一种转炉在线钢包智能无人化自动引流沙填充装置及方法
文献发布时间：2024-04-18 20:02:18
技术领域
本申请涉及炼钢技术领域，具体公开了一种转炉在线钢包智能无人化自动引流沙填充装置及方法。
背景技术
钢包的自浇率在连铸生产中发挥重要作用，影响钢包自浇率的主要因素为引流剂的加入方式，钢包准备工序要求快速、精确地加入引流剂，钢包引流剂的加入状况直接影响到钢水能否自动下流；
到CN212577491U使用电动驱动自动加引流剂但需要人工对电气系统进行操作，并且引流剂的使用量没有计量系统数据。
CN113547113A时岗位人员开启平移车至钢包加沙位置时，岗位人员通过操作主控电脑的对话框给出旋转加料架至加沙工作位/加沙待机位的指令，并没有完全实现在线钢包智能无人化自动引流剂填充目标。
目前存在的问题有：
1、目前国内外范围内各炼钢行业基本都在推行转炉一键炼钢和自动出钢控制，但还没有智能全自动钢包加引流剂的方法，实现智能自动加引流剂后对整个自动炼钢系统提供了智能网联平台和炼钢高效。
2、目前存在的问题是人工填充引流剂受人为的因素作业时间长，影响炼钢冶炼周期。
3、在智能提升方面，本岗位存在人工操作电气和人工现场加引流剂方式比较落后。同时人员的作业环境差影响人的职业健康，现场是高温、高粉尘、高风险岗位。
4、在生产节奏紧张时，监督不到位的情况下会出现没有填充引流剂就进行转炉出钢情况，造成钢水通过钢包浇铸座砖穿钢事故，导致设备烧坏和生产中断事故。
5、引流剂在潮湿的环境下使用，特别是下雨天和在空气湿度超过50以上环境下添加引流剂时会自开率下降和钢水非金属夹杂物超标。现场没有自动检测和烘烤装置系统，并造成连铸工频繁的进行人工烧钢包浇铸座砖引流，这种作业存在安全风险。
6、人工加引流剂对使用量控制精度低，使用量多会造成成本升高，如果出现引流剂添加量不足会造成自开率降低。
7、钢包座砖中心和填充引流剂装置管对中难度大，需要频繁的开动钢包车进行对中。
8、钢包浇铸座砖加完引流剂后在烘烤工位和钢包全自动出钢工位自动衔接问题没有实现，通过在线钢包智能无人化自动引流沙填充方法可以实现衔接自动出钢系统。
发明内容
基于上述问题，本发明的目的是实现一种转炉在线钢包智能无人化自动引流沙填充装置及使用方法，通过该智能无人化自动引流沙填充装置及方法，实现了钢包车精准定位，引流沙计量根据钢包座砖的使用次数通过常数计算确定使用量，预防了座砖使用过程中变大而引流剂填充少造成自开率下降或不自开。
为了达到上述目的，本发明提供以下基础方案：
一种转炉在线钢包智能无人化自动引流沙填充装置，包括以下组件：
引流剂自动除湿组件：通过湿度传感器自动检测并自动加热，实现自动引流沙湿度控制；
引流剂自动称重组件：用于实现引流剂的自动称重；
用于配合引流剂填充的钢包台车自动定位组件：通过钢包台车位置检测进行变频调速实现精准定位钢包台车填充引流剂；
引流剂自动填充组件：当钢包台车精准定位后，引流剂自动称重组件中的引流剂进入引流剂自动填充组件，引流剂自动填充组件实现引流剂自动填充。
本基础方案的原理及效果在于：
1.与现有技术相比，在本发明所述的转炉在线钢包智能无人化自动引流沙填充装置及方法，以钢包台车钢包坐包就位到变频调速驱动电机精准定位加注引流剂为目标，前后工序全部实现自动控制即引流剂湿度自动控制、引流剂计量通过常数计算称重调整使用量自动控制、钢包在线烘烤工位实现钢包自动烘烤升温状态自动控制、智能化衔接一键炼钢中的自动出钢系统。
2.与现有技术相比，本发明在实际应用中实现了在线钢包智能无人化自动引流沙填充效果，智能程度高，能够精准控制各个环节的智能化衔接。可以广泛的推广使用，成本消耗低现象的基础上增加部分电气控制和检测装置就可以实现。使用寿命长，维护费用低。
