專利名稱：電磁式下渣檢測控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金自動化領(lǐng)域，特別指一種包括鋼包下渣檢測、控制方式與成套系統(tǒng)的電磁式下渣檢測控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在連鑄生產(chǎn)過程中，鋼包的覆蓋渣可以起到防止鋼水氧化、保持大中包鋼水溫度的作用，但中間包渣層過厚則會污染鋼水、加快中間包耐材腐蝕、降低了鑄坯質(zhì)量、增加了生產(chǎn)成本。隨著鋼包長水口保護(hù)澆鑄方式的推廣，通過肉眼觀察或紅外攝像的方式已無法及時的阻止鋼包鋼渣泄露到中包中，只能通過觀看中間包翻渣或檢測鋼包重量這兩種方式控制鋼包的下渣量，但這兩種方式都存在不可解決的弊端觀看到中包翻渣將會使中間包渣層加厚，從而帶來夾渣，降低鋼水質(zhì)量，減少中間包使用壽命；而檢測鋼包重量更加不能確定是否下渣，不但影響鋼水質(zhì)量，還會降低鋼水的收得率，提高生產(chǎn)成本。因此，有效的鋼包下渣檢測技術(shù)對提高鑄坯質(zhì)量、提高鋼水收得率、降低生產(chǎn)成本有著極其重要的意義。目前存在幾種不同形式鋼包下渣檢測技術(shù)，例如基于電磁線圈傳感器的下渣檢測技術(shù)、基于加速度傳感器的振動式下渣檢測技術(shù)、基于水口外部的電磁下渣檢測技術(shù)等。 基于電磁線圈傳感器的下渣檢測是利用電磁感應(yīng)的原理檢測出鋼水中含渣量的百分?jǐn)?shù)。線圈安裝在鋼包滑動水口與鋼包底座之間，鋼水從線圈中心通過，從而直接測量鋼水中鋼渣的含量。因?yàn)槭褂昧穗姶鸥袘?yīng)的原理，使得該下渣檢測系統(tǒng)系統(tǒng)操作方便，每次使用只要拔插快速插頭就可以，不需要卸長水口 ；不易受環(huán)境影響，準(zhǔn)確性高；抗干擾能力強(qiáng)。但是由于電磁線圈是安裝在鋼包內(nèi)，因此每個鋼包都必須配備一個傳感器，成本較高，同時，傳感器跟隨鋼包進(jìn)精煉爐精煉，導(dǎo)致傳感器受高溫烘烤因此壽命較短，在鋼包不下線就得不到維護(hù)的情況下，使用得不到連續(xù)。振動測渣的原理是通過將加速度傳感器安裝在鋼包機(jī)械手上，檢測操作桿的振動變化，從而判斷鋼包下渣與否。由于傳感器不需要安裝在鋼包上，因此這種測渣方式安裝方便，使用壽命較與線圈式相比較長。但由于使用的環(huán)境較為惡劣，存在許多的干擾因素(如噪聲、上鋼包、滑動水口運(yùn)動、注流速度改變、氣體吸入、邊界條件、中間多樣性覆蓋層的厚度和黏度)改變引起的干擾信號遠(yuǎn)大于渣信號因此誤報率較高，可靠性較差?；陂L水口外部的電磁下渣檢測技術(shù)是利用電磁線圈產(chǎn)生電磁場，長水口中的鋼水及鋼渣通過這個電磁場將產(chǎn)生一個感應(yīng)電流，從而判斷長下渣與否。專利文件 JP54119336A及專利文件EP1486272A1所提到的方法和設(shè)備就是利用該原理實(shí)現(xiàn)的。專利文件JPMl 19336A利用了兩組電磁線圈在長水口的不同高度位置檢測，并且提供了一個獨(dú)立的水平驅(qū)動機(jī)構(gòu)使線圈能夠前后移動用于避免長時間高溫烘烤。然而，由于鋼包長水口隨著鋼包滑動水口動作而動作，獨(dú)立的水平驅(qū)動機(jī)構(gòu)將導(dǎo)致C型框架無法定位，并且由于兩組線圈不在同一水平面上，C型框架的結(jié)構(gòu)將十分龐大，在鋼包與中間包距離較短的情況下，將無法應(yīng)用。專利文件EP1486272A1利用了至少一個發(fā)送線圈和至少一個接收線圈產(chǎn)生電磁場，并且將發(fā)送線圈、接收線圈、裝到叉狀線圈架的兩個分支中，使發(fā)送線圈、接收線圈、鋼包長水口在同一條直線上，鋼包長水口位于兩個線圈之間，同時，叉狀
4線圈架通過桿狀連接部分固定在鋼包機(jī)械手的前端套管上，從而保證傳感器與長水口的相對位置不發(fā)生大的改變。然而，鋼包機(jī)械手在更換鋼包長水口時，鋼水有很大的幾率會泄漏出來，因?yàn)椴鏍罹€圈架固定在機(jī)械手上不能移動，所以鋼水將淋到到叉狀線圈上導(dǎo)致叉狀線圈架的損壞；此外，因?yàn)榘l(fā)送線圈和接收線圈豎直螺旋繞制，所以發(fā)送線圈、接收線圈和長水口必須在同一條直線上，這將導(dǎo)致維護(hù)安裝的不便。在以上兩個專利文件中，雖然都對傳感器進(jìn)行的冷卻，但由于中間包面積較大，周圍的輻射溫度也非常高，引入線圈的電纜得不到保護(hù)，特別是專利文件JPM119336A，在C型框架前后移動時，很可能會導(dǎo)致電纜下垂， 電纜直接浸入中間包鋼水中，導(dǎo)致電纜燒毀。在連鑄生產(chǎn)過程中，一般用到鋼包長水口機(jī)械手。鋼包長水口機(jī)械手的主要功能是將長水口安裝到鋼包滑動水口上以及更換長水口，以起到防止鋼水氧化、保持大中包鋼水溫度的作用。