一种利用激光检测连铸二冷区喷嘴工作状况的装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及激光检测技术领域，具体涉及一种利用激光检测连铸二冷区喷嘴工作 状况的装置。
【背景技术】
[0002] 在工业生产及日常生活中，距离的测量处处可见，随着科技的发展，其测量方式已 不仅仅局限于使用刻度尺测量，其中激光测距作为一种方便、快捷且测量精度较高的测量 方式，被人们广泛应用于各行各业。激光测距的工作原理是利用激光测距传感器中的激光 二极管对准测试目标发射激光脉冲，激光经目标反射后向各方向散射，其中部分散射光返 回到传感器接收器，然后利用统计学中平均法实现Imm的分辨率。
[0003] 与一般光相比，激光具有亮度高、方向性好、单色性好、能量密度大等特点，其在同 种均匀介质中传播受介质的影响相对较小。激光在同种介质中的衰减大小与光波长有关， 通过研宄水对激光传输特性的影响发现[1]，紫外和红外波段的光在水中衰减很大，在可见 光波段，蓝绿光衰减最小。利用紫外或红外激光进行测距时，如果中间介质有水就会使激光 衰减，使返回传感器接收器的能量减少，最终会导致距离测量结果偏大，激光穿透的水量越 多，测量结果就越大。
[0004] 在连铸生产过程中，二次冷却采用水雾对钢坯进行冷却，其目的是使铸坯离开结 晶器后接受连续冷却直至完全凝固，现代连铸对二次冷却的要求越来越严格，铸坯应在尽 可能短的时间内凝固完毕，以提高连铸机的生产能力。连铸过程中，二冷区冷却效果的好坏 与连铸机产量和铸坯质量密切相关，一旦二冷区有喷嘴堵塞或半堵塞，就会出现板坯宽面 配水不合理的情况，进而会产生局部冷却不均匀，导致铸坯产生变形、裂纹缺陷等问题，动 态轻压下技术的应用效果也会受到影响。目前有效检测二冷区喷嘴工作状况是钢铁厂亟待 解决的问题之一。
[0005] 为了实现快速检测连铸二冷区的喷嘴是否出现堵塞、半堵塞的情况，本发明结合 激光测距传感器的工作原理以及激光在水中的衰减特性，提供了一种利用激光测距传感器 检测喷嘴工作状况的装置。
【发明内容】
[0006] 本发明针对目前还没有利用激光检测喷嘴工作状况的方法，结合激光在水中的衰 减特性，提供了一种结构简单、易于制造、能够快速检测喷嘴工作状况的装置。
[0007] 本发明所提供的一种利用激光测距传感器检测喷嘴工作状况的装置包括激光测 距传感器、激光反射屏、水雾喷嘴、移动支架、托板、辊道、线缆、计算机、显示器，激光测距传 感器包括激光发射点和激光接收点；所述激光反射屏竖直放置，且垂直于发射激光；所述 激光测距传感器和激光反射屏均通过杆与所述托板相连，所述托板下平行焊接两个移动支 架，所述移动支架用于整个装置在辊道上移动；所述辊道为现场工作环境；所述线缆连接 激光测距传感器和计算机，该计算机用于存储并分析测试结果；所述显示器与计算机相连， 用于显示实时检测结果。
[0008] 为了增加水雾对激光的吸收，增大测试结果的显著性，所述发射激光为紫外或红 外激光，波长〇~〇· 4nm或大于0· 6nm〇
[0009] 本发明的科学原理：
[0010] 使用激光测距传感器发射激光脉冲，激光穿过喷嘴喷射产生的水雾区到达对面的 反射屏幕上发生散射，部分散射光会再次经过水雾区被测距传感器接收，然后传感器根据 统计学中的平均法计算出反射屏到传感器的距离值。因为水雾对激光具有一定的衰减作 用，所以水雾越密集传感器接收的信号越弱，测试所得数值也就越大。在测试之前确定一排 喷嘴完好的喷嘴位置，对其进行测试，测量值作为测试结果的比较对象。开启辊道电机，让 测试装置在辊道上匀速移动，装置运动过程中保持激光发射与接收，这样便能测得连铸二 冷区每排喷嘴对应的距离测量值，测量值在计算机上进行显示并存储，通过对测量结果的 分析比较可得，结果偏小的相应排数存在堵塞或半堵塞的喷嘴，致使该排数水雾密度降低， 对激光的衰减减弱，结果越小说明对应排数出现堵塞的问题越严重，进而可对所在排数的 喷嘴进行排查、更换。
[0011] 与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
[0012] (1)通过在辊道上匀速移动激光测距传感器及反射屏幕，测量每一排喷嘴所在位 置的距离值，比较分析测试结果，可以快速得到发生堵塞或半堵塞的喷嘴所在的排数，进而 对相应排数的喷嘴进行排查、更换；
