专利名称：火焰切割机割枪起点的定位检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及冶金工业生产，更具体地说，本发明涉及一种火焰切割机割枪起点的定位检测装置。
背景技术：
目前，在冶金生产中采用火焰切割机切割高温钢坯时，为了节省切割时间、降低切割的能源消耗，在火焰切割操作指令给出后，首先要求割枪快速准确地定位到钢坯的边缘，然后立刻开通割枪的切割燃气开始钢坯切割。
要达到上述要求，关键是如何获得待切割高温钢坯的边缘相对于割枪的横向位置。从理论上来讲，可以通过多种电气检测的手段来实现钢坯的边缘检测。然而，对于高温钢坯而言，还没有一种在线电气检测装置能够稳定可靠地实现高温钢坯(如1300℃左右)的边缘检测。
有一些生产线尤其是轧钢生产线，通常有多种设备(如卡断剪、圆盘式锯机以及火焰切割机)可用来完成钢坯的切割。但是，从切割设备的占地面积、投资成本、运行成本以及运行可靠性等方面综合考虑，在满足生产工艺节奏的情况下，采用火焰切割机切割钢坯是一种最佳选择。然而由于工艺设备无法保证每根高温钢坯在火焰切割机所处的钢坯输送辊道上的横向停放位置大致不变；也没有一种稳定可靠的高温钢坯边缘检测装置可供使用，所以，许多生产厂不得不采用卡断剪或锯机来完成高温钢坯切割。但是，也有些生产线因空间和钢坯形状的限制，不宜采用卡断剪或锯机来进行高温钢坯的切割，只能使用火焰切割机。这样，如果工艺设备无法保证钢坯在输送辊道上的横向停放位置大致不变，同时也不便手动控制割枪的钢坯边缘定位时，在这种情况下，通常根据所切割钢坯的规格和长度，在火焰切割机所对应的辊道段设计一个数米长的气动或液压驱动的活动夹板，每次钢坯在辊道上纵向定好位置后，该活动夹板将钢坯朝火焰切割机方向横向推动，直至钢坯的侧边缘与辊道侧挡板靠齐。然而，该活动夹板的使用不仅增加了火焰切割工艺设备的投资以及运行和维护成本，而且也增加了火焰切割工艺的操作时间，从而降低了轧机的有效作业率。
目前各种火焰切割机所配备的高温钢坯边缘检测装置，均使用重锤或铜辫接地的检测原理来进行高温钢坯的边缘检测。然而，由于工作环境恶劣、温度高及钢坯切割时所溅出的具有导电性的金属氧化渣，所配备的重锤或铜辫接地检测装置无法稳定可靠地工作。高温使得绝缘材料烧毁；使得悬挂的链条表面产生氧化层，影响导电性能；具有导电性的金属氧化渣又可能使需要绝缘的结构产生导电现象，发出错误信号。尤其是对于某些钢坯切割工艺，为了减小割枪横向切割起点定位误差，要求重锤或铜辫尽可能靠近割枪安装，重锤或铜辫接地检测装置的工作环境将更加恶劣。申请人使用的板坯连铸火焰切割机、中板板坯连铸线上正在使用的火焰切割机、小H型钢中精轧机组前的钢坯火焰切割机，这些高温钢坯火焰切割机均由国外专业火焰切割机厂提供，设备安装时均具有接地重锤或铜辫构成的高温钢坯边缘检测装置。但是，由于检测装置工作不稳定、故障多且难以在线维护等等原因，导致钢坯边缘检测装置被迫停止使用。