為了提高鑄坯質(zhì)量、提高鋼水收得率、降低生產(chǎn)成本，大多數(shù)連鑄生產(chǎn)線采用了鋼包下渣檢測技術(shù)，電磁懸掛式鋼包下渣檢測技術(shù)應(yīng)用較廣泛，此技術(shù)需將傳感器安裝在鋼包長水口機(jī)械手上，在需要檢測鋼包水口中鋼渣含量時，傳動機(jī)構(gòu)將傳感器送至鋼包長水口附近，在不需要檢測時，傳動機(jī)構(gòu)將傳感器拖回到遠(yuǎn)離鋼包長水口處。目前傳統(tǒng)的鋼包長水口機(jī)械手作用單一，且在伸縮管上沒有預(yù)留安裝傳感器傳動裝置的位置，結(jié)構(gòu)臃腫，操作困難?，F(xiàn)有的電磁型測渣傳感器一般由發(fā)送線圈和接收線圈組成。環(huán)形線圈傳感器是由兩組線螺旋繞制成環(huán)形堆疊在一起，外部由不銹鋼外殼封裝并安裝在鋼包底部，在檢測時， 鋼水和鋼渣從環(huán)形線圈的圓心處通過，達(dá)到檢測的目的。因?yàn)樵摲N傳感器安裝在鋼包底部， 每次更換需要將鋼包耐火材料層破壞，所以更換困難，使用成本較高。在水口外側(cè)檢測的傳感器也是由發(fā)送接收線圈組成，專利文件JPM119336A和專利文件EP1486272A1曾描述過這類傳感器。在專利文件JPM119336A中，提供了一種傳感器結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)使用了兩組發(fā)射接收線圈分別位于傳感器的兩個分支中，并且兩組線圈位于不同的水平面上，并通過獨(dú)立的傳動設(shè)備前后移動用于縮短傳感器在高溫區(qū)停留的時間，這種結(jié)構(gòu)可以接收不同截面的長水口中的鋼水信息。但是，由于兩組線圈不在同一水平面上導(dǎo)致結(jié)構(gòu)十分龐大，導(dǎo)致應(yīng)用十分困難；并且由于傳感器的來回移動，電纜容易下垂導(dǎo)致在中間包燒毀。在專利文件 EP1486272A1中，提供了另外一種傳感器結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)是將發(fā)送和接收線圈分別裝入外殼的兩個分支中，在檢測時需要將發(fā)送線圈、接收線圈、長水口處于一條直線上，使長水口位于發(fā)送、接收線圈之間，并且這種傳感器是固定在機(jī)械手前端套筒上。這種傳感器結(jié)構(gòu)簡單，使用限制性不大，但是由于線圈采用螺旋組裝繞制，必須讓兩個線圈和長水口處于同一直線上，這將導(dǎo)致安裝要求較高，如果發(fā)生機(jī)械變形，調(diào)整困難；并且傳感器是固定在機(jī)械， 長時間接受高溫烘烤，壽命也相對較短。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對背景技術(shù)中存在的缺點(diǎn)和問題加以改進(jìn)和創(chuàng)新，提供一種用戶友好、低維護(hù)成本、高性能、高準(zhǔn)確率、長壽命，能夠長時間連續(xù)使用的電磁式下渣檢測控制系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)方案是構(gòu)造一種包括設(shè)置在引導(dǎo)鋼包內(nèi)鋼水流入中間包內(nèi)的長水口處的執(zhí)行部分，和與執(zhí)行部分連接的檢測控制部分的下渣檢測控制系統(tǒng)，其中
5執(zhí)行部分由鋼包機(jī)械手和U型傳感器組成，其中鋼包機(jī)械手上設(shè)置傳動機(jī)構(gòu)；傳動機(jī)構(gòu)與U型傳感器連接，并帶動U型傳感器隨鋼包機(jī)械手向前置于長水口兩側(cè)進(jìn)行檢測，或者向后拖動U型傳感器遠(yuǎn)離長水口停止檢測；
所述的鋼包機(jī)械手一端通過水口拆裝套可上下活動的連接在鋼包底部，另一端通過座固定在基礎(chǔ)上，其中水口拆裝套通過叉頭連接一伸縮管，伸縮管外端套筒連接減速器和操作手柄，套筒還通過連接軸連接與其垂直的框座，框座與套筒之間設(shè)置有升降油缸，框座底端通過懸壁與座連接；
所述的U型傳感器包括對應(yīng)設(shè)置的外殼，分別設(shè)置在兩外殼內(nèi)的扁形傳感器線圈，及固定兩外殼和線圈的連接管及套管，其中連接管及套管內(nèi)設(shè)置連接扁形傳感器線圈和檢測控制部分的信號線，并輸送冷卻線圈和信號線的冷卻氣。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果
