一種新型連鑄機(jī)用輥縫測(cè)量?jī)x

陳建峰，李平菊，丁 鋒，劉 江，何保衛(wèi)，田麗華

(1．中國(guó)重型機(jī)械研究院有限公司，陜西 西安 710032;2．西安泰富西瑪電機(jī)有限公司，陜西 西安 710016;3．西安計(jì)量技術(shù)研究院，陜西 西安 721400)

0 前言

連鑄機(jī)用輥縫儀是用來(lái)測(cè)量二冷段導(dǎo)輥輥縫值、輥列對(duì)弧精度、導(dǎo)輥旋轉(zhuǎn)等參數(shù)的專(zhuān)用儀器。所獲得的測(cè)量結(jié)果可供連鑄機(jī)維護(hù)人員使用，及時(shí)維修參數(shù)超標(biāo)的輥列，同時(shí)可用于分析造成鑄坯質(zhì)量降低，鑄坯拉漏，鑄坯產(chǎn)生表面缺陷、裂紋或中心疏松的原因，以達(dá)到優(yōu)化鑄機(jī)參數(shù)的目的。目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的整體式輥縫儀重約1.5 t，測(cè)量工作須在停產(chǎn)檢修期間進(jìn)行，用輥縫儀更換引錠鏈端部的引錠頭，測(cè)試完成后再將輥縫儀卸下，將引錠頭恢復(fù)原位準(zhǔn)備生產(chǎn)，檢測(cè)過(guò)程需要多名工人協(xié)同完成，勞動(dòng)強(qiáng)度大、耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)。

本文介紹一種新型的輥縫儀，一套輥縫儀由多個(gè)分體單元組成，各分體單元固定連接于引錠鏈，測(cè)量時(shí)不需要更換引錠頭，可在正常生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行輥縫數(shù)據(jù)的測(cè)量，簡(jiǎn)單易用，測(cè)量完成后，專(zhuān)門(mén)的數(shù)據(jù)處理軟件分析出檢測(cè)結(jié)果。

1 輥縫測(cè)量?jī)x裝置

根據(jù)二冷段分節(jié)輥的結(jié)構(gòu)，設(shè)置了相應(yīng)數(shù)量的輥縫儀分體單元，來(lái)檢測(cè)每一節(jié)導(dǎo)輥的輥縫值，如圖1所示。六個(gè)分體式單元安裝于引錠鏈，測(cè)量3分段輥的參數(shù)，不需要更換引錠頭。分體式輥縫儀如圖2所示，輥縫儀分體單元由殼體、張緊蓋、彈簧、氣缸、旋轉(zhuǎn)檢測(cè)裝置、輥縫檢測(cè)裝置、傾角檢測(cè)裝置、數(shù)據(jù)采集板和電池等組成。

張緊蓋和導(dǎo)向桿通過(guò)彈簧連接于殼體，連鑄機(jī)采用上裝引錠時(shí)，向氣缸通高壓氣體，活塞桿推動(dòng)張緊蓋向下運(yùn)動(dòng)，從而避免輥縫儀劃傷結(jié)晶器內(nèi)壁，使輥縫儀安全的通過(guò)結(jié)晶器。測(cè)量裝置到達(dá)檢測(cè)位后，打開(kāi)氣閥，放掉高壓氣體，彈簧釋放壓縮，張緊蓋和殼體緊靠輥列，彈簧壓力可消除軸承間隙，提高檢測(cè)精度。輥縫檢測(cè)裝置得出輥列輥縫值。傾角傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算得到對(duì)弧精度。輥縫儀殼體上下分別裝有旋轉(zhuǎn)檢測(cè)裝置，測(cè)量輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)動(dòng)情況。

電子采集板記錄數(shù)據(jù)，測(cè)量完成后，通過(guò)無(wú)線(xiàn)或有線(xiàn)發(fā)送數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)處理站，供數(shù)據(jù)分析使用。當(dāng)一次測(cè)量完成后，數(shù)據(jù)可通過(guò)無(wú)線(xiàn)立即發(fā)送到數(shù)據(jù)處理站，分析出測(cè)量結(jié)果，如發(fā)現(xiàn)某區(qū)域偏差超出了許用值，可不拆卸輥縫儀，待操作工調(diào)整完問(wèn)題區(qū)域，再次送入輥縫儀檢測(cè)，直至連鑄機(jī)參數(shù)符合設(shè)計(jì)值。

