一種板坯連鑄機(jī)二冷區(qū)紅外測溫裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種板坯連鑄機(jī)二冷區(qū)紅外測溫裝置，其特征是在底座上由螺栓固定有角行程電子式執(zhí)行機(jī)構(gòu)，角行程電子式執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出軸連接萬向調(diào)節(jié)裝置，輸出軸與萬向調(diào)節(jié)裝置由萬向調(diào)節(jié)裝置連接套頂絲固定，萬向調(diào)節(jié)裝置上部固定有雙波長紅外輻射測溫儀，雙波長紅外輻射測溫儀的鏡頭處設(shè)有吹掃氣入口、機(jī)體上設(shè)有冷卻水入口和冷卻水出口，吹掃氣入口連接氣源。本實(shí)用新型采用雙波長測溫原理，被測物不需全部充滿測溫儀視場，在實(shí)際測量中鑄坯表面氧化鐵皮難以對測溫準(zhǔn)確性產(chǎn)生干擾。波長選擇為1 /0.95μm，該波段紅外線不會(huì)受到水汽吸收、遮擋影響。
【專利說明】一種板坯連鑄機(jī)二冷區(qū)紅外測溫裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及自動(dòng)化儀表測量【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及冶金板坯連鑄機(jī)二冷區(qū)紅外測溫裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]冶金行業(yè)煉鋼板坯連鑄工藝中二次冷卻決定了鑄坯在凝固過程中的冷卻效果和內(nèi)部凝固行為，是鑄坯內(nèi)部質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此在連鑄過程中，通過溫度在線實(shí)測監(jiān)控將鑄坯控制在最佳的熱狀態(tài)，對保證鑄坯質(zhì)量有非常重要的意義。
[0003]板坯連鑄表面測溫難度在于:鑄坯處于連續(xù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，要求測溫儀動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間要快；由于連鑄鑄坯表面附有氧化鐵皮、水膜、空間有水蒸汽很難準(zhǔn)確測量。
[0004]發(fā)明專利申請?zhí)?00810115200.6《一種測量連鑄坯表面溫度裝置及其測量方法》公開的是采用熱電偶進(jìn)行接觸測溫的方法，其采用多只熱電偶組成環(huán)形測溫儀安裝于連鑄機(jī)支承輥上，由于熱電偶測量滯后時(shí)間較長，且其難以解決氧化鐵皮對測溫準(zhǔn)確性的影響，冷卻水噴射至電偶頭部是也會(huì)造成較大測量誤差。專利號201010195538.4《連鑄機(jī)二冷區(qū)高溫鑄坯攝像測溫系統(tǒng)及測溫方法》采用CCD陣列彩色攝像機(jī)進(jìn)行二維圖像處理，得到最終鑄坯溫度。該系統(tǒng)長期應(yīng)用于連鑄機(jī)二冷區(qū)高溫、高水蒸汽環(huán)境中容易損壞，且其測量鑄坯寬度有限，難以適應(yīng)連鑄機(jī)隨時(shí)變換鑄坯寬度的生產(chǎn)實(shí)際條件。
[0005]除此之外，國內(nèi)外仍采用輻射高溫計(jì)測量，以避免水蒸汽影響，采用峰值檢測器測量最高溫度以避免氧化鐵皮影響，或采用機(jī)械裝置刮去氧化鐵皮的方式。近年來更多的使用帶吹掃的水冷光導(dǎo)纖維靠近鑄坯，以避免水蒸汽的影響。另外采用CCDD陣列光電元件作為傳感器的溫度分布紅外高溫計(jì)測量鑄坯橫向表面溫度。但這兩種測溫方式在實(shí)際應(yīng)用中主要存在以下問題:
