CN111438339B - 用于铸机支撑导向段辊子转动的检测装置及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于铸机支撑导向段辊子转动的检测装置及其应用方法，在铸机的支撑导向段出口位置的被动辊端部轴承位置安装检测装置，根据转动检测信号的跟踪数据判断辊子与铸坯的紧贴情况，并通过对铸机浇钢过程中铸机开浇、正常浇注、引拔以及铸机浇注中因中间包更换操作停车等生产节点、及各种钢种、各种二冷模式、各种浇注速度信息，推断该位置的辊缝控制合理性、二冷工艺和操作控制的合理性、设备精度状态以及导致支撑导向段下耳轴的受力方向和受力程度。本发明为铸机设备的维修、连铸生产操作的规范和二冷工艺的合理性判断提供依据，也为铸坯质量缺陷提供预警。

Description

用于铸机支撑导向段辊子转动的检测装置及其应用方法

技术领域

本发明涉及连铸机机械与工艺控制领域，更具体地说，涉及一种用于铸机支撑导向段辊子转动的检测装置及其应用方法。

背景技术

当前国内外大部分连铸机都是立弯式板坯连铸机，这种连铸机是由结晶器、支撑导向段、扇形段连接起来的大型设备。该设备在生产过程中将钢水不断且稳定地注入下部带有引锭***的结晶器，通过结晶器铜板的冷却水使其形成一定厚度的坯壳后由引锭杆带动铸坯往下拉动，通过支撑导向段弯曲成一定的弧度半径，在弧形段的继续冷却，在矫直段又将一定弧形半径的铸坯矫直到水平并在后续的水平段内完成凝固，当引锭杆将铸坯拉出连铸机后进行脱锭、引锭杆回收，而铸坯则继续由驱动辊带动，在连铸机内不断冷却凝固、不断向下运行等一系列工艺流程。

其中，支撑导向段(简称支导段)的作用是支撑刚刚出结晶器下口、坯壳比较薄的铸坯经过一定的垂直距离后逐步弯曲到连铸机的曲率半径，同时通过支导段的二冷水、气，对铸坯进一步冷却，促进坯壳均匀增厚。支导段由一系列辊径相同或不同的辊子组成，不同铸机的设计，其设备固定方式和辊缝控制方式各不相同，例如有的国外钢铁企业采用设计以上部耳轴定位，下部耳轴导向，也有的国外钢铁企业采用以下部耳轴定位，上部耳轴导向。支撑导向段内各对辊子的辊缝设置也有所不同，当一台铸机生产同一厚度规格的铸坯时，其上下框架之间的辊缝是机械固定不变的，而当铸机生产不同规格厚度的铸坯时，支导段的上下辊子之间的辊缝控制是由蜗轮蜗杆控制调整或液压缸控制调整，在生产过程中，该区域的辊缝均不可变。由于该设备处于铸机工况环境最恶劣的区域，没有对该区域的相关情况进行跟踪的做法和手段，但由于支撑导向段不同的工艺辊缝设定和辊缝实际值(受辊子磨损、轴承间隙、连接松动等影响)，以及在实际生产过程中冷却强度、拉速等方面的影响，铸坯在支撑导向段内是否保持与辊子紧贴是一个未知数，当铸坯与支撑导向段辊面(内弧或外弧辊子)脱开时，首先说明这个位置的辊缝设定值不合理，其次，辊缝大于铸坯厚度的现象使铸坯更容易因残余应力释放而发生翘曲变形并导致角横裂等质量缺陷，再次，当铸坯长时间不接触辊面后，辊子单面受热，最终导致辊子异常堵转，当铸坯接触辊面后因为辊子不转造成铸坯划伤缺陷。另外，内外弧在异常低拉速状态、铸坯严重过冷时的受力状态出现异常，更容易导致支撑导向段定位或导向耳轴及耳轴座的受力变形，导致后续铸坯质量一连串的缺陷发生。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种用于铸机支撑导向段辊子转动的检测装置及其应用方法，以检测在浇注不同钢种、拉速和二冷条件下，铸坯通过该区域时，该区域铸机内外弧的辊子转动情况，以确定异常情况下铸坯变形应力释放方向和铸机设备使用周期内，铸坯应力释放空间的变化，并与铸机大数据平台关联，以确定各种条件下铸坯角横裂和侧面裂纹产生的条件。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，一种用于铸机支撑导向段辊子转动的检测装置，包括：铸机的支撑导向段出口位置的辊子，以及用以固定安装辊子的辊子轴承座，还包括：检测参照物、转速传感器和铸机浇注信息数据库平台；