目前普遍的技术状况是在线使用的由接地重锤或铜辫构成的钢坯边缘检测装置通常安装在火焰切割机的下游，并与火焰切割机保持一定间距(该间距小于钢坯定尺长度)的钢坯连铸线上(此处的连铸钢坯温度一般在600℃以下)，用于连铸钢坯定尺长度计数的起始点控制，即当连铸钢坯头部在移动过程中碰到该接地重锤或铜辫时，钢坯定尺长度计数器开始计数，在计数器计数达到定尺长度所需计数值时，控制系统启动火焰切割机，使其纵向与连铸钢坯同步移动，同时横向切割连铸钢坯。如申请人使用的140×140的方坯连铸线以及圆坯连铸线上使用的用于钢坯定尺长度控制的接地重锤钢坯边缘检测器等，采用的就是上述技术。由于无稳定可靠的高温钢坯边缘检测装置，大多数需要火焰切割机的生产线尤其是连铸坯生产线，通常是通过工艺设备的设计和调整，使连铸坯在钢坯输送辊道上的横向位置大致不变。这样，在无高温钢坯边缘检测装置的情况下，火焰切割机也能比较准确地定位到待切割连铸坯的边缘。然而，对于某些需要火焰切割机的生产线，由于无法通过工艺设备的设计和调整来保证每根高温钢坯在火焰切割机所处的钢坯输送辊道上的横向停放位置大致不变，所以，在每次钢坯切割前，需要操作工手动控制将火焰切割机的割枪定位到钢坯的边缘。通常，为了便于人工判断割枪的位置，操作工必须在割枪切割气打开的情况下将割枪从靠近钢坯边缘的钢坯上方朝钢坯的边缘移动，直至割枪的火焰柱突然变长为止，然后操作工启动火焰切割机的自动切割程序。申请人所使用的中板连铸板坯二次切割火切机就是采用人工控制方式完成火焰切割机割枪的钢坯边缘定位。
综上所述，到目前为止，还没有能很理想实现火焰切割机的高温钢坯(1300℃左右)的边缘检测技术。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种火焰切割机割枪起点的定位检测装置，其目的是实现割枪起点位置的准确、稳定和可靠地检测，降低火焰切割工艺设备的投资成本，缩短火焰切割工艺的操作时间，提高整个生产线的生产效率。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为所提供的这种火焰切割机割枪起点的定位检测装置，在高温的钢坯输送辊道上方设有用两根钢棒悬挂钢丝链悬挂的接地检测钢棒，钢棒悬挂钢丝链与水平的钢棒悬挂支架形成平行于高温钢坯横截面的三角形状，钢棒悬挂钢丝链与钢棒悬挂支架为绝缘连接，接地检测钢棒的位置在钢坯输送辊道上所输送的高温钢坯的截面范围内，所述的钢棒悬挂钢丝链与钢棒悬挂支架的连接位置的绝缘连接件为表面光滑的圆形的绝缘瓷瓶，绝缘瓷瓶的一端固定在钢棒悬挂支架上，钢棒悬挂钢丝链连接在绝缘瓷瓶另一端上。
所述的接地检测钢棒的与火焰切割机上的火焰切割枪在高温钢坯在进给方向上的位置及高温钢坯的截面方向上的位置均错开，接地检测钢棒的位置偏向高温钢坯的来料方向。
绝缘瓷瓶的第一个技术方案为所述的绝缘瓷瓶的瓷瓶连接螺栓为双头螺栓的结构，一端为紧固螺栓，另一端为悬挂螺栓，其两头的螺栓是绝缘的。所述的紧固螺栓和悬挂螺栓均采用双螺母连接，即钢棒悬挂支架为角钢，其与绝缘瓷瓶的连接的侧边上设绝缘瓷瓶安装孔，将紧固螺栓穿入并用双螺母紧固；钢棒悬挂钢丝链的上端头设带孔的连接片，悬挂螺栓穿入其孔内，并用双螺母紧固。