1、安裝、維護(hù)方便、使用率高。本發(fā)明U型傳感器是安裝在鋼包機(jī)械手上進(jìn)行檢測，無需對大包進(jìn)行改造，在安裝或維護(hù)時，只需將傳動機(jī)構(gòu)固定螺絲取下即可，即使是在澆鑄過程中，也能快速更換傳感器或傳動機(jī)構(gòu)等易損件，這種特性使使用率可以提升50%以上。2、維護(hù)成本低。由于U型傳感器的檢測是在鋼包長水口外，一臺連鑄機(jī)只需配備 1到2套傳感器，無需一個鋼包配置一個傳感器，極大的降低了維護(hù)成本。3、抗干擾能力強(qiáng)。本發(fā)明是電磁感應(yīng)原理的應(yīng)用，所以與振動原理的應(yīng)用相比，具有不受環(huán)境因素及工藝條件的影響，如噪聲、上大包、注流速度改變、氣體吸入、邊界條件、 中間多樣性覆蓋層的厚度和黏度改變等干擾信號的影響。4、克服了傳感器定位不準(zhǔn)確的問題。本發(fā)明中U型傳感器是通過U型傳感器設(shè)置在傳動機(jī)構(gòu)上，而傳動機(jī)構(gòu)是設(shè)置在鋼包機(jī)械手上，因?yàn)楫?dāng)鋼包滑動水口運(yùn)動時機(jī)械手會隨之運(yùn)動，所以U型傳感器與長水口的相對位置可將不會發(fā)生變化。5、避免了傳感器被鋼水淋到，保證了傳感器的壽命。在拆裝長水口時，由于鋼包滑動水口未能及時完全關(guān)閉，因此會產(chǎn)生鋼水泄漏飛濺的現(xiàn)象，因?yàn)楸景l(fā)明中U型傳感器設(shè)置在傳動機(jī)構(gòu)上，在拆裝長水口時，U型傳感器通過傳動機(jī)構(gòu)縮回到遠(yuǎn)離長水口的位置，所以可以避免傳感器被鋼水淋到。同時傳動機(jī)構(gòu)的存在，傳感器只需在需要檢測時送到長水口附近，其余大部分時間處于縮回狀態(tài)，因此避免了長時間在高溫區(qū)作業(yè)，也延長了傳感器的使用壽命。6、降低了使用要求，排除了環(huán)境限制。U型傳感器是由激勵和感應(yīng)線圈組成，兩組線圈分別繞制成扁裝，如橢圓形或長方形，這樣，線圈的高度將大幅度降低，長度將大幅延長。由于線圈高度的降低導(dǎo)致了傳感器的高度也得到降低，從而在鋼包和中包之間的距離較小時，U型傳感器也可以通過；由于線圈長度的大幅延伸，鋼包長水口只需在兩個線圈的包裹范圍內(nèi)，無需與激勵和感應(yīng)線圈的圓心成一條直線，因此，在定位的精度上降低了要求。本發(fā)明鋼包機(jī)械手的優(yōu)點(diǎn)和有益效果
1、安裝、維護(hù)方便。與傳統(tǒng)鋼包長水口機(jī)械手安裝、維護(hù)相比，本發(fā)明只多了設(shè)置于伸縮管內(nèi)的傳動機(jī)構(gòu)，安裝、維護(hù)方便，即使是在澆鑄過程中，也能快速更換傳感器或傳動機(jī)構(gòu)等易損件。2、維護(hù)成本低。傳動缸、傳動導(dǎo)向桿等零件都是標(biāo)準(zhǔn)件，易采購，維護(hù)成本低。
本發(fā)明U型傳感器的優(yōu)點(diǎn)和有益效果
使用了扁形線圈，可以使傳感器產(chǎn)生的磁場范圍在長度方向增大，鋼包長水口不必與激勵、感應(yīng)線圈處于通一條直線上，只需在兩個扁形線圈的范圍內(nèi)即可，從而解決了安裝需要高精度定位的問題。在長水口附近檢測存在飛濺的鋼水，飛濺的鋼水在傳感器外殼上過多的積留會導(dǎo)致檢測失效，導(dǎo)致傳感器報廢。由于U型傳感器每個傳感器外殼分為兩片部件，每片部件邊緣都有數(shù)個沉頭孔，在扁形線圈設(shè)置在傳感器外殼中后，使用螺絲和螺母或鉚釘密固定好，并在其上再貼一塊光滑的不粘鋼材料。這種工藝可以使飛濺的鋼水不會積留在傳感器外殼上，杜絕了因鋼水積留而導(dǎo)致傳感器報廢的問題。因?yàn)閭鲃訔U是一根長的空心管，與扁形線圈連接的信號線通過傳感器連接管設(shè)置在傳動桿之中，所以在傳感器前后移動時，信號線的彎曲部位將移到遠(yuǎn)離中間包的位置，從而避免了信號線由于彎曲掉到中包中的情況。同時由于冷卻扁形線圈的冷卻氣也是與信號線同一通道傳輸，因此，在冷卻扁形線圈的同時，信號線也得到了冷卻。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明鋼包機(jī)械手立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明U型傳感器分解結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明U型傳感器工作結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)放大圖。圖5是本發(fā)明傳動機(jī)構(gòu)與U型傳感器安裝結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本發(fā)明傳動機(jī)構(gòu)部分結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式由圖1至6可知，本發(fā)明包括設(shè)置在引導(dǎo)鋼包1內(nèi)鋼水流入中間包3內(nèi)的長水口 2處的執(zhí)行部分，和與執(zhí)行部分連接的檢測控制部分，其中
執(zhí)行部分由鋼包機(jī)械手4和U型傳感器5組成，其中鋼包機(jī)械手4上設(shè)置傳動機(jī)構(gòu)6 ； 傳動機(jī)構(gòu)6與U型傳感器5連接，并帶動U型傳感器5隨鋼包機(jī)械手4向前置于長水口 2 兩側(cè)進(jìn)行檢測，或者向后拖動U型傳感器5遠(yuǎn)離長水口 2停止檢測；
