冶金连铸机结晶器内钢水液面自动控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种冶金连铸机结晶器内钢水液面自动控制系统，包括与PLC控制系统相连接的工控计算机、液面手动/自动操作转换系统和拉矫机控制系统，还包括与所述PLC控制系统相连接的液面计及液面信号转换系统和电动数字缸驱动系统，γ射线接收器接收γ放射源发射的信号，然后输出信号给液面计及液面信号转换系统，电动数字缸给所述电动数字缸驱动系统提供指令脉冲信号。该自动控制系统可以对塞棒机构的注流量进行控制，使钢水注入结晶器内的液面高度波动范围控制在±3mm之内，减少了水口的粘结，提高了铸坯的质量，而且减少或避免了漏钢和溢钢生产事故的发生，大大降低了浇钢工的劳动强度和浇钢工技能不高所带来的风险。
【专利说明】 冶金连铸机结晶器内钢水液面自动控制系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种液面自动控制系统，尤其涉及一种冶金连铸机结晶器内钢水液面自动控制系统。
【背景技术】
[0002]国内冶金钢铁企业的连铸机系统，一般设计为一机多流连铸机，如2、4、6或8流连铸机较多，生产过程中的每流单体连铸系统都需要配备浇钢工，进行手动控制结晶器内的钢水液面高度和加保护渣进行拉铸坯润滑工作，其劳动强度大、工作环境较恶劣，控制精度与浇钢工的个人经验、实际能力关系密切，连铸机铸坯质量、拉速完全依靠浇钢工人得到现实保障结果。受浇钢工个人精力、经验和实际能力差异影响，因操作不当，引起过程单流或多流连铸机铸坯拉裂漏钢和结晶器内的钢水液面过高溢钢事故时有发生。另外，浇钢工在操作连铸机每流铸坯浇注过程中，钢水注入结晶器内粘结漏钢发生的现象比较普遍，而导致其发生的主要原因是钢水在结晶器内液面波动大且不稳定、结晶器不润滑或是保护渣不够均匀。
[0003]随着国内高碳钢多品种的产品系列在建材市场的需求量增加，冶金钢铁企业对其产品产能迅速扩大，冶金连铸机结晶器内的钢水液面自动控制技术系统的应用已经提上了议事议程。
实用新型内容
[0004]本实用新型目的在于提供一种可以有效提高产品质量、降低人员劳动强度的冶金连铸机结晶器内钢水液面自动控制系统。
[0005]为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是:
[0006]一种冶金连铸机结晶器内钢水液面自动控制系统，包括与PLC控制系统相连接的工控计算机、液面手动/自动操作转换系统和拉矫机控制系统，还包括与所述PLC控制系统相连接的液面计及液面信号转换系统和电动数字缸驱动系统，Y射线接收器接收Y放射源发射的信号，然后输出信号给液面计及液面信号转换系统，电动数字缸给所述电动数字缸驱动系统提供指令脉冲信号。
[0007]所述Y放射源和Y射线接收器分别对称设置在结晶器的结晶器铜管外沿的相对两侧。
[0008]所述电动数字缸与连铸机的铸塞传动机构相连接。
[0009]采用本实用新型提供的冶金连铸机结晶器内钢水液面自动控制系统，通过增设Y放射源和Y射线接收器，PLC控制系统可以对塞棒机构的注流量进行控制，使钢水注入结晶器内的液面高度波动范围控制在±3_之内，为保护渣能够充分的溶解润滑创造有利条件，既减少了铸坯表面卷渣漏钢又使结晶器与铸坯的接触面充分润滑，有效控制了中间包注入到结晶器内的钢水流量，减少了水口的粘结，提高了铸坯表面质量，改善了内部质量，使连铸机铸坯内部和表面纵裂、横裂、气泡及铸坯因结晶器振动痕迹过深等制造的内外部缺陷基本消除，而且减少或避免了漏钢和溢钢生产事故的发生，大大降低了浇钢工的劳动强度和浇钢工技能不高所带来的风险。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本实用新型的自动控制系统的结构示意图。
[0011]图2为本实用新型的整体结构示意图。
[0012]图3为Y放射源的安装结构示意图。
[0013]图中，1-Y放射源，2-y射线接收器，3-液面计及液面信号转换系统，4-PLC控制系统，5-电动数字缸，6-电动数字缸驱动系统，7-连铸机拉矫机控制系统，8-工控计算机，
9-液面手动/自动操作转换系统，10-拉矫机，11-射源盒安装导管，12-结晶器，13-铸塞执行机构，14-塞棒，15-结晶器铜管，16-铸塞传动机构。
【具体实施方式】
[0014]下面结合具体实施例及其附图，对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
[0015]如图1所示，本实用新型提供的冶金连铸机结晶器内钢水液面自动控制系统，包括与PLC控制系统4相连接的工控计算机8、液面手动/自动操作转换系统9和拉矫机控制系统7，还包括与PLC控制系统4相连接的液面计及液面信号转换系统3和电动数字缸驱动系统6，Y射线接收器2接收Y放 射源I发射的信号，然后输出信号给液面计及液面信号转换系统3，电动数字缸5给电动数字缸驱动系统6提供指令脉冲信号。Y放射源I和Y射线接收器2分别对称安装在结晶器12的结晶器铜管15外沿的相对两侧。电动数字缸5与连铸机的铸塞传动机构16相连接。