3.与现有技术相比，各种检测组件齐全保证了整个系统的安全性，真正实现了转炉钢包在线智能无人化操作。解决了现场背景中存在的问题。
进一步，所述引流剂自动除湿组件包括引流剂存放容器、设置在引流剂存放容器上的湿度传感器和煤气燃烧烧嘴，所述煤气燃烧烧嘴上设有电子点火器，所述煤气燃烧烧嘴上连接有空压风管和煤气管，所述空压风管上设有空压风调节阀和空压风快切阀，所述煤气管上设有煤气调节阀和煤气快切阀。
进一步，所述煤气燃烧烧嘴上设有火焰检测仪，所述引流剂存放容器上设有用于引流剂存量的激光探测仪。
进一步，引流剂自动称重组件包括与引流剂存放容器连接的引流剂料仓、设置在引流剂料仓输出端的振动下料器和设置在振动下料器输出端的引流剂填充收集仓，所述振动下料器上设有电动蝶阀，所述引流剂填充收集仓底部设有引流剂填充给料电动蝶阀，所述引流剂填充收集仓安装在引流剂填充收集仓平台上，所述引流剂填充收集仓平台上设有与引流剂填充收集仓配合使用的称重传感器。
进一步，钢包台车自动定位组件包括钢包台车本体、红外测距仪、摄像头和变频器，通过变频调速逐渐减速来控制钢包台车的惯性来实现精准定位。
进一步，所述引流剂自动填充组件包括与引流剂填充收集仓连接的引流剂储存仓、安装在引流剂储存仓上的引流剂填充器和用于实现引流剂填充器上下移动的升降组件，所述升降组件包括主动轮、从动轮、缠绕连接在主动轮以及从动轮上的缠绕绳和用于控制主动轮转速的编码器。
进一步，包括以下步骤：
S01：使用引流剂自动除湿组件对引流剂自动除湿，煤气烧嘴得到信号时自动点火；湿度值达到标准值时，plc输出指令关闭烘烤系统；
S02：引流剂自动除湿后进入引流剂自动称重组件，引流剂计量根据钢包座砖的使用次数通过常数计算确定使用量；
S03：然后确定钢包台车的位置，需要钢包台车的位置对准引流剂自动填充组件，通过控制器接收到钢包坐包信号和行车脱离钢包区域信号后，给钢包台车电机变频器输出信号，变频器输出正频率信号给钢包车电机驱动钢包台车行走；
S04：当钢包台车位置固定后，引流剂自动填充组件启动，自动加完引流剂后钢包台车自动驱动到钢包烘烤工位实现自动烘烤。
进一步，步骤S02中的常数公式为：m(引流剂使用量)kg＝m1(基础使用量)kg*引流剂增加使用量常数,引流剂增加使用量常数为0.05，基础使用量取决于钢包的座砖使用次数，钢包的座砖使用次数采集于钢包上线二级信息系统包含采集上线钢包的保龄，引流剂使用量等于称重传感器的设置阈值。
进一步，在步骤S03中，钢包台车到填充引流剂工位停止后，钢包台车变频器输出开关量信号给引流剂PLC分站开关量模块，经过plc指令引流剂填充装置下降对引流剂进行填充。填充结束后填充装置自动上升到等待填充位，填充装置设有下限位和上限位，下限位起到下降停止信号，上限位起到填充装置达到等待填充位的停止信号，限位使用的编码器高度计数器控制方法。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本申请实施例提出的一种转炉在线钢包智能无人化自动引流沙填充装置中引流剂自动除湿组件的结构示意图；
图2示出了本申请实施例提出的一种转炉在线钢包智能无人化自动引流沙填充装置中引流剂自动称重组件的结构示意图；
图3示出了本申请实施例提出的一种转炉在线钢包智能无人化自动引流沙填充装置中钢包台车自动定位组件的结构示意图；
图4示出了本申请实施例提出的一种转炉在线钢包智能无人化自动引流沙填充装置中引流剂自动填充组件的结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