或者绝缘瓷瓶采用如下的第二个技术方案所述的绝缘瓷瓶的瓷瓶连接螺栓为单头螺栓的结构，即与绝缘瓷瓶连接的一端设紧固螺栓，钢棒悬挂支架为角钢，其与绝缘瓷瓶的连接的侧边上设绝缘瓷瓶安装孔，将紧固螺栓穿入并用双螺母紧固，绝缘瓷瓶的另一端分别固定带钢丝钩的钢丝绳，将钢棒悬挂钢丝链挂在钢丝钩上。
所述的接地检测钢棒与控制电路之间采用短接导线进行电连接，所述的短接导线为耐高温的、电阻率低的金属材料。所述的短接导线为铜导线，其直径大于1.5.mm。
所述的两个绝缘瓷瓶上悬挂钢棒悬挂钢丝链的位置，用铜导线相互连接。
本发明采用上述技术方案，使火焰切割机割枪起点的定位检测装置运行稳定、可靠，定位位置准确，操作方便；大大降低了火焰切割机工艺设备的投资以及运行和维护成本，为节能效果好、投资和运行维护成本低的高温钢坯火焰切割机的普及和推广奠定了坚实的基础。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明图1为本发明的结构示意图；图2为图1所示的本发明的左视结构示意图；图3为图1所示的本发明中的检测钢棒悬挂结构的俯视示意图。
图中标记为1、钢棒悬挂支架，2、绝缘瓷瓶，3、钢棒悬挂钢丝链，4、接地检测钢棒，5、高温钢坯，6、钢坯输送辊道，7、火焰切割机机架，8、火焰切割滑台进给机构，9、燃气输气管，10、火焰切割枪，11、火焰引燃枪，12、短接导线，13、瓷瓶连接螺栓，14、紧固螺栓，15、悬挂螺栓，16、切割机横向移动滑台。
具体实施例方式
如图1至图3所表达的本发明的结构，本发明为一种火焰切割机割枪起点的定位检测装置，用于钢铁工业中的连铸或轧制中对高温钢坯的切割的火焰切割机。该装置要求快速、准确地检测到到运动中的高温钢坯5的边缘位置，然后按检测到的信号控制火焰切割机开通火焰切割枪10的切割燃气开始进行钢坯切割。从图2上可看出，高温钢坯5的运动方向为从左至右。
火焰切割机的割枪起点的定位检测装置、火焰切割枪10均设在切割机横向移动滑台16上。另外，该滑台上还设有不停燃的火焰引燃枪11，以实现火焰切割枪10的随时点燃。其火焰很小，但在工作过程中是不熄灭的，用于当火焰切割枪10喷出燃气时将其点燃，火焰切割枪10在不工作时是停止供气的，以节约燃气。火焰切割机的切割机横向移动滑台16设在火焰切割机机架7上，并通过火焰切割滑台进给机构8驱动其进行横向移动，实现钢坯的切割。高温钢坯5在钢坯输送辊道6上运动。燃气通过柔性的燃气输气管9从火焰切割机机架7上的固定的管道输送至火焰切割枪10和火焰引燃枪11。火焰切割枪10的通断受火焰切割机的控制系统的控制。火焰切割机的控制系统接受割枪起点的定位检测装置的电信号，然后发出火焰切割枪10的通断的指令。
本发明为了实现割枪起点位置的准确、稳定和可靠地检测、降低火焰切割工艺设备的投资成本、缩短火焰切割工艺的操作时间、提高整个生产线的生产效率的目的，所采取的技术方案为如附图所示，在高温的钢坯输送辊道6上方设有用两根钢棒悬挂钢丝链3悬挂的接地检测钢棒4，钢棒悬挂钢丝链3与水平的钢棒悬挂支架1形成平行于高温钢坯5横截面的三角形状，钢棒悬挂钢丝链3与钢棒悬挂支架1为绝缘连接，接地检测钢棒4的位置在钢坯输送辊道6上所输送的高温钢坯5的横截面范围内，所述的钢棒悬挂钢丝链3与钢棒悬挂支架1的连接位置的绝缘连接件为表面光滑的圆形的绝缘瓷瓶2，绝缘瓷瓶2的一端固定在钢棒悬挂支架1上，钢棒悬挂钢丝链3连接在绝缘瓷瓶2另一端上。