所述的鋼包機(jī)械手4 一端通過水口拆裝套41可上下活動的連接在鋼包1底部，另一端通過座48固定在基礎(chǔ)上，其中水口拆裝套41通過叉頭42連接一伸縮管43，伸縮管43外端套筒410連接減速器49和操作手柄40，套筒410還通過連接軸44連接與其垂直的框座 46，框座46與套筒410之間設(shè)置有升降油缸45，框座46底端通過懸壁47與座48連接；
所述的U型傳感器5包括對應(yīng)設(shè)置的外殼，分別設(shè)置在兩外殼內(nèi)的扁形傳感器線圈，及固定兩外殼和線圈的連接管及套管，其中連接管及套管內(nèi)設(shè)置連接扁形傳感器線圈和檢測控制部分的信號線，并輸送冷卻線圈和信號線的冷卻氣。本發(fā)明所述的檢測控制部分包括連接并驅(qū)動傳動機(jī)構(gòu)6的傳動控制模塊7，與傳動控制模塊7連接的環(huán)境信息采集模塊9，與環(huán)境信息采集模塊9連接的廠方DCS8，驅(qū)動并連接U型傳感器5的信號發(fā)生模塊10，和連接U型傳感器5的渣量信息采集模塊11，其中渣量信息采集模塊11將接收U型傳感器5的信號輸送至與其連接的渣量分析模塊12，渣量分析模塊12分別連接并傳輸信號至現(xiàn)場交互模塊14和現(xiàn)場控制模塊13，現(xiàn)場控制模塊13還連接報警和鋼包滑板控制系統(tǒng)15。所述的伸縮管43為圓形管，或者方形管，或者橢圓形管。 所述的U型傳感器5包括呈U型對應(yīng)設(shè)置的由蓋板51和底板510組成的外殼，分別設(shè)置在兩外殼內(nèi)的激勵線圈52和感應(yīng)線圈M，密封外殼并連接傳感器安裝底板57的傳感器腔座 56，連接在安裝底板57上的傳感器手柄59，和連接線圈與檢測控制部分的信號線53，其中傳感器手柄59與安裝底板57連接端兩側(cè)還分別設(shè)置有傳感器連接管58與安裝底板57固定。所述的傳感器連接管58和傳感器手柄59均為空心管，信號線53設(shè)置在管內(nèi)，冷卻氣通過傳感器連接管58和傳感器手柄59冷卻信號線53和線圈。所述的激勵線圈52和感應(yīng)線圈討均為扁形線圈，且對應(yīng)設(shè)置一組或者至少二組，對應(yīng)設(shè)置的激勵線圈52和感應(yīng)線圈 M的線圈匝數(shù)相等，或者誤差小于等于10%，兩線圈置于長水口 2兩側(cè)的距離為150-350mm。 所述的傳動機(jī)構(gòu)6設(shè)置在伸縮管43處并隨鋼包機(jī)械手4前后移動，包括由兩個支座61固定的傳動缸62，與傳動缸62的運(yùn)動部分63連接的傳動支架64，和設(shè)置在傳動支架64上的兩導(dǎo)向桿65，其中傳動支架64底部設(shè)置傳動桿68與U型傳感器5的傳感器手柄59連接， 傳動支架64連接處設(shè)置有直線運(yùn)動導(dǎo)向的直線軸承66，傳動桿68末端設(shè)置有一冷卻氣接口 69。所述的傳動機(jī)構(gòu)6通過兩支座61套裝于伸縮管43上，或者懸置于伸縮管43上。所述的傳動缸62為氣缸，或者液壓缸，或者電動缸，或者電液缸。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理
本發(fā)明包括環(huán)境信息采集模塊、信號發(fā)生模塊、U型測渣傳感器、傳動控制模塊、傳感器傳動機(jī)構(gòu)、渣量信息采集模塊、渣量分析模塊、現(xiàn)場交互模塊、現(xiàn)場控制模塊，傳動機(jī)構(gòu)設(shè)置在鋼包機(jī)械手上，傳動控制模塊通過電纜與傳動機(jī)構(gòu)連接，U型傳感器設(shè)置在傳動機(jī)構(gòu)上， 通過信號電纜連接到渣量信息采集模塊，信號電纜設(shè)置在傳動機(jī)構(gòu)的傳動桿中。本發(fā)明的執(zhí)行部分
U型傳感器由至少一個激勵線圈和至少一個感應(yīng)線圈組成，激勵線圈和感應(yīng)線圈繞制成扁裝，如長方形或橢圓形分別配置在傳感器的兩個腔體中，并使兩個線圈處于同一水平上，中心相對，在需要檢測時，U型傳感器通過傳感器傳動機(jī)構(gòu)送至鋼包長水口附近，使鋼包長水口位于兩組線圈之間，此時，U型傳感器將產(chǎn)生兩路感應(yīng)信號送至渣量信息采集模塊， 這兩路信號有兩個作用，一是檢測不同截面的含渣量，二是消除現(xiàn)場干擾，如振動，氣體吸入等。傳動機(jī)構(gòu)是一種水平傳動設(shè)備，包括傳動元件及傳動桿，它設(shè)置在鋼包機(jī)械手上，與鋼包機(jī)械手平行，傳動時，傳動桿沿機(jī)械手懸臂方向前后運(yùn)動，當(dāng)機(jī)械手因鋼包滑動水口動作移動時，傳動機(jī)構(gòu)將隨機(jī)械手移動而移動。U型傳感器設(shè)置在傳動機(jī)構(gòu)上，與傳動機(jī)構(gòu)的傳動桿連接，當(dāng)傳動機(jī)構(gòu)動作時，U型傳感器將隨傳動機(jī)構(gòu)移動而移動，因?yàn)閭鲃訖C(jī)構(gòu)可隨鋼包機(jī)械手移動而移動，所以與傳動桿連接的U型傳感器也同樣具備這一特性。在需要檢測時，傳動機(jī)構(gòu)將U型傳感器推送至鋼包長水口兩側(cè)，在不需要檢測時，傳動機(jī)構(gòu)將U型傳感器拖回到遠(yuǎn)離鋼包長水口處；與傳感器連接的信號電纜設(shè)置在傳動機(jī)構(gòu)的傳動桿中，使 U型傳感器在前后移動的過程中，電纜彎曲部位移到了機(jī)械手后端，避免了電纜掉入到中包鋼水中；U型傳感器所需冷卻氣通過傳動桿傳輸，在冷卻U型傳感器的同時，也冷卻信號電纜。本發(fā)明的檢測控制部分