说明书附图中的附图标记包括：引流剂存放容器1、激光探测仪2、湿度测量传感器3、电子点火器4、煤气燃烧烧嘴5、煤气管6、空压风管7、空压风调节阀8、空压风快切阀9、煤气调节阀10、煤气快切阀11、火焰检测仪12、引流剂料仓13、电动蝶阀14、振动下料器15、引流剂填充收集仓平台16、称重传感器17、引流剂填充收集仓18、引流剂填充给料电动蝶阀19、红外测距仪20、摄像头21、钢包台车本体22、升降组件23、引流剂填充器24。
实施例如图1、图2、图3和图4所示：
一种转炉在线钢包智能无人化自动引流沙填充装置，包括以下组件：
引流剂自动除湿组件：通过湿度传感器自动检测并自动加热，实现自动引流沙湿度控制；
引流剂自动称重组件：用于实现引流剂的自动称重；
用于配合引流剂填充的钢包台车自动定位组件：通过钢包台车位置检测进行变频调速实现精准定位钢包台车填充引流剂；
引流剂自动填充组件：当钢包台车精准定位后，引流剂自动称重组件中的引流剂进入引流剂自动填充组件，引流剂自动填充组件实现引流剂自动填充。
具体的：所述引流剂自动除湿组件包括引流剂存放容器1、设置在引流剂存放容器1上的湿度传感器和煤气燃烧烧嘴5，所述煤气燃烧烧嘴5上设有电子点火器4，所述煤气燃烧烧嘴5上连接有空压风管7和煤气管6，所述空压风管7上设有空压风调节阀8和空压风快切阀9，所述煤气管6上设有煤气调节阀10和煤气快切阀11，所述煤气燃烧烧嘴5上设有火焰检测仪12，所述引流剂存放容器1上设有用于引流剂存量的激光探测仪2。
具体的：引流剂自动称重组件包括与引流剂存放容器1连接的引流剂料仓13、设置在引流剂料仓13输出端的振动下料器15和设置在振动下料器15输出端的引流剂填充收集仓18，所述振动下料器15上设有电动蝶阀14，所述引流剂填充收集仓18底部设有引流剂填充给料电动蝶阀19，所述引流剂填充收集仓18安装在引流剂填充收集仓平台16上，所述引流剂填充收集仓平台16上设有与引流剂填充收集仓18配合使用的称重传感器17。
具体的：钢包台车自动定位组件包括钢包台车本体22、红外测距仪20、摄像头21和变频器，通过变频调速逐渐减速来控制钢包台车的惯性来实现精准定位。
具体的：所述引流剂自动填充组件包括与引流剂填充收集仓18连接的引流剂储存仓、安装在引流剂储存仓上的引流剂填充器24和用于实现引流剂填充器24上下移动的升降组件23，所述升降组件23包括主动轮、从动轮、缠绕连接在主动轮以及从动轮上的缠绕绳和用于控制主动轮转速的编码器。
一种转炉在线钢包智能无人化自动引流沙填充装置的使用方法，包括以下步骤：
S01：使用引流剂自动除湿组件对引流剂自动除湿，煤气烧嘴得到信号时自动点火；湿度值达到标准值时，plc输出指令关闭烘烤系统；
S02：引流剂自动除湿后进入引流剂自动称重组件，引流剂计量根据钢包座砖的使用次数通过常数计算确定使用量；
S03：然后确定钢包台车的位置，需要钢包台车的位置对准引流剂自动填充组件，通过控制器接收到钢包坐包信号和行车脱离钢包区域信号后，给钢包台车电机变频器输出信号，变频器输出正频率信号给钢包车电机驱动钢包台车行走；
S04：当钢包台车位置固定后，引流剂自动填充组件启动，自动加完引流剂后钢包台车自动驱动到钢包烘烤工位实现自动烘烤。
步骤S02中的常数公式为：m(引流剂使用量)kg＝m1(基础使用量)kg*引流剂增加使用量常数,引流剂增加使用量常数为0.05，基础使用量取决于钢包的座砖使用次数，钢包的座砖使用次数采集于钢包上线二级信息系统包含采集上线钢包的保龄，引流剂使用量等于称重传感器17的设置阈值
在步骤S03中，钢包台车到填充引流剂工位停止后，钢包台车变频器输出开关量信号给引流剂PLC分站开关量模块，经过plc指令引流剂填充装置下降对引流剂进行填充。填充结束后填充装置自动上升到等待填充位，填充装置设有下限位和上限位，下限位起到下降停止信号，上限位起到填充装置达到等待填充位的停止信号，限位使用的编码器高度计数器控制方法。
