冷却水和洁净仪表气源。
8.优选的，所述逻辑控制单元，其功能包括显示、运算、计数、模式切换、信号输入（出）功能及逻辑处理等。
9.优选的，所述探头冷却组件，包括探头的冷却介质通道、信号转换的探头组件、用来扫灰以保持设备洁净干燥的静压管、测量的数据接口等。
10.优选的，所述该探头并非主动发射某种介质（光、声等），而是利用铸坯本身存在的特性进行检测。例如，该探头应用根据权利要求1方式接收被测物辐射出的能量确定该位置是否存在铸坯。
11.优选的，所述被动式定位探头、逻辑运算单元及显示设备、探头冷却组件、冷却循环与信号传输系统、上位机信息处理系统及其配套方案。
12.优选的，所述通过测量固定位置温度判断钢坯是否到达该位置的方法；通过固定位置探头信号逻辑判断翻钢条件的方法：当两定位探头均未检测到温度信号时，表示翻钢机此时无钢坯进入；接着翻钢机入口探头检测到温度信号，表示钢坯刚刚到达翻钢机入口且正在进入；接着两探头信号短暂丢失，钢坯正在进入到翻钢机中但未到达翻钢位置；接着终点处探头检测到温度信号，入口处信号保持丢失状态，此时钢坯到达指定位置，表示能够进行翻钢。
13.优选的，所述两个高温测温探头，该测温探头为多光谱测温探头7与探头11。一个安置在翻钢机传输轨道的入口端测温，一个安置在翻钢机传输轨道的终点处测温。为使其在高温环境下正常工作，接通冷却探头气源通道12、探头水源通道13。将上述两探头的测温镜头17对向被测钢坯9的表面，将上述探头的信号连接端口19与信号传输线连接。
14.优选的，所述两种信号传输线：标准信号输出线10和数据线5。探头采集到的温度信号通过标准信号输出线4，数据线主要进行信号数据的传输，并对探头提供电源。该传输线采用双层屏蔽保护管。内层保护管用于保护通讯线的作用，外层和内层保护管之间为高压冷却介质通道，同时内外层兼顾屏蔽抗干扰作用。
15.优选的，所述提供一个具有显示、运算、功能调整、信号输出功能的信号及逻辑处理的逻辑运算单元3；可以将该逻辑运算单元3连接至主控计算机1在电脑端接入系统检测状态及存储信息。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、该确定翻钢机中钢坯定位的方法及装置，利用红外测温方法确定钢坯位置，实现自动翻钢。监测钢坯在输送过程中出现卡坯、不到位、超长等特殊情况发生，并即时报警。本发明旨在生产过程中降低生产成本、提高工作效率、减轻工人高温环境下的劳动强度、避免意外情况发生；本发明所涉及冷却、干燥、洁净的特殊处理方式，能够保证装置在高温环境下可靠、稳定工作。
17.2、该确定翻钢机中钢坯定位的方法及装置，实现了钢坯生产中的自动翻钢作业，节省了人工成本、且对突然发生的意外情况可以及时报警。避免铸坯生产中钢坯碰头、传输辊卡坯、钢坯超长堵塞等现象的发生，监控并维持现场工作生产节奏。且设备可以承受长时间在高温、潮湿等恶劣的条件下稳定运行。
附图说明
18.图1为本发明确定翻钢机中钢坯定位的装置结构示意图；图2为本发明探头结构示意图；图3为本发明翻钢条件确认结构示意图。
19.图中序号说明：1.计算机 2.数据线 3.逻辑运算单元 4.进气、水源接口 5.终点测温探头信号线 6.钢坯终点阻隔板 7.终点测温探头 8.传送辊 9.铸坯 10.入口测温探头信号线 11.入口测温探头12.探头气源通道 13.探头水源通道 14.探头内层壳体 15.探头外层壳体 16静压管 17.探头测温端开口 18.探头冷却介质输入口 19.数据线连接端20.光电探头组件。
具体实施方式
20.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。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。