所述检测参照物设于所述支撑导向段出口位置的辊子端部，随所述辊子一同转动；

所述转速传感器通过支架设于所述辊子轴承座上，用以接受所述检测参照物的转动信号，并将信号输入至所述铸机浇注信息数据库平台；

所述铸机浇注信息数据库平台用以进行比对运算，及综合判断数据是否异常。

所述检测参照物为齿轮式目标盘，并通过固定螺栓连于所述辊子端部的轴承位置上。

所述支架，包括：固定支架和安装支架，所述固定支架连于所述辊子轴承座上，所述安装支架通过固定螺栓连于所述固定支架上，所述转速传感器设于所述安装支架上，并通过夹紧螺栓定位。

还包括：冷却水套，所述齿轮式目标盘套装于所述冷却水套上，并通过固定螺栓连于所述辊子端部的轴承位置上。

还包括：机侧信号采集器、计算机，所述转速传感器通过输出导线与所述机侧信号采集器相连，所述机侧信号采集器与所述计算机相连，所述计算机与所述铸机浇注信息数据库平台相连。

另一方面，一种用于铸机支撑导向段辊子转动的检测应用方法，包括以下处理流程：

1)将齿轮式目标盘安装在支撑导向段出口位置的辊子端部的轴承位置上，将转速传感器安装在辊子轴承座上；

2)齿轮式目标盘随辊子一起转动，转速传感器开始接受到信号并通过输出导线将信号传输到机侧信号采集器中；

3)辊子的转动信息被收集到机侧信号采集器后通过无线信号发送至计算机，计算机在对信号进行调制后将信号输入铸机浇注信息数据库平台；

4)铸机浇注信息数据库平台通过应用软件对辊子转动信息、铸机设备运行状态和运行参数之间进行对比运算；

5)铸机浇注信息数据库平台将步骤4)中运算结果，并根据数据判断逻辑进行综合判断后，相关异常信息被保存，并通过用户终端进行报警提示。

所述步骤4)中铸机设备运行状态，包括：浇注状态和引拔模式。

若所述铸机设备处于浇注状态时，判断拉速是否大于0，浇注长度是否大于结晶器弯月面到支撑导向段出口辊子的中心线距离；

若所述铸机设备处于引拔模式时，判断拉速是否大于0，引拔长度是否大于结晶器弯月面到支撑导向段出口辊子的中心线距离。

所述铸机设备处于浇注状态或引拔模式时判断均为是，则判断支撑导向段出口位置上辊的转动速度V1、下辊的转动速度V2是否符合铸坯移动的线速度V：

V＝V1*D1*π±V1*a

V＝V2*D2*π±V2*a

上式中，a为设定允许偏差比例，在1％～5％之间，D1为上辊的直径，D2为下辊的直径；

若上辊的转动速度、下辊的转动速度的计算值小于目标值，则表示该辊子转动不良。

所述步骤5)中数据判断逻辑为：根据上、下辊在一定时间段内的转动情况，判断辊子不转或持续转动慢或周期性转动异常情况、上下辊之间的转动偏差情况，并根据当时铸机的二冷模式、支撑导向段以上二冷区域的实际二冷水流量、阀门控制开度、铸机拉速判断辊子异常、铸坯没有碰到上辊、铸坯没有碰到下辊，并进一步判断支撑导向段出口辊缝异常，辊子转动不良或损坏，在此基础上再根据铸机浇注信息数据库平台的铸机辊缝检测、对弧检测和扇形段辊缝运行实绩数据判断支撑导向段下耳轴受力方向，并以此为依据提出铸机的对弧精度、修改支撑导向段的辊缝控制工艺值、修改二冷水内外弧配比、规范操作工引拔操作控制工艺操作调整。

