大板坯火焰喷枪切割高度控制系统技术方案

大板坯火焰喷枪切割高度控制系统，包括切割机轨道、火焰切割机、设置于火焰切割机上的火焰切割小车和喷枪，它还包括安装于火焰切割小车上的气压缸、用于拍摄喷枪及喷枪火焰的相机和过程控制系统；该系统使用方法为：利用相机实时采集火焰喷枪喷口至火焰温度最高点之间距离，与火焰喷枪喷口到铸坯厚度方向上中点位置的垂直距离进行比较，根据比较结果由计算机控制活塞式火焰喷枪上下移动进行调整，确保火焰喷枪喷口至火焰温度最高点之间距离与火焰喷枪喷口到铸坯厚度方向上中点位置的垂直距离实时相等，保证充分利用火焰喷枪外烟的高温部分对板坯进行加热，达到提升大板坯切割质量、稳定连铸生产节奏的目的，并能大幅降低现场工作人员的劳动强度。

【技术实现步骤摘要】

本技术提供一种大板坯火焰喷枪切割高度控制系统，属于连铸生产控制设备

技术介绍
目前，火焰切割方式是连铸生产过程中切割厚度为60mm以上大板坯的唯一经济、有效方式。有效实施火焰切割技术的关键是确保铸坯切缝附近的金属能够迅速被加热到钢铁的燃点，而这与气体火焰的温度分布是息息相关的。火焰分为外焰、内焰、焰心三个部分，受燃质能否被充分氧化的影响，导致外焰的温度>内焰的温度>焰心的温度，因此，在火焰切割的过程中，如果能够充分利用外焰的高温区域对板坯金属进行加热，就能够使板坯金属被迅速加热到钢铁的燃点，从而使板坯切割迅速、顺利完成；反之，若是利用火焰的内焰或焰心对板坯金属进行加热，则板坯金属将不能够被迅速加热到钢铁的燃点，这样，一方面会阻碍火焰切割过程的顺利进行，使板坯不能够在有限的时间内被切割下来，进而打乱了整个连铸生产的节奏，另一方面会使大板坯切缝附近的金属表面不够光滑，进而影响到终轧产品的表面质量；此外，还会降低燃气的利用率，增加燃气的消耗，进而增加连铸工序的成本。火焰喷枪喷口到板坯表面的垂直距离，也称为火焰喷枪切割高度。综合上述分析可知，若想效率最大化地利用火焰外焰对板坯金属进行加热，需要精确调整火焰喷枪切割高度，使该高度的大小正好是当前时刻喷枪喷口与火焰外焰高温区域之间的距离。为满足上述条件，目前现场的传统做法是人工调整火焰喷枪的切割高度，即：在连铸生产前，现场工作人员首先通过肉眼离线观察火焰的长度，并结合之前火焰切割的实际效果，手动调节切割小车上喷枪喷口到铸坯传动辊的垂直距离，从而确保火焰喷枪切割高度与喷枪喷口与火焰外焰高温区域之间距离相等。但这种方法存在着以下的缺点：(1)、利用手动方式调节得到的火焰喷枪的切割高度只能粗略达到利用气体火焰外焰对板坯金属进行加热的目的，而无法精确实现；(2)、受气体燃料的供应压力和纯度等外部因素的影响，生产过程中的气体火焰外焰长度会经常发生改变，而传统的手动调节方式无法根据火焰外焰长度的变化及时调整火焰喷枪的切割高度，从而影响到板坯的实际切割效果；(3)、传统方式下，现场工作人员需要在每个浇次生产之前依据上一浇次的火焰切割效果，对火焰喷枪的切割高度进行调整，因此劳动强度较大。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种大板坯火焰喷枪切割高度控制系统，可实时、自动、精确调整火焰喷枪切割高度，实现充分利用火焰外焰对板坯金属进行加热的目的，解决
技术介绍
缺陷。解决上述技术问题的技术方案是：大板坯火焰喷枪切割高度控制系统，包括切割机轨道、火焰切割机、设置于火焰切割机上的火焰切割小车和喷枪，其改进之处为：它还包括安装于火焰切割小车上的气压缸、用于拍摄喷枪及喷枪火焰的相机和过程控制系统；所述喷枪为活塞式火焰喷枪；活塞式火焰喷枪装配于气压缸中将气压缸分为上腔和下腔，上腔分别与上腔进气管和上腔出气管连通，上腔进气管和上腔出气管上分别安装上腔电磁调节阀和上腔电磁开关阀；下腔分别与下腔进气管和下腔出气管连通，下腔进气管和下腔出气管上分别安装下腔电磁调节阀和下腔电磁开关阀；上腔和下腔上分别安装有上腔压力传感器和下腔压力传感器；上腔还安装有位移传感器；所述过程控制系统包括计算机、分别与计算机连接进行数据通讯的相机数据采集卡、上腔