[0016]如图2和图3所示，Y放射源I和Y射线接收器2分别对称安装在连铸机结晶器铜管15外沿的相对两侧，Y放射源I发出射线，射线水平穿过结晶器铜管15，Y射线接收器2接收信号，然后给液面计及液面信号转换系统3提供电流信号。Y放射源I是同位素铯137，铯137放射出的Y射线能量只有0.661 Mev，且射线剂量小，较安全，半衰期20年，使用寿命长。Y放射源I安装在射源盒安装导管11中，Y放射源I垂直安装在上下方向3 _区间，射源盒安装在结晶器机构内部的内弧处，上引锭杆时可快速将射源盒从射源盒安装导管11中取出，不影响在结晶器铜管内的操作，安装简单，维护方便，安全稳定。Y射线接收器2的接收探头采用高灵敏度传感器，主要使用BGO晶体作为接收器探头晶体，照射在BGO晶体的Y射线强度触发导通O~20mA电流量。、射线强度与BGO晶体导通电流成正比，Y射线强度穿过结晶器内钢水，与钢水的液面高度成反比。通过传感器连续测量结晶器内的钢水液位高度，将BGO晶体导通电流的变化信号送入液面计及液面信号转换系统3。
[0017]液面计及液面信号转换装置3是一体集成的二次仪表装置，集中安装在连铸机主控室操作台机箱内，通过计算机系统网络，将数据信息与PLC控制系统4进行交换。液面计及液面信号转换装置3将接收到的Y射线接收器2的BGO晶体导通电流O~20mA，经转换以后输给液面计及液面信号转换系统3，进行智能化数字信号处理。液面计及液面信号转换系统3接收Y射线接收器2输出的O~20mA电流信号经液面计的放大板放大后，通过装置内部单片微机转换为位置数字信号O~±3_，单片微机预置编制的解码程序，将电流信号转换为数字量，获得结晶器12内的钢水液位高度的测量，通过网络送入连铸机的PLC控制系统4。PLC控制系统4通过工艺模型，建立相对应的执行程序，PLC控制系统4输出的指令脉冲信号给电动数字缸驱动系统6，驱动、控制电动数字缸5的上下行程。
[0018]电动数字缸5与铸塞传动机构16相连接，带动塞棒14，调节塞棒执行机构13中的塞棒14的水口开度，动态过程保证钢水注入结晶器12内的流量，使结晶器12内钢水液面高度保持在< ±3mm，从而控制钢水的注流量，实现连铸机结晶器12内钢水液面高度保持稳定。
[0019]另外，PLC控制系统4还发出模拟电压信号给拉矫机控制系统7，驱动拉矫机10的转速，用于辅助控制拉铸坯速度。若在10秒内不能使结晶器内的钢水液面高度保持在(±3mm，及时发出拉矫机给定模拟量至变频器，调节变频器的输出频率，改变拉矫机10的转速，来控制拉铸坯速度，最终达到结晶器内的钢水液面保持稳定。PLC控制系统4与结晶器内钢水液面自控监控、设定工艺参数设立的工控机进行数据通讯，实现钢水的实时液位高度监控；也可在此设定连铸机拉矫机拉坯速度等。
[0020]液面手动/自动操作转换系统9是液面手动铸机开浇/铸机开浇结束后转换自动液面控制?呆作转换系统，可以实现连铸机转换人工手动与自动钢水液面控制系统的转换功能。在连铸机生产浇铸前，先将送引锭杆送入结晶器12下部，人工手动打开塞棒执行机构13中的塞棒14的水口，钢水注入结晶器12内液面上升，当液面上升至结晶器12上沿200mm,启动拉矫机10,开始拉铸还，此过程为“铸机开烧”。拉矫机10通过引锭杆将铸还拉出结晶器1.5米以上后为“铸机开浇结束”。设立液面手动/自动操作转换系统9，目的是铸机开浇工作过程必须执行液面手动/自动操作转换系统的“手动”工作模式完成，当铸机开浇操作结束后，将液面手动/自动操作转换系统转换到“自动”操作工作模式，连铸机结晶器内钢水液面自动控制系统开始执行工作。
[0021]电动数字缸5与铸塞传动机构16相连接，由数字式伺服电机和推杆组成，数字脉冲信号的个数控制伺服电机推动推杆作直线位移，由此带动负载的升降或水平移动。不需要液压油管，抗高温，抗振动。
[0022]塞棒执行机构13具有塞棒控制和拉速控制两种自动控制模式，能通过人工干预方式由塞棒控制转为辅助系统的拉速控制方式，或通过人工干预方式由拉速控制转为塞棒控制方式；转为拉速控制后，由钢水液位检测仪输出的模拟量(O~IOV或4~20mA可选)自动控制拉矫机的拉速。
[0023]以上所述的仅是发明实用新型的较佳实例，并不局限本实用新型。应当指出对于本领域的普通技术人员来说，在本实用新型所提供的技术、功能等启示下，还可以做出其它等同变型和改进，均可以实现本实用新型的目的，都应视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种冶金连铸机结晶器内钢水液面自动控制系统，包括与PLC控制系统(4)相连接的工控计算机(8)、液面手动/自动操作转换系统(9)和拉矫机控制系统(7)，其特征在于，还包括与所述PLC控制系统(4)相连接的液面计及液面信号转换系统(3)和电动数字缸驱动系统(6)，Y射线接收器(2)接收Y放射源(I)发射的信号，然后输出信号给液面计及液面信号转换系统(3)，电动数字缸(5)给所述电动数字缸驱动系统(6)提供指令脉冲信号。
2.根据权利要求1所述的冶金连铸机结晶器内钢水液面自动控制系统，其特征在于，所述Y放射源(I)和Y射线接收器(2)分别对称设置在结晶器(12)的结晶器铜管(15)外沿的相对两侧。
3.根据权利要求1所述的冶金连铸机结晶器内钢水液面自动控制系统，其特征在于，所述电动数字缸(5)与连铸机的铸塞传动机构(16)相连接。
【文档编号】B22D11/18GK203565818SQ201320629212
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年10月12日 优先权日:2013年10月12日
【发明者】侯锰 申请人:甘肃酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司