接地检测钢棒4的与火焰切割机上的火焰切割枪在高温钢坯5在进给方向上的位置及高温钢坯5的截面方向上的位置均错开，接地检测钢棒4的位置偏向高温钢坯5的来料方向。
本发明在实施时，应使悬挂的接地检测钢棒4通过圆柱形的绝缘瓷瓶2固定到火焰切割机接地钢棒悬挂支架1上，即悬挂的接地检测钢棒4与火焰切割机上的钢棒悬挂支架1之间是相互绝缘的，并使接地检测钢棒4悬挂在火焰切割机的火焰切割枪10按上述方式错开。
由于采用的是长度可调的钢棒悬挂钢丝链3悬挂接地检测钢棒4，接地检测钢棒4碰到高温钢坯5后将会朝火焰切割枪10方向倾斜，这样考虑到火焰切割枪10和悬挂的接地检测钢棒4相距较近，火焰切割枪10在切割高温钢坯5时很可能会切割到接地检测钢棒4自身，所以，安装时必须将接地检测钢棒4悬挂在火焰切割枪10的侧面相距一定距离，并与火焰切割枪10在高温钢坯5运动方向相距一定的距离。
在火焰切割操作启动后，悬挂的接地检测钢棒4和火焰切割枪10均向待切割的高温钢坯5方向移动。在移动的过程中，悬挂的接地检测钢棒4碰到钢坯切割的边缘时，悬挂的接地检测钢棒4通过高温钢坯5和钢坯输送辊道6基础而接地，这样悬挂的接地检测钢棒4和钢坯输送辊道6基础接地排之间形成了电气导通线路。
在本发明实施时，可将一个24伏直流电源与一个24伏直流继电器(即接地检测继电器)串联后，一头连接到双头螺栓圆柱绝缘瓷瓶2上，而另一头则与辊道基础接地排相连。这样悬挂的接地检测钢棒4一碰到高温钢坯5，接地继电器就会动作。
在火焰切割机控制柜中安装上述24V直流继电器，该继电器的一个常开触点与控制柜中远程I/O的一个输入点相连接，并将上述24V直流电源与该继电器相串联，而将上述继电器和上述24V直流电源非串联端口通过信号线分别连接到辊道基础接地排以及经火焰切割机上的柔性的燃气输气管9拖拉链连接到圆柱绝缘瓷瓶2上。
由于接地检测钢棒4超前火焰切割枪10的距离是一定的，于是控制系统就检测到了火焰切割枪10与当前高温钢坯5边缘的距离，并将火焰切割枪10定位到高温钢坯5切割边缘，然后打开火焰切割枪10的切割燃气，火焰切割枪10开始切割高温钢坯5。
悬挂接地检测钢棒4的钢棒悬挂支架1为直角三角形，可由50×50或相当尺寸的等边角钢制成。在钢棒悬挂支架1的横向角钢的垂直面上开两个直径为8mm的孔，两孔间距为400mm。该孔距的大小主要取决于所悬挂的接地检测钢棒4离钢棒悬挂支架1横向角钢平面的距离，距离越长、需要的孔距越大，这样可以避免接地检测钢棒4在火焰切割枪10伸缩臂前进和后退过程中出现前后摆动现象。
绝缘瓷瓶2的第一个实施例高温钢坯边缘检测装置采用两个双头螺栓圆柱绝缘瓷瓶2，具体结构为绝缘瓷瓶2的瓷瓶连接螺栓13为双头螺栓的结构，一端为紧固螺栓14，另一端为悬挂螺栓15，其两头的螺栓是绝缘的。所述的紧固螺栓14和悬挂螺栓15均采用双螺母连接，即钢棒悬挂支架1为角钢，其与绝缘瓷瓶2的连接的侧边上设绝缘瓷瓶2安装孔，将紧固螺栓14穿入并用双螺母紧固；钢棒悬挂钢丝链3的上端头设带孔的连接片，悬挂螺栓15穿入其孔内，并用双螺母紧固。