21.如图1、图2中所示，用于实现根据本发明的确定翻钢机中钢坯定位的装置包括：入口测温探头11、终点测温探头7、数据线5和10、逻辑运算单元3、计算机1、进气、水源接口4。测量钢坯温度其确定位置时，将测温探头7和11固定在安装架上，探头的测温端开口17对向测温目标9。测温端开口17距离被测钢坯9的距离控制在0.2-10m内，测温点尽量位于钢坯9俯视面中心。连接数据线，接通电源。接通进气、水源接口4为入口测温探头11和终点测温探头7提供冷却水和洁净仪表气源。
22.为实现上述方法，本发明的多光谱测温探头一端为测温端开口17，另一端为数据线连接端开口19。将所述探头7与11的测温端开口17对向被测钢坯9的表面，将所述探头的数据传输端接口19与数据线连接。在探头的内部有用于测温的光学透镜与光电探头组件20，在光电探头组件20的前端安装有用于保护该组件清洁的静压管16。气源通道12起到吹扫光路上的烟、雾及其它悬浮杂质的作用。在光电探头组件20的后端安装有用于连接数据线的传输端接口19。在探头外部壳体15与探头内部壳体14组件之间形成的探头水源通道13，构成冷却探头的循环水通道。使其可以在高温环境长期稳定工作。
23.为实现上述方法，本发明使用了这样的信号线5和信号线10：该线为复合金属套
管，内层管为数据传输线的保护管，数据线在内层管内穿过。外层管为总体保护管。在外层管与内层管之间形成一个夹层，用于冷却介质的循环。数据线的一端与探头连接，数据线的另一端与逻辑控制单元3连接。
24.为实现上述方法，本发明提出了这样的逻辑控制单元3：具有显示、运算、功能调整、标准信号输入输出功能的设备。该设备接收翻钢机入口与终点两处探头测得的温度信号，通过上述定位方法判断钢坯在翻钢机中的位置并显示输出。其状态信号与报警信号均可通过接口与计算机通讯。
25.为实现上述方法，测温探头必须严格要求安装位置，入口测温探头11的测温端镜头17，视现场情况通过调整角度对准到翻钢机的入口前端；终点测温探头7安装在翻钢机终点阻隔板6的前端，将镜头对准到钢坯所能到达的终点根部。
26.工作原理：将入口测温探头11与终点测温探头7的镜头照向被测铸坯表面。当高温铸坯经过测温探头时，探头接收感知铸坯表面光谱辐射的光强，这两种光信号经过多光谱测温探头的光电二极管转换成电信号，将感知的电信号换算成温度后进行如下逻辑运算：入口测温探头11与终点测温探头7均未测得温度信号，将此时翻钢机状态视为无钢坯进入。
27.入口测温探头11测得钢坯的温度信号，而终点测温探头7未测得温度信号，将此时翻钢机状态视为钢坯正常进入。逻辑控制单元3在此状态下进行定计时，若保持进入状态超过一定时间则视为翻钢机中存在卡坯现象。逻辑运算单元3输出警报信号。
28.入口测温探头11在钢坯正常进入状态下丢失存在的温度信号，终点测温探头7测得温度信号，将此时翻钢机状态视为钢坯正常到位，能够进行翻钢动作。逻辑运算单元3输出给翻钢机输出翻钢信号。
29.入口测温探头11在钢坯正常进入状态下存在钢坯的温度信号，同时终点测温探头7测得温度信号，此时说明该钢坯长度已经超过了翻钢机的最大长度，不可以进行翻钢动作。
30.逻辑运算单元3按照上述各部件之间配合运行与逻辑处理后，在其显示屏上将每路翻钢判定结果显示出来，且可以通过接口传输到上位机系统与铸坯系统的夹送辊、切割系统联动处理特殊情况。本发明实现了铸坯生产中的自动翻钢，节省了人工成本、且对突然发生的意外情况可以及时处理。避免铸坯生产中钢坯碰头、传输辊卡坯、钢坯超长堵塞等现象的发生，监控并维持现场工作生产节奏。且设备可以承受长时间在高温、潮湿等恶劣的条件下稳定运行。
31.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
32.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。