環(huán)境信息采集模塊采集鋼包重量信號和鋼包滑動水口開關(guān)等信號。鋼包重量用來判斷是否送出U型傳感器，當(dāng)鋼包重量達(dá)到某一閥值時，環(huán)境信息采集模塊將通知傳動控制模塊，將U型傳感器送到鋼包水口處，并開始檢測。鋼包滑動水口開關(guān)信號的長短是計算含渣量的輔助值，鋼包滑動水口信號發(fā)生時間的長短決定了鋼包滑動水口的開度大小，在檢渣時，隨著鋼包滑動水口的動作，鋼包長水口的鋼流大小會發(fā)生與鋼包滑動水口動作幅度成一定比例關(guān)系的變化，如滑動水口關(guān)閉的動作時間越長，鋼流減小的幅度越大，環(huán)境信息采集模塊將鋼包滑動水口開關(guān)信號送至渣量分析模塊。信號發(fā)生模塊是U型傳感器的驅(qū)動模塊，當(dāng)U型傳感器需要工作時，提供不同強(qiáng)度的高頻電磁脈沖，高頻電磁脈沖通過U型傳感器線圈，轉(zhuǎn)化成磁場，當(dāng)鋼水或鋼渣通過這個磁場時，會在線圈上反饋回不同的信號。傳動控制模塊通過控制電纜與傳感器傳動機(jī)構(gòu)連接，用于驅(qū)動傳動機(jī)構(gòu)將U型傳感器送出或收回。渣量信息采集模塊的工作分為5個步驟第1步，接收U型傳感器所反饋的兩路脈沖信號；第2步，使用限幅平均濾波法對對采集的脈沖數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理；第3步，將處理后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成AD數(shù)值；第4步，將2路AD數(shù)值進(jìn)行算術(shù)合成后輸出。渣量分析模塊是將渣量信息采集模塊輸出的AD數(shù)值通過微分的方式進(jìn)行計算，得出鋼水中渣的含量，同時使用接收到的鋼包滑動水口開關(guān)時間計算出長水口中鋼流大小的比例因子，通過該比例因子與渣的含量進(jìn)行運(yùn)算，可得出鋼水中渣含量的百分比，并根據(jù)該百分比判斷是否卷渣或全渣報警， 并發(fā)送相應(yīng)的指令給現(xiàn)場控制模塊。在接收到渣量分析的指令后，現(xiàn)場控制模塊負(fù)責(zé)相應(yīng)指令的動作，通常情況下，動作分為兩種報警和自動關(guān)閉鋼包水口鋼包滑動水口?，F(xiàn)場交互模塊是通過接收環(huán)境信息采集模塊、信號采集模塊及渣量分析模塊的數(shù)據(jù)，提供給用戶一個友好的界面。本發(fā)明的工作原理
鋼水從鋼包1通過鋼包長水口 2流向中間包3，U型傳感器5通過與傳動機(jī)構(gòu)6的傳動桿連接設(shè)置在傳動機(jī)構(gòu)6上，同時傳動機(jī)構(gòu)6設(shè)置在鋼包機(jī)械手4上，與鋼包機(jī)械手4 平行，這樣，當(dāng)鋼包滑動水口作開關(guān)運(yùn)動時，U型傳感器5將會通過鋼包機(jī)械手4的運(yùn)動而運(yùn)動，從而與鋼包長水口 2的相對位置保持不變。U型傳感器5通過信號電纜與信號發(fā)生模塊10及渣量信息采集模塊11相連。傳動機(jī)構(gòu)6通過信號電纜與傳動控制模塊7相連，傳動控制模塊7與環(huán)境信息采集模塊9通過信號電纜連接，環(huán)境信息采集模塊9通過信號電纜連接廠方DCS 8，采集大包重量、大包滑板動作等信號。渣量分析模塊12通過 I2C總線或其他方式連接渣量信息采集模塊11。現(xiàn)場交互模塊14及現(xiàn)場控制模塊13通過信號電纜連接渣量分析模塊12，報警和鋼包滑板控制系統(tǒng)15通過信號電纜連接現(xiàn)場控制模塊13。圖4是本發(fā)明中傳感器及傳動機(jī)構(gòu)詳細(xì)安裝示意圖，包括U型傳感器5通過管密封連接器513密封連接到傳動桿68上。傳感器線圈被繞制成扁裝，如橢圓形或長方型或扁裝多邊形配置到U型傳感器5中。傳感器信號線53從中空的傳動桿68中通過，在傳動桿末端與傳感器信號電纜514連接，傳感器信號電纜514將傳感器信號連接信號發(fā)生模塊10 及渣量信息采集模塊11，傳動桿68與傳感器信號電纜514連接的這端是密封的。傳動桿 68與傳動機(jī)構(gòu)的移動接頭67連接，當(dāng)傳感器移動時，移動接頭67將拖動傳動桿68退出到鋼包機(jī)械手套筒410以外的位置，此次，由于傳感器信號線53在傳動桿內(nèi)，并且信號電纜在遠(yuǎn)離中包的位置彎曲，因此不會掉入中包鋼水中。在傳動桿68末端的側(cè)面有一個冷卻氣接口 69，冷卻氣從改接口接入并通往U型傳感器5。與圖1不同的是，在圖2中傳感器傳動機(jī)構(gòu)配置在鋼包機(jī)械手懸臂中，圖1是配置在懸臂外。
