测量锌锅底渣高度的装置的制作方法

本发明属于测量的技术领域，具体涉及一种应用于合金化热镀锌产品(ga)、热镀铝锌产品(gl)和热镀铝硅产品(as)等高性能涂镀产品生产机组的锌锅底渣高度测量装置。

背景技术：

目前，由于具有优良的性能，近年来合金化热镀锌产品(ga)、热镀铝锌产品(gl)和热镀铝硅产品(as)发展非常迅速，但在上述生产线上普遍存在锌锅底渣积聚的问题，当锌锅底渣积聚超过一定范围时，因带钢运行对底渣的搅动会使锌渣卷入带钢镀层(参见图1)，从而影响产品镀层质量，此外，如果采用不定期捞取底渣的方法来控制底渣高度，频繁的生产线停机会严重影响产线生产效率。因此，锌锅底渣高度的有效监控，对指导锌锅底渣的控制，消除锌锅底渣对产品镀层质量和生产效率的影响具有重要意义。

目前国内外钢铁企业对于完全消除锌锅底渣还没有比较成熟的解决办法，主要采用测量底渣高度并定期捞渣的方法来控制底渣高度来合理范围内，减少底渣对产品镀层质量和生产效率的影响。底渣高度普遍采用操作人员手持如图2所示的简易工具的方法来测量，由于锌液温度一般控制在450-630℃，如此作业环境条件下人工测量底渣高度，不仅作业危险性高，劳动强度大，而且测量精度也难以满足要求。

上述论述内容目的在于向读者介绍可能与下面将被描述和/或主张的本发明的各个方面相关的技术的各个方面，相信该论述内容有助于为读者提供背景信息，以有利于更好地理解本发明的各个方面，因此，应了解是以这个角度来阅读这些论述，而不是承认现有技术。

技术实现要素：

本发明的目的在于避免现有技术中的不足而提供一种测量锌锅底渣高度的装置，其可实现锌锅底渣的自动测量，有效跟踪锌锅底渣的高度变化，从而更好的指导锌锅底渣的控制，进而消除锌锅底渣对产品镀层质量和生产效率的影响。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

提供一种测量锌锅底渣高度的装置，包括底座，所述底座上沿上下方向设置有可垂直上下移动的压力测量杆以及驱动所述压力测量杆上下移动的垂直运动驱动机构，所述压力测量杆的下端设置有压力测量杆端头，所述压力测量杆连接有用于检测压力测量杆的下压反作用力的压力传感器。

作为进一步的改进，所述底座上设置有水平导轨、可在水平导轨上滑动的滑块以及驱动滑块在水平导轨上滑动的水平运动驱动机构，所述压力测量杆、垂直运动驱动机构设置于滑块上。

作为进一步的改进，所述水平运动驱动机构包括水平移动齿条、水平移动齿轮、水平移动电机，所述水平移动齿条沿水平导轨长度方向布置在水平导轨上，所述水平移动齿轮与水平移动齿条啮合，所述水平移动电机设置于所述滑块上，水平移动电机驱动所述水平移动齿轮转动。

作为进一步的改进，所述垂直运动驱动机构包括螺母、垂直移动丝杆、垂直移动电机，所述垂直移动丝杆与螺母螺接，所述垂直移动电机驱动所述螺母与垂直移动丝杆相对转动。

作为进一步的改进，所述垂直移动电机驱动所述螺母转动，所述压力测量杆与垂直移动丝杆连接，或，所述垂直移动电机驱动所述垂直移动丝杆转动，所述压力测量杆与螺母连接。

作为进一步的改进，所述压力测量杆的上端设置有连接套，所述垂直移动丝杆与连接套之间通过横向连接杆连接。

作为进一步的改进，所述压力传感器设置在所述连接套与压力测量杆的上端之间。

作为进一步的改进，还包括控制器，所述控制器与压力传感器、垂直运动驱动机构连接。

本发明提供的测量锌锅底渣高度的装置，包括底座，所述底座上沿上下方向设置有可垂直上下移动的压力测量杆以及驱动所述压力测量杆上下移动的垂直运动驱动机构，所述压力测量杆的下端设置有压力测量杆端头，所述压力测量杆连接有用于检测压力测量杆的下压反作用力的压力传感器。通过垂直运动驱动机构驱动压力测量杆上下运动，压力测量杆向下伸入锌锅至底渣高度位置时，压力测量杆端头与底渣接触，压力测量杆的下压反作用力增大，通过压力传感器即可读出压力变化情况，再根据压力测量杆向下移动的位移即可确定锌锅中的底渣高度。本发明可实现锌锅底渣高度的定期、多点和自动测量，有效跟踪锌锅底渣的高度变化，从而更好的指导锌锅底渣的控制，消除锌锅底渣对产品镀层质量和生产效率的影响，此外，还可减少人工测量的劳动强度和作业危险性。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是相关技术中带钢运行对底渣的搅动使锌渣卷入带钢镀层的示意图。