在上述的技术方案中，本发明所提供的一种用于铸机支撑导向段辊子转动的检测装置及其应用方法，根据连铸常见的设备缺陷和铸坯质量缺陷问题的跟踪分析结果，利用分节辊转动检测信息和铸机状态跟踪信息综合判断的方法，能有效判断支撑导向段出口辊缝、铸机机头区域二冷水控制效果、设备受力方向、支撑导向段与扇形段接弧状态等异常问题，为铸机设备的维修、连铸生产操作的规范和二冷工艺的合理性判断提供依据，也为铸坯质量缺陷提供预警。

附图说明

图1是本发明检测装置的结构示意图；

图2是本发明检测装置的安装示意图；

图3是本发明检测应用方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

结合图1至图2所示，本发明所提供的一种用于铸机支撑导向段辊子转动的检测装置，包括：铸机的支撑导向段出口位置的辊子1，以及用以固定安装辊子1的辊子轴承座2，上述为现有技术部分，在此就不再赘述。与现有技术不同的是，还包括：检测参照物3、转速传感器4和铸机浇注信息数据库平台。其中，所述检测参照物3选用齿轮式目标盘。

在支撑导向段出口位置的一对辊子1(上辊和下辊)的一侧分别安装本发明检测装置，所述齿轮式目标盘3套装于所述冷却水套5上，并通过固定螺栓6连于所述辊子1端部的轴承位置上，在所述辊子轴承座2上安装固定支架7，并用固定螺栓8固定安装支架9，在安装支架9中装入转动传感器4，并用夹紧螺栓10定位。在铸机浇注过程中，辊子1受铸坯鼓肚力的作用力支撑并向下运动时，辊子1开始转动，辊子1端部固定的齿轮式目标盘3随辊子1一起转动，安装在辊子轴承座2上的转动传感器4开始接受到信号并通过输出导线11传输到机侧信号采集器中，辊子1的转动信息被收集到机侧信号采集器后通过无线信号发送给远程计算机，在对信号进行调制后将信号输入铸机浇注信息数据库平台，根据数据判断逻辑进行综合判断后，相关异常信息被***保存，并通过用户终端进行报警提示。

板坯连铸机的支撑导向段是铸机所有扇形段设备中单次上线使用寿命最低的主体设备之一，在实际生产和质量控制过程中，该区域时铸坯划伤、角横裂等质量缺陷的高发区域，其中结晶器周边的问题相对比较直观，且存在较多的检测、跟踪手段，但支撑导向段与1#扇形段接口位置到目前没有切实可靠的检测、跟踪手段。

理论上，浇注过程中支撑导向段内的所有被动辊都应该与带有液芯的铸坯鼓肚力紧贴，并靠铸坯不断地向下移动带动被动辊的转动，如果浇注过程中支撑导向段的某个辊子不转动有两种可能：一是辊子轴承损坏、堵转，导致铸坯出现划伤；二是由于该区域的辊缝出现异常变化或铸坯厚度比辊缝小，导致铸坯没有贴紧辊子出现不转的现象。而且对于支撑导向段，其出口位置的辊子因为与1#扇形段的接弧和辊缝差问题是最容易出现这种现象的。

