一种电渣连铸结晶器液位连续在线检测装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于冶金工业检测技术领域，特别提供了一种电渣连铸结晶器液位连续在 线检测装置及方法。
【背景技术】
[0002] 在电渣连续铸造过程中，结晶器液位是影响电渣锭生产效率和质量的重要因素。 一方面，当液面上升速度慢于抽锭速度时就会造成拉漏事故；当金属液上升速度快于抽锭 速度时，金属液就会凝固在芯棒上面从而造成熔铸工艺的中断甚至导致铸造设备的损坏。 另一方面，液面的高低是用于计算电极熔速的重要参数，而电极熔速会影响到铸锭的质量。 因此，在电渣连续铸造过程中，需要连续在线测量结晶器液位的高低。
[0003] 和结晶器液位测量相关的方法有电极法、称重法、探尺法、热电偶法、放射性同位 素法、超声波法、涡流法、微波法、图像法。
[0004] 电极法（王渠东，徐建伦·移动电极法金属液位渣厚自动测量[P]，CN97106380. X.)只能在某一次测量中实现测量，难以应对金属的液位持续变化的情况，且不适用于上 层覆盖着不导电的固体保护渣的电渣连铸结晶器钢水液位测量。
[0005] 称重法（王双起.中包称重控制系统的抗干扰措施[J]，可编程控制器与工厂自 动化，2009, 10:60-61.)应用广泛，但由于中间包整体重量与液位之间的关系不能确定，因 此无法准确获知钢水液位，只能用称重间接表示液位。
[0006] 探尺法和热电偶法（陈兵芽，孙达昕，耿茂鹏.电渣熔铸钢水液位检测方法与新 进展[J]:仪器仪表学报，2005, 26(8) :58-59)测量精度不高且不易安装。
[0007] 放射性同位素法（高飞燕，黄樱.基于实时算法的同位素结晶器钢水液位测量系 统[P]，2008, 22(6) :506-509.)对人体有伤害，存在安全隐患，难以实际应用于位处于开 放空间的中间包浇注平台。
[0008] 超声波法（刘伟华，一种新型超声波液位测量方法及系统[J]，仪表技术，1997， 3:11-12)原理简单，但超声传播速度易受介质的密度、压力、温度、因素影响，无法实现钢 水液位的测量。
[0009] 涡流法（宋东飞.涡流检测在板还连铸钢水液位的应用[J]，冶金设备 2003, 5:50-52.)测量范围较小，只能在连铸机进入稳定状态后方可使用，且线圈易损坏， 无法满足测量要求。
[0010]微波法（陈先中，柳瑾.微波雷达液位测量仪的研究[J]，工业仪表与自动化装 置，2005, 6:10-15.)易受外界干扰。
[0011] 图像法（KadotaJ，KohamaK.MethodForMeasuringMoltenSteelSurface LevelInMold[P]:JP08168860A)相较其他方法有很多优点，但是必须依赖检测金属棒作 为测量的标尺，实施起来不方便快捷，而且不能进行连续测量。
[0012] 综上所述，现有的液位测量方法存在不足：或者容易损坏，或者容易受到干扰，或 者存在人身安全隐患，或者精度不高，或者使用不方便。
【发明内容】
[0013] 本发明的目的在于提供一种电渣连铸结晶器液位连续在线检测装置及方法。用于 在线检测电渣连铸结晶器液面高度。既简单又有效，具有较高精度的连续在线测量。并且， 使用方便，成本低廉。
[0014] 本发明的装置包括图像采集器1、云台2、图像采集器支撑架3、激光器供电线4、相 机数据线5、液位监控计算机6、串口数据线7、继电器控制器8、报警灯灯光控制导线9、报警 灯声音独立开关10、报警灯声音控制导线11、声光报警灯12、220V供电线13。