圖3是本發(fā)明U型傳感器示意圖，傳感器有兩個外殼腔體組成，一個或多個扁形激勵線圈52裝在傳感器的一個腔體中，一個或多個扁形感應(yīng)線圈M裝載傳感器的另一個腔體中，激勵線圈52和感應(yīng)線圈M中心對齊。在每個傳感器腔體后端與傳感器手柄59之間連接了一個彎形管即傳感器連接管58，用做信號線及冷卻氣體通道，傳感器手柄59末端與傳動機(jī)構(gòu)的傳動桿68密封連接。傳感器工作時，鋼包長水口 2處于激勵線圈52、感應(yīng)線圈 M之間，在兩線圈范圍內(nèi)即可。本發(fā)明開始工作時，與環(huán)境信息采集模塊9持續(xù)從廠方DCS8采集鋼包重量信號。 當(dāng)鋼包重量低于預(yù)先設(shè)定的閥值時，環(huán)境信息采集模塊9將發(fā)送“送傳感器”信號給傳動控制模塊7，傳動控制模塊7接收到該信號后，通過傳動機(jī)構(gòu)6將U型傳感器5送至鋼包長水口 2附近，同時信號發(fā)生模塊10向U型傳感器5發(fā)送高頻發(fā)生信號。渣量信息采集模塊11 持續(xù)采集U型傳感器5的反饋信號，處理后發(fā)送給渣量分析模塊12。與此同時，現(xiàn)場環(huán)境信息采集模塊9采集滑板開關(guān)信號及持續(xù)時間，并把這些數(shù)據(jù)換算成比例因子，例如滑板全開關(guān)時間為1秒，如果滑板關(guān)閉0. 1秒，比例因子為0. 9，如果反之為1. 1，比例因子數(shù)據(jù)同時也發(fā)送到渣量分析模塊12。渣量分析模塊12對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理換算成含渣量后，通過現(xiàn)場交互模塊14呈現(xiàn)給用戶，同時，當(dāng)渣量分析模塊12判斷出鋼包長水口 2內(nèi)渣量超過設(shè)定閥值時，判斷為下全渣，并通過場控制模塊13報警或關(guān)閉鋼包鋼包滑動水口， 同時通過傳動控制模塊7驅(qū)動傳動機(jī)構(gòu)6將U型傳感器5收回。本發(fā)明鋼包機(jī)械手的結(jié)構(gòu)及工作原理
本發(fā)明鋼包機(jī)械手主要由水口拆裝套、叉頭、伸縮管、連接軸、升降油缸、框座、懸臂、 座、減速器、操作手柄組成，其中伸縮管內(nèi)開槽并設(shè)置有傳動缸，傳動缸由兩個支座固定，傳動缸的運(yùn)動部分設(shè)置有傳動支架，傳動支架上設(shè)置有兩個導(dǎo)向桿和主傳動桿，傳動支架上設(shè)置有兩直線軸承給傳動缸運(yùn)動部分和主傳動桿做直線運(yùn)動導(dǎo)向。兩個支座設(shè)置在伸縮管，即內(nèi)裝鋼包機(jī)械手的伸縮管。主要由水口拆裝套41、叉頭42、伸縮管43、連接軸44、升降油缸45、框座46、懸臂 47、座48、減速器49、操作手柄40組成，在伸縮管43處設(shè)置有傳動機(jī)構(gòu)6 ；鋼包機(jī)械手的使用是當(dāng)需要檢測鋼包水口中鋼渣含量時，傳動機(jī)構(gòu)6將U型傳感器5送至鋼包長水口 2附近，當(dāng)不需要檢測時，傳動機(jī)構(gòu)6將U型傳感器5拖回到遠(yuǎn)離鋼包長水口 2處。本發(fā)明U型傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理
包括傳感器外殼、傳感器扁形線圈、傳感器腔座、安裝底板，底板套管、傳感器連接管等。傳感器外殼是一種不導(dǎo)磁材料做成的腔型外殼，用于固定傳感器扁形線圈和導(dǎo)流冷卻氣，在U型傳感器中有兩個傳感器外殼，位于傳感器底板末端，通過腔座連接。扁形線圈包括激勵線圈和感應(yīng)線圈，它們的外形是扁形，如拉長的橢圓形、長方形或其他拉長的多邊形，扁形線圈固定在傳感器外殼中，通過信號線連接到傳感器外部。扁形線圈的繞制包括首先將電磁線使用繞制模具繞成扁形線圈，如線圈的中間部位為長方形，兩端為半圓形，或者長方形，又或者為不規(guī)則的多邊形或橢圓形。在扁形線圈繞制成型后，使用包裹帶按螺旋狀綁緊。包裹帶綁好后，將線圈從繞制模具上脫模下來，使用綁繩固定包裹袋尾端，以防止松散。將綁好的線圈侵入到無極膠中高溫固化，并裝入傳感器外殼。一個U型傳感器中，至少包括一個激勵線圈和一個感應(yīng)線圈用于產(chǎn)生電磁場，其中激勵線圈和感應(yīng)線圈的匝數(shù)比為1 :1，匝數(shù)比誤差范圍不超過10%，例如，激勵線圈的匝數(shù)為100圈，則感應(yīng)線圈的匝數(shù)最少不少于90圈，最多不多于110圈。激勵線圈和感應(yīng)線圈之間的距離為150mm到300mm。傳感器腔座的作用是用于密封傳感器外殼及與傳感器底板連接，它設(shè)置在傳感器外殼的末端。安裝底板用于固定傳感器并使傳感器激勵感應(yīng)線圈處于合適的位置，他的末端可設(shè)置傳感器腔座，在一些特殊的應(yīng)用中，為了調(diào)整傳感器兩個線圈的距離，傳感器腔座的位置是可調(diào)的。傳感器手柄位于底板連接管中心位置，它是一根長的空心管，用于將傳感器設(shè)置在鋼包機(jī)械手上或其他安裝設(shè)備上。