[0013] (2)本装置自动化程度较高，并且能够实现远程控制，可以节省大量人力物力。
【附图说明】
[0014] 图1为激光测距传感器工作原理图。
[0015] 图2为本发明一种利用激光检测连铸二冷区喷嘴工况的装置结构示意图。
[0016] 图3为激光测距结果随水位增加变化曲线图。
[0017] 图中：1、激光测距传感器；2、激光发射点；3、激光接收点；4、激光反射屏；5、水雾 喷嘴；6、移动支架；7、托板；8、辊道；9、缆线；10、计算机；11、显示器。
【具体实施方式】
[0018] 以下结合附图和具体实施例详述本发明。
[0019] 本发明所提供的一种利用激光测距传感器检测喷嘴工作状况的装置包括激光测 距传感器1、激光发射点2、激光接收点3、激光反射屏4、水雾喷嘴5、移动支架6、托板7、辊 道8、线缆9、计算机10、显示器11。激光测距传感器1用于发射和接收激光信号，为了增 加水雾对激光的吸收，增大测试结果的显著性，本发明使用的激光为紫外或红外激光，波长 0~0. 4nm或大于0. 6nm ;此外激光测距传感器上带有水平仪，通过调节保证激光水平发射； 激光发射点2和激光接收点3为激光测距传感器自带装置，功能是共同实现激光的发射与 接收；激光反射屏4为普通平面，长50~200mm、宽50~200mm，实现对照射激光的自然散 射，屏幕竖直放置，并且与激光保持垂直；水雾喷嘴5为连铸二冷区配套喷嘴，功能是实现 水的雾化；托板7采用U型铝合金，高度10~30mm、长1500~3000mm、宽100~300mm，一方 面用于固定激光测距传感器和激光反射屏幕，另一方面能够保证传感器和反射屏之间的相 对静止，进而降低测试结果的误差；移动支架6为2根U型铝合金材料，长1000~2500mm、 宽100~200mm、高30~80mm，两个支架平行放置，与托板焊接在一起，其间距为500~ 2000mm，焊接时将U型铝合金的腿向上与托板焊接，平面向下与辊道接触，这样能减轻装置 对辊道的划伤；计算机10和显示器11为标准计算机配置，其内部装有激光测距传感器配套 的软件，能够实现对激光发射的控制以及对反射信号的接收处理；线缆9为测距传感器配 套导线，用于连接测距传感器和计算机。
[0020] 本发明通过采用激光测距仪及烧杯研宄了水量对激光测距的影响，具体步骤如 下：
[0021] 首先将激光测距仪抬至一定高度，对准空烧杯底部发射激光（波长635nm)，测得 一个距离值；然后控制测距仪及烧杯位置不变，向烧杯中加水，水位每增加一定高度便测量 一个距离值；测试结束，测量结果如下表所示：
[0022]
【主权项】
1. 一种利用激光检测连铸二冷区喷嘴工作状况的装置，其特征在于，该装置包括激光 测距传感器（1)、激光反射屏（4)、水雾喷嘴（5)、移动支架（6)、托板（7)、辊道（8)、线缆 (9)、计算机（10)以及显示器（11)，激光测距传感器（1)包括激光发射点（2)和激光接收点 (3);所述激光反射屏（4)竖直放置，且垂直于发射激光；所述激光测距传感器（1)和激光 反射屏（4)均通过杆与所述托板（7)相连，所述托板（7)下平行焊接两个移动支架（6)，所 述移动支架（6)用于整个装置在辊道（8)上移动；所述线缆（9)连接激光测距传感器（1) 和计算机（10)，所述计算机（10)与显示器（11)相连。
2. 如权利要求1所述的一种利用激光检测连铸二冷区喷嘴工作状况的装置，其特征在 于，所述发射激光为紫外或红外激光，波长〇~〇. 4nm或大于0. 6nm。
【专利摘要】本发明公开了一种利用激光检测连铸二冷区喷嘴工作状况的装置，属于激光检测技术领域。该装置包括激光测距传感器、激光反射屏、水雾喷嘴、移动支架、托板、辊道、线缆、计算机、显示器，激光测距传感器包括激光发射点和激光接收点；所述激光反射屏竖直放置，且垂直于发射激光；所述激光测距传感器和激光反射屏均通过杆与所述托板相连，所述托板下平行焊接两个移动支架，所述移动支架用于整个装置在辊道上移动；所述线缆连接激光测距传感器和计算机，所述计算机与显示器相连。本发明装置结构简单、易于制造、能够快速检测连铸二冷区喷嘴工作状况。
【IPC分类】B22D11-22
【公开号】CN104722735
【申请号】CN201510164496
【发明人】陈 光, 王双, 孙蓉, 段锋
【申请人】安徽工业大学
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年4月8日