[0006]1、采用單探頭紅外輻射高溫計(jì)只能測得板坯表面單一測溫點(diǎn)位置的溫度變化，難以對板坯橫向表面溫度分布進(jìn)行全面檢測，因而無法對二冷區(qū)各段冷卻強(qiáng)度進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。
[0007]2、國內(nèi)外大多紅外輻射測溫儀或分布紅外高溫計(jì)均采用單波長測溫原理，為保證測量準(zhǔn)確性必須被測物全部充滿測溫儀視場，在實(shí)際測量中鑄坯表面氧化鐵皮的干擾影響難以克服，導(dǎo)致測量失準(zhǔn)。
[0008]3、紅外測溫儀紅外波長選擇不當(dāng)，將對二冷區(qū)大量的水蒸汽干擾影響難以克服，影響到測量準(zhǔn)確性超過5%FS以上。
[0009]4、由于鑄坯生產(chǎn)時(shí)高溫輻射，接近鑄坯面100mm內(nèi)的輻射高溫達(dá)到800°C左右，且測溫儀周邊環(huán)境有量水蒸汽，超過常規(guī)紅外測溫儀適用的環(huán)境溫度及濕度指標(biāo)，因此傳統(tǒng)的帶吹掃光纖探頭測量或其他紅外測溫方式均難以長期在該惡劣環(huán)境中運(yùn)行，其連續(xù)使用壽命一般僅為2年左右。
[0010]5、(XD陣列分布紅外高溫計(jì)可測量快讀一般為1000mm，對于100mm以上的寬鑄坯無法實(shí)現(xiàn)全橫向測量。實(shí)用新型內(nèi)容
[0011]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種可以在板坯連鑄機(jī)二冷區(qū)橫向多點(diǎn)掃描式測量鑄坯表面溫度的紅外掃描測溫裝置，能保證其在鑄坯表面有水膜、氧化鐵皮及空間有水蒸汽情況下的準(zhǔn)確測量。
[0012]為解決上述問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種板坯連鑄機(jī)二冷區(qū)紅外測溫裝置，其特征是在底座上由螺栓固定有角行程電子式執(zhí)行機(jī)構(gòu)，角行程電子式執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出軸連接萬向調(diào)節(jié)裝置，輸出軸與萬向調(diào)節(jié)裝置由萬向調(diào)節(jié)裝置連接套頂絲固定，萬向調(diào)節(jié)裝置上部固定有雙波長紅外輻射測溫儀，雙波長紅外輻射測溫儀的鏡頭處設(shè)有吹掃氣入口、機(jī)體上設(shè)有冷卻水入口和冷卻水出口，吹掃氣入口連接氣源。
[0013]所述述吹掃氣入口連接氣源為氮?dú)庠?，吹掃氮?dú)饬髁吭?-10L/h。
[0014]所述冷卻水入口(2)進(jìn)水壓力為0.4MPa。
[0015]所述角行程電子式執(zhí)行機(jī)構(gòu)(8)的信號線連接PLC控制器(15)，雙波長紅外輻射測溫儀(4 )的輸出端子連接PLC控制器(15 )。
[0016]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0017]1、本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)對二冷區(qū)鑄坯橫向表面溫度連續(xù)測量，為操作人員對二冷區(qū)各段冷卻強(qiáng)度進(jìn)行準(zhǔn)確判斷并進(jìn)行適時(shí)調(diào)整。
[0018]2、本實(shí)用新型紅外測溫儀采用雙波長測溫原理，被測物不需全部充滿測溫儀視場，在實(shí)際測量中鑄坯表面氧化鐵皮難以對測溫準(zhǔn)確性產(chǎn)生干擾。