本发明在铸机的支撑导向段出口位置的被动辊端部轴承位置安装检测装置，根据转动检测信号的跟踪数据判断辊子与铸坯的紧贴情况，并通过对铸机浇钢过程中铸机开浇、正常浇注、引拔以及铸机浇注中因中间包更换操作停车等生产节点、及各种钢种、各种二冷模式、各种浇注速度信息，推断该位置的辊缝控制合理性、二冷工艺和操作控制的合理性、设备精度状态以及导致支撑导向段下耳轴的受力方向和受力程度。结合铸坯的实际质量缺陷与支撑导向段出口辊子转动情况制定铸坯角横裂、侧面横裂、三角区裂纹等质量风险控制预警和铸坯划伤提示。

结合图3所示，本发明还提供了一种用于铸机支撑导向段辊子转动的检测应用方法，包括以下处理流程：

1)将齿轮式目标盘安装在支撑导向段出口位置的辊子1端部的轴承位置上，将转速传感器4安装在辊子轴承座2上；

2)齿轮式目标盘随辊子1一起转动，转速传感器4开始接受到信号并通过输出导线11将信号传输到机侧信号采集器中；

3)辊子1的转动信息被收集到机侧信号采集器后通过无线信号发送至远程计算机，计算机在对信号进行调制后将信号输入铸机浇注信息数据库平台；

4)铸机浇注信息数据库平台通过应用软件对辊子转动信息、铸机设备运行状态和运行参数之间进行对比运算；

5)铸机浇注信息数据库平台将步骤4)中运算结果，并根据数据判断逻辑进行综合判断后，相关异常信息被保存，并通过用户终端进行报警提示。

较佳的，所述步骤4)中铸机设备运行状态，包括：浇注状态和引拔模式。

较佳的，若所述铸机设备处于浇注状态时，判断拉速是否大于0，浇注长度是否大于结晶器弯月面到支撑导向段出口辊子的中心线距离L。

较佳的，若所述铸机设备处于引拔模式时，判断拉速是否大于0，引拔长度是否大于结晶器弯月面到支撑导向段出口辊子的中心线距离L。

较佳的，所述铸机设备处于浇注状态或引拔模式时判断均为是，则判断支撑导向段出口位置上辊的转动速度V1、下辊的转动速度V2是否符合铸坯移动的线速度V：

V＝V1*D1*π±V1*a

V＝V2*D2*π±V2*a

上式中，a为设定允许偏差比例，在1％～5％之间，D1为上辊的直径，D2为下辊的直径；

较佳的，若上辊的转动速度、下辊的转动速度的计算值小于目标值，则表示该辊子转动不良。

较佳的，所述步骤5)中数据判断逻辑为：根据上、下辊在一定时间段T(一般在5～10分钟)内的转动情况，判断辊子不转或持续转动慢或周期性转动异常情况、上下辊之间的转动偏差情况，并根据当时铸机的二冷模式、支撑导向段以上二冷区域的实际二冷水流量、阀门控制开度、铸机拉速等判断辊子(轴承)异常、铸坯没有碰到上辊、铸坯没有碰到下辊，并进一步判断支撑导向段出口辊缝异常(角横裂风险、三角区裂纹风险)，辊子转动不良或损坏(铸坯划伤风险)，在此基础上再根据铸机浇注信息数据库平台的铸机辊缝检测、对弧检测和1#扇形段辊缝运行实绩数据判断支撑导向段下耳轴受力方向，并以此为依据提出铸机的对弧精度、修改支撑导向段的辊缝控制工艺值、修改二冷水内外弧配比、规范操作工引拔操作控制等工艺操作调整。

综上所述，板坯连铸机的支撑导向段是一个铸坯质量缺陷控制的黑匣子，支撑导向段出口位置辊子的转动情况集中反映了连铸各种生产过程中，特别是异常(如低拉速、引拔)过程中辊缝控制、二冷工艺、操作规范等问题对铸坯质量和铸机设备精度两个重要指标，本发明为分析铸机产品质量和设备精度管理提供了一个更合理、简洁在线检测手段，辊子转动检测设备和安装不难，具有非常广泛的应用和推广前景。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (6)

