激光定尺系統(tǒng)在大圓坯連鑄機(jī)上的研究與應(yīng)用

牛傳峰

摘 要：連鑄機(jī)定尺精度嚴(yán)重影響著冶煉成本，針對(duì)萊鋼大圓坯連鑄機(jī)定尺精度較低的問題進(jìn)行技術(shù)改造，將編碼器測(cè)量方式改為激光測(cè)量方式，提高了定尺精度，取得良好的使用效果。

關(guān)鍵詞：激光；定尺；精度

中圖分類號(hào)：TG233 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隨著我國連鑄技術(shù)裝備的迅速發(fā)展，連鑄機(jī)定尺的精準(zhǔn)度不斷得到人們的重視，精確的定尺不僅可以有效計(jì)算產(chǎn)量、防止切廢鋼、提高生產(chǎn)效率，也可以在澆鑄結(jié)束時(shí)，及時(shí)對(duì)尾坯進(jìn)行處理，保障產(chǎn)品質(zhì)量，減少經(jīng)濟(jì)損失。由于提高定尺精度可以再在不進(jìn)行任何投資的情況下減少不必要的浪費(fèi)，快速提高經(jīng)濟(jì)效益，因此得到了眾多鋼鐵企業(yè)的關(guān)注。

萊鋼大圓坯連鑄機(jī)在投產(chǎn)以來，深受定尺精準(zhǔn)度低的困擾，雖然通過程序優(yōu)化取得了一些效果，但仍然存在精度不穩(wěn)定的情況，大大影響了軋鋼的成材率及鋼水收得率，甚至還會(huì)產(chǎn)生廢坯，給生產(chǎn)帶來巨大損失。

一、課題背景

在原系統(tǒng)中，鑄坯的跟蹤及定尺測(cè)量采用的是編碼器測(cè)量。編碼器安裝在拉矯機(jī)的電機(jī)上，依靠拉矯機(jī)編碼器的計(jì)數(shù)率變化情況計(jì)算出鑄坯行進(jìn)的距離，并形成鑄坯的總長(zhǎng)度，然后根據(jù)鑄坯的總長(zhǎng)度計(jì)算出當(dāng)前鑄坯的長(zhǎng)度，當(dāng)鑄坯到達(dá)定尺長(zhǎng)度時(shí)，火切機(jī)割槍啟動(dòng)，開始進(jìn)行鑄坯切割。

該系統(tǒng)主要存在以下兩個(gè)問題：

1 定尺精度較低：由于鑄坯偏離輥道中心、鋼坯變形等因素，按照常規(guī)的數(shù)值計(jì)算無法得到的鑄坯長(zhǎng)度往往與實(shí)際存在一定的差距，從而影響到正常的定尺及切割等工作，大大影響了定尺的精度。

2 無法實(shí)現(xiàn)全定尺：由于編碼器安裝在拉矯機(jī)上，在鑄坯出拉矯機(jī)后，由于沒有了編碼器計(jì)量，無法得到當(dāng)前鑄坯的長(zhǎng)度，跟蹤、定尺等無法工作，影響到正常的定尺測(cè)量。

在此情況下，對(duì)定尺系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)改造、提升系統(tǒng)精度迫在眉睫，采用新型的鑄坯檢測(cè)工具勢(shì)在必行。

二、系統(tǒng)工作原理

1 采用先進(jìn)的激光處理技術(shù)，在線識(shí)別熱鋼坯的長(zhǎng)度及切割大車的位置，自動(dòng)控制火切機(jī)定尺切割熱鋼坯，同時(shí)與連鑄機(jī)PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)時(shí)時(shí)交換，檢測(cè)、顯示鑄坯運(yùn)行狀態(tài)。

2 系統(tǒng)對(duì)遠(yuǎn)程接收的激光數(shù)據(jù)信息進(jìn)行抗干擾處理運(yùn)算后，得出正確定尺位置并輸出執(zhí)行指令，信號(hào)輸出單元形成操作信息并轉(zhuǎn)換為規(guī)定格式的電信號(hào)，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)熱鋼坯進(jìn)行剪切。

每一流由一個(gè)激光進(jìn)行坯子的測(cè)量，激光讀數(shù)通過激光服務(wù)器發(fā)送給激光定尺軟件來控制坯子的預(yù)夾和主夾操作，激光的升降由集群限位來采集發(fā)送給激光定尺軟件來控制。

激光用來實(shí)時(shí)采集坯子的長(zhǎng)度，將讀數(shù)換算成坯子的長(zhǎng)度。

三、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)通訊

定尺系統(tǒng)與切割系統(tǒng)采用的以太網(wǎng)通訊，系統(tǒng)之間采用OPC通訊方式。通過OPC通信把激光定尺數(shù)據(jù)發(fā)送到鑄流PLC中，主要信號(hào)為激光定尺系統(tǒng)計(jì)算的鑄坯生成長(zhǎng)度，預(yù)夾緊信號(hào)和夾緊信號(hào)等。

四、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

1 開發(fā)激光定尺程序

激光定尺程序主要用于實(shí)現(xiàn)對(duì)激光數(shù)據(jù)的處理。計(jì)算機(jī)將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，使其能正確顯示當(dāng)前鑄坯的長(zhǎng)度，同時(shí)由于激光本身存在誤差，因此開發(fā)了激光校驗(yàn)程序，使其能夠正確顯示當(dāng)前鑄坯的長(zhǎng)度。

2 修改切割程序

開澆后，切頭和第一支坯子用拉矯機(jī)編碼器進(jìn)行檢測(cè)，此時(shí)定尺機(jī)處于落到下限位的位置不進(jìn)行測(cè)量。在正常拉鋼過程中，從第二支坯子開始利用激光定尺測(cè)量的數(shù)據(jù)。

對(duì)激光定尺計(jì)算的鑄坯生成長(zhǎng)度和拉矯機(jī)編碼器計(jì)算的鑄坯生成長(zhǎng)度進(jìn)行比較，如果兩者相差在一定范圍內(nèi)，在接收到激光定尺發(fā)來的預(yù)夾緊信號(hào)時(shí)，對(duì)編碼器計(jì)算的鑄坯生成長(zhǎng)度進(jìn)行重新校驗(yàn)，長(zhǎng)度值等于鑄坯預(yù)夾長(zhǎng)度。在接收到激光定尺發(fā)來的夾緊信號(hào)時(shí)，對(duì)編碼器計(jì)算的鑄坯生成長(zhǎng)度進(jìn)行重新校驗(yàn)，長(zhǎng)度值等于鑄坯定尺長(zhǎng)度。如果兩者差別較大，超出了設(shè)定范圍，認(rèn)為激光測(cè)距儀表可能發(fā)生異常，并在HMI報(bào)警顯示激光定尺異常。

五、使用效果

在激光定尺系統(tǒng)投入使用后，定尺誤差由以前的13mm左右提升到5mm左右，連鑄機(jī)鋼水收得率得到進(jìn)一步提高，定尺精確度得到極大程度的提高，對(duì)軋鋼的成材率等也得到了很大程度的提高，減少了浪費(fèi)，同時(shí)由于商品的定尺精度得到了提高，也得到了用戶的認(rèn)可，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

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