采集板和傳感器通過(guò)電池供電。輥縫儀各連接處采用防水處理，保證了輥縫儀使用的安全性。

2 輥縫測(cè)量原理

如圖3所示，當(dāng)輥縫儀平穩(wěn)地通過(guò)連鑄機(jī)各扇形段時(shí)，輥縫測(cè)量裝置上下觸頭通過(guò)彈簧緊靠輥?zhàn)樱c觸頭連接的傳感器隨之產(chǎn)生電壓變化，電子采集板記錄連續(xù)變化值，測(cè)量完成后，專(zhuān)用軟件分析連續(xù)變化值，取各段最小值即為輥縫值，如圖4所示。在導(dǎo)輥長(zhǎng)度方向，分布有多個(gè)輥縫儀單元，據(jù)每個(gè)單元測(cè)得的輥縫值，可判斷導(dǎo)輥的彎曲狀況。張緊彈簧提供足夠的彈力以消除輥?zhàn)虞S承間隙，精確的反映實(shí)際輥縫值。輥縫測(cè)量采用高精度線(xiàn)性位移傳感器，具有很高的可靠性和測(cè)量精度，分辨率可達(dá)0.01 mm。輥縫儀使用一段時(shí)間后，采用專(zhuān)門(mén)的校驗(yàn)裝置進(jìn)行精度校驗(yàn)和標(biāo)定。

3 外弧導(dǎo)輥對(duì)弧精度測(cè)量原理

如圖5所示，輥縫儀殼體內(nèi)安裝有傾角傳感器，當(dāng)輥縫儀通過(guò)連鑄機(jī)輥列時(shí)，輥縫儀殼體底面緊靠連鑄機(jī)外弧輥?zhàn)?，記錄此時(shí)的傾角值φ，測(cè)量完成后，利用連鑄機(jī)基準(zhǔn)和測(cè)量得到的導(dǎo)輥角度值分析得出導(dǎo)輥外弧對(duì)弧精度。傾角傳感器測(cè)量范圍±60°，測(cè)量精度0.01°，保證了對(duì)弧檢測(cè)精度。

圖5 外弧導(dǎo)輥對(duì)弧精度測(cè)量原理Fig.5 The measuring principle of arc-precision

4 導(dǎo)輥旋轉(zhuǎn)狀況檢測(cè)

在輥縫測(cè)量?jī)x的上下側(cè)均安裝了輥?zhàn)有D(zhuǎn)檢測(cè)裝置來(lái)檢測(cè)內(nèi)弧和外弧導(dǎo)輥的旋轉(zhuǎn)情況。旋轉(zhuǎn)檢測(cè)裝置采用霍爾傳感器，輥?zhàn)愚D(zhuǎn)動(dòng)良好時(shí)，霍爾傳感器無(wú)信號(hào)輸出，輥?zhàn)愚D(zhuǎn)動(dòng)有卡阻時(shí)，傳感器輸出脈沖信號(hào)，卡組嚴(yán)重時(shí)，輸出脈沖數(shù)多，卡組不嚴(yán)重時(shí)，輸出脈沖數(shù)少，據(jù)此即可判斷導(dǎo)輥的旋轉(zhuǎn)情況，如圖6所示。

圖6 導(dǎo)輥旋轉(zhuǎn)狀況檢測(cè)原理Fig.6 The measuring principle of roller-rotation

5 結(jié)論

分體式輥縫儀可以實(shí)現(xiàn)正常生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)二冷段輥列參數(shù)的檢測(cè)，有體積小、重量輕，利于安裝使用等特點(diǎn)，相比于整體式輥縫儀具有非常大的優(yōu)勢(shì)，可顯著地提高連鑄機(jī)調(diào)試維修進(jìn)度，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度。

［1］ 干勇．現(xiàn)代連續(xù)鑄鋼實(shí)用手冊(cè) ［M］．北京．冶金工業(yè)出版社，2010．

［2］ 左力，許晞．輥縫測(cè)量?jī)x檢測(cè)原理及典型測(cè)量圖形分析 ［J］．連鑄，2001(5)．

［3］ 王覃，刁紅敏．輥縫儀傳感器的設(shè)計(jì)原理與應(yīng)用［J］．可編程控制器與工廠(chǎng)自動(dòng)化，2009(2)．