图2是相关技术中测量锌锅底渣高度所采用的简易工具的结构示意图。

图3是测量锌锅底渣高度的装置的立面结构示意图。

图4是测量锌锅底渣高度的装置的平面结构示意图。

图5为测量锌锅底渣高度的装置在测量时的压力变化示意图。

图6为测量锌锅底渣高度的装置的电气系统配置图。

图7为测量锌锅底渣高度的装置的控制流程示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图3和图4所示，本发明实施例提供的一种测量锌锅底渣高度的装置，包括底座1，所述底座1上设置有水平导轨5、可在水平导轨5上滑动的滑块6以及驱动滑块6在水平导轨5上滑动的水平运动驱动机构，所述水平运动驱动机构包括水平移动齿条7、水平移动齿轮8、水平移动电机9，所述水平移动齿条7沿水平导轨5长度方向布置在水平导轨5上，所述水平移动齿轮8与水平移动齿条7啮合，所述水平移动电机9设置于所述滑块6上，水平移动电机9驱动所述水平移动齿轮8转动。这样，水平移动电机9可驱动所述滑块6在水平导轨5上滑动。所述滑块6上设置有可垂直上下移动的压力测量杆2以及驱动所述压力测量杆2上下移动的垂直运动驱动机构。所述垂直运动驱动机构包括螺母10、垂直移动丝杆11、垂直移动电机12，所述垂直移动丝杆11与螺母10螺接，所述垂直移动电机12驱动所述螺母10与垂直移动丝杆11相对转动。具体的，所述垂直移动电机12驱动所述螺母10转动，所述压力测量杆2与垂直移动丝杆11连接，也可以是所述垂直移动电机12驱动所述垂直移动丝杆11转动，所述压力测量杆2与螺母10连接。所述压力测量杆2的下端设置有压力测量杆端头3，压力测量杆端头3为板状，其可提供较大的底渣接触面积，所述压力测量杆2连接有用于检测压力测量杆2的下压反作用力的压力传感器4。所述压力测量杆2的上端设置有连接套13，所述垂直移动丝杆5与连接套13之间通过横向连接杆14连接。所述压力传感器4设置在所述连接套13与压力测量杆2的上端之间。

本发明实施例在使用时，锌锅16安装在锌锅基础15上，测量锌锅底渣高度的装置可安装在炉鼻子17后方，通过垂直移动电机12驱动垂直移动丝杆11上下运动，垂直移动丝杆11带动压力测量杆2上下运动，压力测量杆2向下伸入锌锅16内至底渣高度位置时，压力测量杆端头3与底渣接触，压力测量杆2的下压反作用力增大，通过压力传感器4即可读出压力变化情况，当压力值出现突变时发送停止信号给垂直移动电机12，再根据压力测量杆2向下移动的位移量、锌锅深度、测量杆长度等参数即可确定锌锅16中的底渣高度。

作为进一步优选的实施方式，本发明实施例还包括控制器，所述控制器与压力传感器4、垂直运动驱动机构、水平运动驱动机构连接。控制器通过对垂直运动驱动机构、水平运动驱动机构的运动控制，以及接收压力传感器4的压力信号，从而可实现锌锅底渣高度的定期、多点和自动测量。本发明实施例的控制电气系统配置如图6所示，其控制方案可参照图7的控制流程图，其中压力突变判断标准：n为调整参数，根据实际调试来赋值。

本发明实施例的测量锌锅底渣高度的装置主要包括水平位置控制系统、垂直位置控制系统和压力监测系统三大部分。水平位置控制系统主要包括水平导轨5、滑块6、水平运动驱动机构和编码器等，垂直位置控制系统和压力监测系统设置于滑块上，通过设定检测位置，所述水平移动电机9带动上述垂直位置控制系统和压力监测系统沿导轨水平移动，由编码器控制移动的位置，从而实现测量装置的多点检测。垂直控制系统主要包括驱动所述压力测量杆2上下移动的垂直运动驱动机构、编码器等，所述垂直移动电机12带动压力测量杆2垂直上下运动，由压力监测系统提供运行停止信号，然后根据编码器的位置信号及其它位置参数便可计算出底渣高度。压力监测系统主要包括压力测量杆2、压力传感器4等，压力传感器4用于检测压力测量杆2垂直运行时压力变化，当监测到压力突变时提供信号给垂直控制系统作为停止运行信号。

结合图5所示，测量锌锅底渣高度的装置在测量时的压力变化基本原理说明如下：

(1)未接触到底渣：压力主要是压力测量杆所受浮力：

(2)接触到底渣时：底渣会对压力测量杆产生额外阻力f’，则总压力为fp＝f+f’。

(3)压力突变点：当时，可判定压力测量杆接触到锌锅底渣，此时，压力测量系统发送停止信号给垂直位置控制系统。备注：上述公式中：ρ锌液密度；g重力加速度；s1压力测量杆端头截面积；s2测量杆截面积；δh测量杆头部厚度；δh测量杆移动距离；δl测量杆移动步幅。

如图7所示，本发明实施例的测量锌锅底渣高度的装置的控制方式如下：在生产线hmi画面输入锌锅底渣测量位置，然后由水平位置控制系统自动完成测量装置的水平定位。水平定位完成后，测量装置的压力监测系统在垂直移动电机驱动下沿移动丝杆缓慢向下移动，同时压力监测系统测量移动时压力变化，未接触到锌锅底渣前压力基本呈线性变化，接触到锌锅底渣时压力会出现突变。当压力监测系统测量到压力突变时发送停止信号给垂直位置控制系统，垂直位置控制系统停止运行并给出移动距离信号。根据移动距离、锌锅深度和测量杆长度等参数便可计算出锌锅底渣高度并显示在hmi画面上。测量装置完成一个位置底渣高度测量后自动回复原位，然后可继续测量下一个位置底渣高度。

上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，不能理解为对本发明保护范围的限制。

总之，本发明虽然列举了上述优选实施方式，但是应该说明，虽然本领域的技术人员可以进行各种变化和改型，除非这样的变化和改型偏离了本发明的范围，否则都应该包括在本发明的保护范围内。