[0019]3、本實(shí)用新型紅外測溫儀波長選擇為I /0.95 μ m，該波段紅外線不會(huì)受到水蒸汽吸收、遮擋影響。
[0020]4、本實(shí)用新型采用水冷加氣冷卻方式，測溫儀防護(hù)等級達(dá)到IP67，因此避免了在連鑄二冷區(qū)受到高溫輻射及水蒸汽侵蝕造成裝置損壞可能，與國內(nèi)現(xiàn)有測溫技術(shù)相比，連續(xù)使用壽命可延長至5-6年以上。
[0021]5、本實(shí)用新型不受坯面寬度限制，可對600-2000mm范圍內(nèi)任意寬度的連鑄板坯進(jìn)行測量，測量精度達(dá)到±1%FS。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1:板坯連鑄機(jī)二冷區(qū)紅外測溫裝置示意圖；
[0023]圖2:板坯連鑄機(jī)二冷區(qū)紅外測溫裝置電氣接線圖；
[0024]圖中:1-吹掃氣入口，2—冷卻水入口，3—冷卻水出口，4 一雙波長紅外輻射測溫儀，5—測溫儀信號及電源電纜，6—萬向調(diào)節(jié)裝置固定手柄，7—萬向調(diào)節(jié)裝置連接套頂絲，8—角行程電子式執(zhí)行機(jī)構(gòu)，9 一角行程電子式執(zhí)行機(jī)構(gòu)電源電纜，10—角行程電子式執(zhí)行機(jī)構(gòu)信號電纜，11一螺栓，12—底座13—角行程電子式執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出軸，14-萬向調(diào)節(jié)裝置，15- PLC控制器。

【具體實(shí)施方式】
[0025]如圖1，一種板坯連鑄機(jī)二冷區(qū)紅外測溫裝置，其特征是在底座12上由螺栓11固定有角行程電子式執(zhí)行機(jī)構(gòu)8，角行程電子式執(zhí)行機(jī)構(gòu)8的輸出軸13連接萬向調(diào)節(jié)裝置14，輸出軸13與萬向調(diào)節(jié)裝置14由萬向調(diào)節(jié)裝置連接套頂絲7固定，萬向調(diào)節(jié)裝置14上部固定有雙波長紅外輻射測溫儀4，雙波長紅外輻射測溫儀4的鏡頭處設(shè)有吹掃氣入口 1、機(jī)體上設(shè)有冷卻水入口 2和冷卻水出口 3，吹掃氣入口 I連接氣源。吹掃氣入口 I連接氣源為氮?dú)庠?，吹掃氮?dú)饬髁吭?-10L/h。冷卻水入口 2進(jìn)水壓力為0.4MPa。角行程電子式執(zhí)行機(jī)構(gòu)8的信號線連接PLC控制器15，雙波長紅外輻射測溫儀4的輸出端子連接PLC控制器15。
[0026]為防止雙波長紅外輻射測溫儀4因環(huán)境溫度過高損壞，雙波長紅外輻射測溫儀4采用循環(huán)水冷卻方式，壓力為0.4MPa凈水經(jīng)測溫儀的冷卻水入口 2 (連接螺紋為1/4NPT)接入，自冷卻水出口(連接螺紋為1/4NPT) 3排出。為保持測溫儀鏡頭清潔及降溫并且減少測量光路中水汽及其他煙塵干擾的影響，采用壓力為0.6MPa的氮?dú)庾詼y溫儀鏡頭吹掃氣入口 I接入，吹掃氮?dú)饬髁糠€(wěn)定在5-10L/h，防止整個(gè)測量光路煙塵、水汽等干擾因素影響，清潔的光程長度加長，減少干擾因素對紅外線光的吸收、散射，使鑄坯表面的紅外線輻射能幾乎無衰減的進(jìn)入測溫探頭。雙波長紅外輻射測溫儀4附有測溫儀信號及電源電纜5—根，用以提供測溫儀所需24V.DC電源及測溫儀測得的溫度輸出4-20mA.dc信號，其具體接線方式見附圖2所示。