傳感器連接管是兩根細(xì)的空心管，一頭與傳感器腔座密封連接，另一頭與底板套管密封連接，與扁形線圈連接的信號線及傳感器冷卻氣是通過傳感器連接管及底板套管到密封的傳感器外殼中。包括激勵線圈52和感應(yīng)線圈M，兩個線圈均繞制成扁狀，分別配置在傳感器的兩組外殼中，兩個線圈的匝數(shù)比為1:1，誤差不超過10%，兩線圈之間的距離為150mm到350mm。 傳感器外殼由底板510和蓋板51構(gòu)成，扁形線圈將設(shè)置到底板510上，并將蓋板51與底板 510合攏，用于固定扁形線圈、密封傳感器外殼。蓋板與底板上均有多個沉頭孔511，蓋板與底板合攏后，通過鉚釘陽固定。傳感器腔座56配置在傳感器外殼末端，對傳感器外殼進(jìn)行密封。同時，兩個傳感器腔座56分別配置安裝底板57的兩端，用于使兩個傳感器線圈相對位置保持不變。傳感器連接管58兩端分別連接傳感器腔座56和傳感器手柄59，同時與扁形線圈連接的信號線53經(jīng)傳感器連接管58和傳感器手柄9穿出。傳感器手柄59末端除了用于穿線外，還用于通冷卻氣。本發(fā)明傳動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及工作原理
傳動機(jī)構(gòu)兩個支座與機(jī)械手伸縮管固定，傳動機(jī)構(gòu)將隨機(jī)械手移動而移動。傳動機(jī)構(gòu)上可以安裝檢測鋼包水口中鋼渣含量的傳感器。與傳感器連接的信號線設(shè)置在傳動桿中， 傳感器所需冷卻氣通過傳動桿傳輸，在冷卻傳感器的同時，也冷卻信號電纜。傳動機(jī)構(gòu)6中的傳動缸62為液壓缸，此液壓缸由兩個支座61固定，液壓缸的運(yùn)動部分63即活塞桿設(shè)置有傳動支架64，傳動支架上設(shè)置有傳動缸兩個導(dǎo)向桿65和傳動桿 68，傳動支架64上設(shè)置有兩個直線軸承66給運(yùn)動部分63即活塞桿和傳動桿68做直線運(yùn)動導(dǎo)向；兩個支座61設(shè)置在鋼包機(jī)械手的伸縮管43上，既可以內(nèi)裝于鋼包機(jī)械手的伸縮管 43上，也可以外裝于鋼包機(jī)械手的伸縮管43 ；傳動機(jī)構(gòu)6的兩個支座61與機(jī)械手伸縮管 43固定，這樣傳動機(jī)構(gòu)6將隨機(jī)械手移動而移動；傳動機(jī)構(gòu)6上可以安裝檢測鋼包水口中鋼渣含量的U型傳感器5 ；與U型傳感器5連接的信號線設(shè)置在傳動桿68中，傳感器所需冷卻氣通過傳動桿68傳輸，在冷卻傳感器的同時，也冷卻信號線。本發(fā)明所述的實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行的描述，并非對本發(fā)明構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計思想的前提下，本領(lǐng)域中工程技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍，本發(fā)明請求保護(hù)的技術(shù)內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求
1.一種電磁式下渣檢測控制系統(tǒng)，包括設(shè)置在引導(dǎo)鋼包(1)內(nèi)鋼水流入中間包(3)內(nèi)的長水口(2)處的執(zhí)行部分，和與執(zhí)行部分連接的檢測控制部分，其特征在于執(zhí)行部分由鋼包機(jī)械手(4)和U型傳感器(5)組成，其中鋼包機(jī)械手(4)上設(shè)置傳動機(jī)構(gòu)(6);傳動機(jī)構(gòu)(6)與U型傳感器(5)連接，并帶動U型傳感器(5)隨鋼包機(jī)械手(4)向前置于長水口(2)兩側(cè)進(jìn)行檢測，或者向后拖動U型傳感器(5)遠(yuǎn)離長水口(2)停止檢測；所述的鋼包機(jī)械手(4) 一端通過水口拆裝套(41)可上下活動的連接在鋼包(1)底部， 另一端通過座(48)固定在基礎(chǔ)上，其中水口拆裝套(41)通過叉頭(42)連接一伸縮管(43)， 伸縮管(43)外端套筒(410)連接減速器(49)和操作手柄(40)，套筒(410)還通過連接軸 (44)連接與其垂直的框座(46)，框座(46)與套筒(410)之間設(shè)置有升降油缸(45)，框座 (46)底端通過懸壁(47)與座(48)連接；所述的U型傳感器(5)包括對應(yīng)設(shè)置的外殼，分別設(shè)置在兩外殼內(nèi)的扁形傳感器線圈， 及固定兩外殼和線圈的連接管及套管，其中連接管及套管內(nèi)設(shè)置連接扁形傳感器線圈和檢測控制部分的信號線，并輸送冷卻線圈和信號線的冷卻氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁式下渣檢測控制系統(tǒng)，其特征在于所述的檢測控制部分包括連接并驅(qū)動傳動機(jī)構(gòu)(6)的傳動控制模塊(7)，與傳動控制模塊(7)連接的環(huán)境信息采集模塊(9)，與環(huán)境信息采集模塊(9)連接的廠方DCS (8)，驅(qū)動并連接U型傳感器(5)的信號發(fā)生模塊(10)，和連接U型傳感器(5)的渣量信息采集模塊(11)，其中渣量信息采集模塊(11)將接收U型傳感器(5 )的信號輸送至與其連接的渣量分析模塊(12 )，渣量分析模塊 (12)分別連接并傳輸信號至現(xiàn)場交互模塊(14)和現(xiàn)場控制模塊(13)，現(xiàn)場控制模塊(13) 還連接報警和鋼包滑板控制系統(tǒng)(15)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁式下渣檢測控制系統(tǒng)，其特征在于所述的伸縮管(43)為圓形管，或者方形管，或者橢圓形管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁式下渣檢測控制系統(tǒng)，其特征在于所述的U型傳感器 (5)包括呈U型對應(yīng)設(shè)置的由蓋板(51)和底板(510)組成的外殼，分別設(shè)置在兩外殼內(nèi)的激勵線圈(52 )和感應(yīng)線圈(54 )，密封外殼并連接傳感器安裝底板(57 )的傳感器腔座(56 )， 連接在安裝底板(57)上的傳感器手柄(59)，和連接線圈與檢測控制部分的信號線(53)，其中傳感器手柄(59 )與安裝底板(57 )連接端兩側(cè)還分別設(shè)置有傳感器連接管(58 )與安裝底板(57)固定。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電磁式下渣檢測控制系統(tǒng)，其特征在于所述的傳感器連接管 (58)和傳感器手柄(59)均為空心管，信號線(53)設(shè)置在管內(nèi)，冷卻氣通過傳感器連接管 (58)和傳感器手柄(59)冷卻信號線(53)和線圈。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電磁式下渣檢測控制系統(tǒng)，其特征在于所述的激勵線圈(52) 和感應(yīng)線圈(54)均為扁形線圈，且對應(yīng)設(shè)置一組或者至少二組，對應(yīng)設(shè)置的激勵線圈(52) 和感應(yīng)線圈(54)的線圈匝數(shù)相等，或者誤差小于等于10%，兩線圈置于長水口(2)兩側(cè)的距離為 150-;350mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁式下渣檢測控制系統(tǒng)，其特征在于所述的傳動機(jī)構(gòu)(6) 設(shè)置在伸縮管(43)處并隨鋼包機(jī)械手(4)前后移動，包括由兩個支座(61)固定的傳動缸 (62)，與傳動缸(62)的運(yùn)動部分(63)連接的傳動支架(64)，和設(shè)置在傳動支架(64)上的兩導(dǎo)向桿(65)，其中傳動支架(64)底部設(shè)置傳動桿(68)與U型傳感器(5)的傳感器手柄(59)連接，傳動支架(64 )連接處設(shè)置有直線運(yùn)動導(dǎo)向的直線軸承(66 )，傳動桿(68 )末端設(shè)置有一冷卻氣接口(69)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電磁式下渣檢測控制系統(tǒng)，其特征在于所述的傳動機(jī)構(gòu)(6) 通過兩支座(61)套裝于伸縮管(43)上，或者懸置于伸縮管(43)上。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電磁式下渣檢測控制系統(tǒng)，其特征在于所述的傳動缸(62)為氣缸，或者液壓缸，或者電動缸，或者電液缸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電磁式下渣檢測控制系統(tǒng)，包括設(shè)置在引導(dǎo)鋼包內(nèi)鋼水流入中間包內(nèi)的長水口處的執(zhí)行部分，和與執(zhí)行部分連接的檢測控制部分的下渣檢測控制系統(tǒng)，其中執(zhí)行部分由鋼包機(jī)械手和U型傳感器組成，其中鋼包機(jī)械手上設(shè)置傳動機(jī)構(gòu)；傳動機(jī)構(gòu)與U型傳感器連接，并帶動U型傳感器隨鋼包機(jī)械手向前置于長水口兩側(cè)進(jìn)行檢測，或者向后拖動U型傳感器遠(yuǎn)離長水口停止檢測。本發(fā)明安裝、維護(hù)方便、使用率高；維護(hù)成本低；抗干擾能力強(qiáng)；克服了傳感器定位不準(zhǔn)確的問題；避免了傳感器被鋼水淋到，保證了傳感器的壽命；降低了使用要求，排除了環(huán)境限制。
文檔編號G01N27/72GK102416455SQ20111041858
公開日2012年4月18日 申請日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者任志猛, 任金, 關(guān)斌, 張洪 申請人:湖南科美達(dá)電氣股份有限公司