绝缘瓷瓶2的第二个实施例高温钢坯边缘检测装置使用两个普通单头螺栓绝缘瓷瓶2，具体结构为绝缘瓷瓶2的瓷瓶连接螺栓13为单头螺栓的结构，即与绝缘瓷瓶2连接的一端设紧固螺栓14，钢棒悬挂支架1为角钢，其与绝缘瓷瓶2的连接的侧边上设绝缘瓷瓶2安装孔，将紧固螺栓14穿入并用双螺母紧固，绝缘瓷瓶2的另一端分别固定带钢丝钩的钢丝绳，将钢棒悬挂钢丝链3挂在钢丝钩上。
为了使双头螺栓圆柱绝缘瓷瓶2不仅能够克服切割时导电氧化渣对其绝缘性能的影响，而且还能够承载接地检测钢棒4以及钢棒悬挂钢丝链3的重量，本发明实施时可以选择两只直径为70mm、长度为80mm、两头连接螺栓为φ8的双头螺栓圆柱绝缘瓷瓶2，或相当尺寸的圆柱绝缘瓷瓶2。通过钢棒悬挂支架1横向角钢垂直面上的两个孔将两只绝缘瓷瓶2的一端固定到钢棒悬挂支架1上。在两只绝缘瓷瓶2的另一端分别固定一段长约为100mm、直径为3mm的钢丝绳，而在两根钢丝绳的另一端分别固定一个钢丝钩。
为了防止接地检测钢棒4在火焰切割枪10伸缩臂前进、后退过程中出现摆动和烧损，本发明在实施时，可选择长度为140mm、直径为40mm或相当尺寸的圆钢，材质为耐高温不锈钢，并在该圆钢的一端开一个直径为25mm的悬挂孔。根据接地检测钢棒4的重量和悬挂高度以及耐高温的要求，选择粗细和长度适合的钢棒悬挂钢丝链3，将该钢棒悬挂钢丝链3穿过接地检测钢棒4的悬挂孔，然后将钢棒悬挂钢丝链3的两端分别与绝缘瓷瓶2下的钢丝钩相挂接，通过两个钢丝沟与钢棒悬挂钢丝链3挂接点的不同可以调节接地检测钢棒4的高度，以满足不同高温钢坯5高度的要求。
由于钢棒悬挂钢丝链3的各环的表面在使用过程中发生氧化，影响导电性能。为了解决这个问题，提高导电性，所以本发明采取的方式是接地检测钢棒4与控制电路之间采用短接导线12进行电连接，所述的短接导线12为耐高温的、电阻率低的金属材料。本发明在实施时，所述的短接导线12可采用铜导线，其直径大于1.5mm。
为防止短接导线12与接地检测钢棒4接触部分被高温钢坯5烧损而影响其导电性，接地检测钢棒4的长度要根据高温钢坯5的温度进行选择，高温钢坯5的温度越高，则接地检测钢棒4长度越长且直径越小。
另外，为防止螺栓头圆柱绝缘瓷瓶因意外碎裂其螺栓会跌落到钢坯上，这样将给轧机的轧辊带来致命的损伤，应将两只双头螺栓圆柱绝缘瓷瓶2的悬挂螺栓15用铜导线相互连接起来。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种火焰切割机割枪起点的定位检测装置，在高温的钢坯输送辊道(6)上方设有用两根钢棒悬挂钢丝链(3)悬挂的接地检测钢棒(4)，钢棒悬挂钢丝链(3)与水平的钢棒悬挂支架(1)形成平行于高温钢坯(5)横截面的三角形状，钢棒悬挂钢丝链(3)与钢棒悬挂支架(1)为绝缘连接，接地检测钢棒(4)的位置在钢坯输送辊道(6)上所输送的高温钢坯(5)的横截面范围内，其特征在于所述的钢棒悬挂钢丝链(3)与钢棒悬挂支架(1)的连接位置的绝缘连接件为表面光滑的圆形的绝缘瓷瓶(2)，绝缘瓷瓶(2)的一端固定在钢棒悬挂支架(1)上，钢棒悬挂钢丝链(3)连接在绝缘瓷瓶(2)另一端上。