1.一种用于铸机支撑导向段辊子转动的检测装置，包括：铸机的支撑导向段出口位置的辊子，以及用以固定安装辊子的辊子轴承座，其特征在于，还包括：检测参照物、转速传感器和铸机浇注信息数据库平台；

所述检测参照物设于所述支撑导向段出口位置的辊子端部，随所述辊子一同转动；

所述转速传感器通过支架设于所述辊子轴承座上，用以接受所述检测参照物的转动信号，并将信号输入至所述铸机浇注信息数据库平台；

所述铸机浇注信息数据库平台用以进行比对运算，及综合判断数据是否异常，

所述检测参照物为齿轮式目标盘，并通过固定螺栓连于所述辊子端部的轴承位置上,

所述支架，包括：固定支架和安装支架，所述固定支架连于所述辊子轴承座上，所述安装支架通过固定螺栓连于所述固定支架上，所述转速传感器设于所述安装支架上，并通过夹紧螺栓定位，

还包括：机侧信号采集器、计算机，所述转速传感器通过输出导线与所述机侧信号采集器相连，所述机侧信号采集器与所述计算机相连，所述计算机与所述铸机浇注信息数据库平台相连，

辊子的转动信息被收集到机侧信号采集器后通过无线信号发送至计算机，计算机在对信号进行调制后将信号输入铸机浇注信息数据库平台；

铸机浇注信息数据库平台通过应用软件对辊子转动信息、铸机设备运行状态和运行参数之间进行对比运算；

铸机浇注信息数据库平台将对比运算结果，并根据数据判断逻辑进行综合判断后，相关异常信息被保存，并通过用户终端进行报警提示。

2.如权利要求1所述的一种用于铸机支撑导向段辊子转动的检测装置，其特征在于，还包括：冷却水套，所述齿轮式目标盘套装于所述冷却水套上，并通过固定螺栓连于所述辊子端部的轴承位置上。

3.一种利用如权利要求1-2任一项所述的用于铸机支撑导向段辊子转动的检测装置的检测应用方法，其特征在于，包括以下处理流程：

1)将齿轮式目标盘安装在支撑导向段出口位置的辊子端部的轴承位置上，将转速传感器安装在辊子轴承座上；

2)齿轮式目标盘随辊子一起转动，转速传感器开始接受到信号并通过输出导线将信号传输到机侧信号采集器中；

3)辊子的转动信息被收集到机侧信号采集器后通过无线信号发送至计算机，计算机在对信号进行调制后将信号输入铸机浇注信息数据库平台；

4)铸机浇注信息数据库平台通过应用软件对辊子转动信息、铸机设备运行状态和运行参数之间进行对比运算；

5)铸机浇注信息数据库平台将步骤4)中运算结果，并根据数据判断逻辑进行综合判断后，相关异常信息被保存，并通过用户终端进行报警提示。

4.如权利要求3所述的检测应用方法，其特征在于：所述步骤4)中铸机设备运行状态，包括：浇注状态和引拔模式。

5.如权利要求4所述的检测应用方法，其特征在于：

若所述铸机设备处于浇注状态时，判断拉速是否大于0，浇注长度是否大于结晶器弯月面到支撑导向段出口辊子的中心线距离；

若所述铸机设备处于引拔模式时，判断拉速是否大于0，引拔长度是否大于结晶器弯月面到支撑导向段出口辊子的中心线距离。

6.如权利要求5所述的检测应用方法，其特征在于：所述铸机设备处于浇注状态或引拔模式时判断均为是，则判断支撑导向段出口位置上辊的转动速度V1、下辊的转动速度V2是否符合铸坯移动的线速度V：

V＝V1*D1*π±V1*a

V＝V2*D2*π±V2*a

上式中，a为设定允许偏差比例，在1％～5％之间，D1为上辊的直径，D2为下辊的直径；

若上辊的转动速度、下辊的转动速度的计算值小于目标值，则表示该辊子转动不良。

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