下面以为实际情况对本案进行进一步的展示：
在引流剂自动除湿组件中：
1、在引流剂存放容器1设备上安装湿度传感器，针对引流剂湿度在线检测，湿度传感器所测的数据通过线缆传输到引流剂自动填充电气PLC分站模拟量模块中进行信号处理传输到PLC中，测量的湿度值和设定值进行对比，测量的湿度值≥50ρw时输出信号启动烘烤设施，煤气烧嘴得到信号时自动点火，点火正常，随后煤气切断阀得到开阀信号时自动打开，煤气电动调节碟阀逐渐开阀(根据煤气流量计的设定值自动调节，自动调节是通过plc执行的pid调节。)。
2、火焰检测仪12，在得到煤气电动调节碟开阀信号后2秒钟没有检测到火焰时，或在烘烤状态下检测不到火焰时，输出信号到分站开关量模块经PLC输出信号切断煤气快切阀11。
3、煤气正常点火运行正常后5秒钟，空压风快切阀9打开，调节阀根据设定流量值自定调整开度，自动调节是通过plc执行的pid调节。
4、引流剂存放容器1设备上安装有激光料位计，引流剂高度低于下线值时输出信号不准启动烘烤系统。
湿度值达到标准值时，plc输出指令关闭烘烤系统，先关闭煤气切断阀，再关闭煤气调节阀10，延时30秒关闭空压风切断阀和调节阀。
在引流剂自动称重组件中：
引流剂的常数计算公式，m(引流剂使用量)kg＝m1(基础使用量)kg(一般根据转炉钢包使用座砖的大小，以120t转炉为例10kg)×(10*0.05)，0.05是引流剂增加使用量常数。常数可以根据现场的引流剂的对钢包座砖的填充标准可以进行校准。钢包的座砖使用次数采集于钢包上线二级信息系统包含采集上线钢包的保龄。完成以上称重计量由自动填充引流剂PLC分站称量计量模块和plc计算后输出给振动下料器15震动下料，经称重传感器17进行称重，达到重量后称重模块输出信号到自动填充引流剂PLC分站称量计量模块，plc输出停止震动下料信号，振动下料器15停止震动下料。
在本发明所述的转炉在线钢包智能无人化自动引流剂填充装置及使用方法中，本方法采用的是通过钢包台车非接触式测距仪通过电机变频调速实现精准定位填充引流剂，填充装置执行自动填充。
1、钢包坐包检测是通过监控摄像机对钢包车坐包工位进行检测钢包是否坐到了钢包台车上，行车是否脱钩离开。
2、引流剂PLC分站接收到钢包坐包信号和行车脱离钢包区域信号后，给钢包台车电机变频器输出信号，变频器输出正频率信号给钢包车电机驱动钢包台车行走，变频输出为四段速度，第一段速度为50HZ,第二段速为20HZ，第三段速为10HZ，第四段速为5HZ。第一段速从钢包台车坐包工位到填充引流剂工位3米，第二段速从钢包台车坐包工位到填充引流剂工位2米，第三段速从钢包台车坐包工位到填充引流剂工位1米，第四段速从钢包台车坐包工位到填充引流剂工位0.5米到定位点。通过变频调速可以精准定位引流剂填充位置，主要通过变频调速逐渐减速来控制钢包台车的惯性来实现精准定位。
3、钢包台车到填充引流剂工位停止后，钢包台车变频器输出开关量信号给引流剂PLC分站开关量模块，经过plc指令引流剂填充装置下降对引流剂进行填充。填充结束后填充装置自动上升到等待填充位，填充装置设有下限位和上限位，下限位起到下降停止信号，上限位起到填充装置达到等待填充位的停止信号，限位使用的编码器高度计数器控制方法。
4、钢包座砖内引流剂是否填充到位由红外线摄像头21进行监控，发现没有填充到位会在PC机上发出报警信号，由相关人员到现场排查原因，防止因故障没有填充引流剂而造成事故。
引流剂填充装置没有上限位信号输出，钢包台车不准驱动，设置了电气连锁，防止引流剂填充装置被钢包台车驱动后撞坏。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。