2.按照权利要求1所述的火焰切割机割枪起点的定位检测装置，其特征在于所述的接地检测钢棒(4)的与火焰切割机上的火焰切割枪在高温钢坯(5)在进给方向上的位置及高温钢坯(5)的截面方向上的位置均错开，接地检测钢棒(4)的位置偏向高温钢坯(5)的来料方向。
3.按照权利要求1或2所述的火焰切割机割枪起点的定位检测装置，其特征在于所述的绝缘瓷瓶(2)的瓷瓶连接螺栓(13)为双头螺栓的结构，一端为紧固螺栓(14)，另一端为悬挂螺栓(15)，其两头的螺栓是绝缘的。
4.按照权利要求1或2所述的火焰切割机割枪起点的定位检测装置，其特征在于所述的绝缘瓷瓶(2)的瓷瓶连接螺栓(13)为单头螺栓的结构，即与绝缘瓷瓶(2)连接的一端设紧固螺栓(14)，钢棒悬挂支架(1)为角钢，其与绝缘瓷瓶(2)的连接的侧边上设绝缘瓷瓶(2)安装孔，将紧固螺栓(14)穿入并用双螺母紧固，绝缘瓷瓶(2)的另一端分别固定带钢丝钩的钢丝绳，将钢棒悬挂钢丝链(3)挂在钢丝钩上。
5.按照权利要求3所述的火焰切割机割枪起点的定位检测装置，其特征在于所述的紧固螺栓(14)和悬挂螺栓(15)均采用双螺母连接，即钢棒悬挂支架(1)为角钢，其与绝缘瓷瓶(2)的连接的侧边上设绝缘瓷瓶(2)安装孔，将紧固螺栓(14)穿入并用双螺母紧固；钢棒悬挂钢丝链(3)的上端头设带孔的连接片，悬挂螺栓(15)穿入其孔内，并用双螺母紧固。
6.按照权利要求4所述的火焰切割机割枪起点的定位检测装置，其特征在于所述的接地检测钢棒(4)与控制电路之间采用短接导线(12)进行电连接，所述的短接导线(12)为耐高温的、电阻率低的金属材料。
7.按照权利要求5所述的火焰切割机割枪起点的定位检测装置，其特征在于所述的接地检测钢棒(4)与控制电路之间采用短接导线(12)进行电连接，所述的短接导线(12)为耐高温的、电阻率低的金属材料。
8.按照权利要求6或7所述的火焰切割机割枪起点的定位检测装置，其特征在于所述的短接导线(12)为铜导线，其直径大于1.5mm。
9.按照权利要求8所述的火焰切割机割枪起点的定位检测装置，其特征在于所述的两个绝缘瓷瓶(2)上悬挂钢棒悬挂钢丝链(3)的位置，用铜导线相互连接。
全文摘要
本发明公开了一种火焰切割机割枪起点的定位检测装置，钢棒悬挂钢丝链(3)与钢棒悬挂支架(1)的连接位置的绝缘连接件为表面光滑的圆形的绝缘瓷瓶(2)，绝缘瓷瓶(2)的一端固定在钢棒悬挂支架(1)上，钢棒悬挂钢丝链(3)连接在绝缘瓷瓶(2)另一端上。本发明采用上述技术方案，使火焰切割机割枪起点的定位检测装置运行稳定、可靠，定位位置准确，操作方便；大大降低了火焰切割机工艺设备的投资以及运行和维护成本，使节能效果好、投资和运行维护成本低的高温钢坯火焰切割机更易于普及和推广。
文档编号B23K7/00GK101020270SQ20071002051
公开日2007年8月22日 申请日期2007年3月6日 优先权日2007年3月6日
发明者叶光平, 徐洪, 徐璐, 任斌 申请人:马鞍山钢铁股份有限公司