[0027]雙波長紅外輻射測溫儀4底部安裝孔與萬向調(diào)節(jié)裝置14采用4條Φ8_六角螺栓連接緊固。需要調(diào)整測溫儀的測溫點(diǎn)位置時(shí)，可逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)萬向調(diào)節(jié)裝置固定手柄6后，通過目視雙波長紅外輻射測溫儀4上觀察鏡“十字”瞄準(zhǔn)具調(diào)整萬向調(diào)節(jié)裝置角度，瞄準(zhǔn)被測鑄坯表面后，順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)萬向調(diào)節(jié)裝置固定手柄6，鎖死萬向調(diào)節(jié)裝置14。
[0028]如圖1所示，角行程電子式執(zhí)行機(jī)構(gòu)8通過其方形的輸出軸13與萬向調(diào)節(jié)裝置14相連接，并通過萬向調(diào)節(jié)裝置連接套頂絲7將其固定。角行程電子式執(zhí)行機(jī)構(gòu)8通過接受來自PLC控制器15的電流控制信號，不斷變換旋轉(zhuǎn)角度，帶動(dòng)雙波長紅外輻射測溫儀4進(jìn)行鑄坯表面溫度的橫向測量。角行程電子式執(zhí)行機(jī)構(gòu)8分別接入角行程電子式執(zhí)行機(jī)構(gòu)電源電纜9 (KVV2*1.5mm2)和角行程電子式執(zhí)行機(jī)構(gòu)信號電纜10 (KVVP4*1.5mm2)各一根，用以提供執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需220VAC電源、4-20mA.DC控制信號及4_20mA.DC執(zhí)行器角度反饋信號。
[0029]如圖2所示，雙波長紅外輻射測溫儀4電氣接線方式為，由外部接入的24V.DC電源“+，分別接入測溫儀4上的A、B端子，測溫儀4測得的溫度以4-20mA.DC標(biāo)準(zhǔn)信號經(jīng)測溫儀4上的C ( + )、D (-)端子輸出至PLC控制器15顯示，測溫儀4還要求將“Shield”端子接地。
[0030]角行程電子式執(zhí)行機(jī)構(gòu)8電氣接線方式為，由PLC控制器15發(fā)出的角度旋轉(zhuǎn)4-20mA.DC控制信號分別接入執(zhí)行機(jī)構(gòu)A6 (_)、A7 ( + )端子。角行程電子式執(zhí)行機(jī)構(gòu)8實(shí)際旋轉(zhuǎn)角度以4-20mA.DC標(biāo)準(zhǔn)信號經(jīng)Al (-)、A2 ( + )端子送入PLC 15顯示。由外部接入的220V.AC電源接入角行程電子式執(zhí)行機(jī)構(gòu)8上的(L)、B2 (N)端子，提供角行程電子式執(zhí)行機(jī)8所需電源。
[0031]板坯連鑄機(jī)拉速一般為2-3m/min，隨著二冷區(qū)高溫鑄坯連續(xù)運(yùn)動(dòng)，由PLC控制器15根據(jù)接收連鑄控制PLC系統(tǒng)送出的坯面寬度發(fā)出控制二冷區(qū)紅外掃描測溫裝置動(dòng)作信號，角行程電子式執(zhí)行機(jī)構(gòu)8帶動(dòng)雙波長紅外輻射測溫儀4在水平方向進(jìn)行根據(jù)坯面寬度實(shí)際尺寸一定角度旋轉(zhuǎn)，以坯面寬度均分6點(diǎn)，每點(diǎn)測量停留時(shí)間為5秒，至第六點(diǎn)后返回第一點(diǎn)重復(fù)測溫，由此不斷循環(huán)進(jìn)行橫向連續(xù)測溫。