[0015] 图像采集器1和云台2通过螺钉相连；云台2和图像采集器支撑架3通过螺栓相 连；图像采集器支撑架3通过螺栓固定在平台50上；激光器供电线4是USB传输线，其一端 和图像采集器1相连，另一端的USB公头和液位监控计算机6的USB母头相连；相机数据线 5是双公头USB传输线，其一端和图像采集器1相连，另一端的USB公头和液位监控计算机 6的USB母头相连；液位监控计算机6、继电器控制器8和声光报警灯12通过螺钉固定在墙 体49上；串口数据线7的一端和液位监控计算机6相连，另一端和继电器控制器8相连；报 警灯灯光控制导线9的一端和继电器控制器8相连，另一端和声光报警灯12相连；报警灯 声音控制导线11的一端和声光报警灯12相连，另一端和报警灯声音独立开关10相连；报 警灯声音独立开关10和继电器控制器8通过导线相连；来自220V市电的220V供电线13 分为两个并联支路，一路和液位监控计算机6相连，另一路和声光报警灯12相连。
[0016] 图像采集器支撑架3由上座连接器14、支撑管15、底座连接器16、底座17组成。 上座连接器14的螺纹孔和支撑管15 -端的螺纹杆相连，支撑管15另一端的螺纹杆与底座 连接器16的螺纹孔相连；底座连接器16和底座17通过螺钉相连，底座17通过螺栓固定在 平台50上。
[0017] 云台2采用市面上已有的相机云台标准件组成，它的主要结构、功能如下：云台由 垂直全景上平台快装板18、垂直全景上平台19、垂直全景下平台20、垂直全景平台底座21 组成。垂直全景上平台快装板18楔形底部嵌入到垂直全景上平台19的斜口滑动导轨槽中， 可以在导轨槽中自由滑动，顺时针或逆时针旋转垂直全景上平台19上的旋钮，能将垂直全 景上平台快装板18压紧在滑动导轨槽上，或者将垂直全景上平台快装板18从滑动导轨槽 上松开。垂直全景上平台19通过一个转轴和一个旋钮同时和垂直全景下平台20相连；当 逆时针旋转旋钮时，垂直全景上平台19可以绕转轴相对于垂直全景下平台20任意旋转0° 至180° ;当顺时针旋转旋钮时，垂直全景上平台19相对于垂直全景下平台20不动；垂直 全景下平台20和垂直全景平台底座21通过一个转轴和一个旋钮连接；当逆时针旋转旋钮 时，垂直全景下平台20可以绕转轴相对于垂直全景平台底座21任意旋转0°至360° ;当 顺时针旋转旋钮时，垂直全景上平台20相对于垂直全景平台底座21不动。
[0018] 图像采集器1由采集器前面板22、采集器后面板23、采集器上面板24、采集器下面 板25、采集器左侧面板26、采集器右侧面板27、第一角型材28、第二角型材29、第三角型材 30、第四角型材31、激光器平光镜32、激光器平光镜盖板33、相机平光镜34、相机平光镜盖 板35、滤光片固定架36、滤光片固定杆37、滤光片固定框38、高透光率滤光片39、低透光率 滤光片40、激光器41、激光器支撑杆42、相机及镜头43、相机支撑板44、第一USB过孔固定 器45、第二USB过孔固定器46、第三USB过孔固定器47、第四USB过孔固定器48组成。
[0019] 采集器前面板22、采集器后面板23平行布置，二者之间连接有第一角型材28、第 二角型材29、第三角型材30、第四角型材31，形成一个框架；采集器前面板22分别通过螺 钉和第一角型材28、第二角型材29、第三角型材30、第四角型材31相连；采集器后面板23 分别通过螺钉和上述角型材的另一端相连；采集器上面板24的两边分别嵌入到第一角型 材28、第二角型材29的凹槽内，采集器上面板24分别通过螺钉和第一角型材28和第二角 型材29相连；采集器下面板25的两边分别嵌入到第三角型材30、第四角型材31的凹槽内， 采集器下面板25分别通过螺钉和第三角型材30、第四角型材31相连；采集器左侧面板26 的两边分别嵌入到第一角型