[0032] 雙波長紅外輻射測溫儀選用美國威廉姆遜公司生產(chǎn)的雙波長紅外測溫儀，型號為PR081-50-C-F0V10FT/50-D，量程為 700-1375°C，波長為 I /0.95 μ m，響應(yīng)時(shí)間為 10ms，測量精度為讀數(shù)的0.25%-0.5%，其紅外線波長選擇避開了水蒸汽及水膜對測溫儀準(zhǔn)確性的干擾影響，保證整機(jī)測量精度優(yōu)于±1%FS。角行程電子式執(zhí)行機(jī)構(gòu)型號為RXDZJ-100，動(dòng)作范圍0-90°，輸出力矩100N.M，基本誤差彡±1%FS，防護(hù)等級IP65，機(jī)構(gòu)重復(fù)性誤差0%。其通過接受PLC發(fā)出的4-20mA控制信號，根據(jù)鑄坯寬度不同驅(qū)動(dòng)雙波長紅外輻射測溫儀進(jìn)行0-90°角度旋轉(zhuǎn)，完成鑄坯橫向溫度測量。特點(diǎn)在于選擇高精度電子式執(zhí)行器便于進(jìn)行精確的旋轉(zhuǎn)角度控制，重復(fù)性好。同時(shí)工業(yè)用執(zhí)行機(jī)構(gòu)其防護(hù)等級IP65，防塵、防環(huán)境中水汽腐蝕性能較好，長期運(yùn)行可靠性較高，在0-90°旋轉(zhuǎn)角度內(nèi)滿足600-2000mm范圍不同鑄坯寬度的橫向測溫要求。萬向調(diào)節(jié)裝置連接紅外輻射測溫儀與角行程電子式執(zhí)行器，采用夾緊手柄固定，用于調(diào)整紅外測溫儀瞄準(zhǔn)角度，使其準(zhǔn)確瞄準(zhǔn)被測鑄坯表面。特點(diǎn)在于考慮到安裝位置及水平度偏差，方便紅外輻射測溫儀測溫點(diǎn)的精確調(diào)整。PLC控制器采用西門子S7-200，CPU 型號為 6ES7 214-1BD23-0XB0。PLC 同時(shí)附帶一塊 6ES7 235-0KD22-0XA8 模擬量輸入/輸出模板，其帶有4路輸入/I路輸出0~20mADC。PLC既能夠采集紅外測溫儀測量輸出(4-20mA.DC)溫度信號及角行程電子式執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際測量位置(4_20mA.DC)在操作站計(jì)算機(jī)上顯示，還可根據(jù)連鑄坯面寬度輸出(4-20mA.DC)控制角行程電子式執(zhí)行機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)角度及順序，完成對鑄坯表面溫度的連續(xù)橫向掃描測溫。
【權(quán)利要求】
1.一種板坯連鑄機(jī)二冷區(qū)紅外測溫裝置，其特征是在底座(12)上由螺栓(11)固定有角行程電子式執(zhí)行機(jī)構(gòu)(8)，角行程電子式執(zhí)行機(jī)構(gòu)(8)的輸出軸(13)連接萬向調(diào)節(jié)裝置(14)，輸出軸(13)與萬向調(diào)節(jié)裝置(14)由萬向調(diào)節(jié)裝置連接套頂絲(7)固定，萬向調(diào)節(jié)裝置(14)上部固定有雙波長紅外輻射測溫儀(4)，雙波長紅外輻射測溫儀(4)的鏡頭處設(shè)有吹掃氣入口(I)、機(jī)體上設(shè)有冷卻水入口(2)和冷卻水出口(3)，吹掃氣入口(I)連接氣源。
2.如權(quán)利要求1所述板坯連鑄機(jī)二冷區(qū)紅外測溫裝置，其特征是所述吹掃氣入口(I)連接氣源為氮?dú)庠?，吹掃氮?dú)饬髁吭?-10L/h。
3.如權(quán)利要求1所述板坯連鑄機(jī)二冷區(qū)紅外測溫裝置，其特征是所述冷卻水入口(2)進(jìn)水壓力為0.4MPa。
4.如權(quán)利要求1所述板坯連鑄機(jī)二冷區(qū)紅外測溫裝置，其特征是所述角行程電子式執(zhí)行機(jī)構(gòu)(8)的信號線連接PLC控制器(15)，雙波長紅外輻射測溫儀(4)的輸出端子連接PLC控制器(15)。
【文檔編號】B22D11/22GK204262308SQ201420676510
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月13日
【發(fā)明者】喬治, 陳友文, 王林, 杜鵬 申請人:甘肅酒鋼集團(tuán)宏興鋼鐵股份有限公司