电磁调节阀PLC、下腔电磁调节阀PLC、上腔电磁开关阀PLC、下腔电磁开关阀PLC、气压缸信息反馈PLC、火焰切割机起点位置开关和火焰切割小车起点位置开关；上、下腔电磁调节阀PLC分别与上、下腔电磁调节阀相连接；上、下腔电磁开关阀PLC分别与上、下腔电磁开关阀相连接；所述火焰切割机起点位置开关安装在切割机轨道上，位于火焰切割机切割板坯时的起始位置；所述火焰切割小车起点位置开关安装在切割机上，位于火焰切割小车切割板坯时的起始位置；气压缸信息反馈PLC同时与气压缸上腔压力传感器、下腔压力传感器和位移传感器、火焰切割机起点位置开关、火焰切割小车起点位置开关相连接。上述的大板坯火焰喷枪切割高度控制系统，所述气压缸的上腔和下腔上还安装有上腔溢流阀和下腔溢流阀；所述相机为CCD彩色相机，通过支架固定在以火焰切割机起点位置开关为圆心，半径为10m～20m处，确保CCD彩色相机能够完整拍摄火焰喷枪和喷出的火焰高度；所述上腔出气管和下腔出气管远离与气压缸连接的一端安装有过滤网。本技术的的使用方法包含以下步骤：步骤1：手动关闭上腔电磁调节阀、下腔电磁调节阀、上腔电磁开关阀和下腔电磁开关阀，并控制火焰切割机和火焰切割小车分别运行到切割板坯时的起始位置；步骤2：手动将计算机的工作模式调整为“开浇前控制”模式，然后执行以下操作：(1)、通过手动控制计算机的方式，操作相机对火焰喷枪进行拍摄；相机完成拍摄后，自动将相关图像通过相机数据采集卡传送到计算机，手动测量出该图像上火焰喷枪的长度L枪图；(2)、手动测量出初始时刻火焰喷枪喷口到输送辊上表面顶点的垂直距离L初始和火焰喷枪的实际长度L枪；步骤3：将测量得到的火焰喷枪在图像上的长度L枪图、火焰喷枪的实际长度L初始信息输入计算机，计算机会根据相似性原理，通过内置程序，自动计算出长度比例系数B，即：式中：L枪图为图像上火焰喷枪的长度，单位：mm；L枪为火焰喷枪的实际长度，单位：mm；将初始时刻火焰喷枪喷口到输送辊上表面顶点的垂直距离L初始和铸坯厚度H信息输入到计算机中，计算机会通过内置程序自动计算出当前时刻火焰喷枪喷口到铸坯厚度方向上中点位置的垂直距离即：式中：为当前时刻火焰喷枪喷口到铸坯厚度方向上中点位置的垂直距离，单位：mm；L初始为初始时刻火焰喷枪喷口到输送辊上表面顶点的垂直距离，单位：mm；H为铸坯厚度，单位：mm；然后，计算机自动将当前时刻火焰喷枪喷口到铸坯厚度方向上中点位置的垂直距离定义为零点距离；步骤4：正式浇钢后，手动将计算机的工作模式调整为“开浇后控制”模式；当火焰切割机和火焰切割小车分别触发火焰切割机起点位置开关和火焰切割小车起点位置开关后，火焰切割机起点位置开关和火焰切割小车起点位置开关通过气压缸信息反馈PLC分别向计算机发出反馈信号，计算机自动启动相机，并控制相机对火焰喷枪所喷射出的火焰进行拍摄，并将图像通过相机数据采集卡传送回计算机；步骤5：计算机自动对所拍摄的图像进行分析后，得出火焰温度最高点到火焰喷枪喷口的垂直距离，具体方法是：(1)、计算机通过内置程序自动对图像各像素点的亮度进行分析，并在得出各像素点的亮度后，对整个图像上各像素点的本文档来自技高网...

【技术保护点】
大板坯火焰喷枪切割高度控制系统，包括切割机轨道（29）、火焰切割机（27）、设置于火焰切割机（27）上的火焰切割小车（28）和喷枪（2），其特征在于：它还包括安装于火焰切割小车（28）上的气压缸（1）、用于拍摄喷枪（2）及喷枪火焰的相机（17）和过程控制系统；所述喷枪（2）为活塞式火焰喷枪；活塞式火焰喷枪（2）装配于气压缸（1）中将气压缸（1）分为上腔和下腔，上腔分别与上腔进气管（3）和上腔出气管（4）连通，上腔进气管（3）和上腔出气管（4）上分别安装上腔电磁调节阀（5）和上腔电磁开关阀（6）；下腔分别与下腔进气管（7）和下腔出气管（8）连通，下腔进气管（7）和下腔出气管（8）上分别安装下腔电磁调节阀（9）和下腔电磁开关阀（10）；上腔和下腔上分别安装有上腔压力传感器（11）和下腔压力传感器（12）；上腔还安装有位移传感器（15）；所述过程控制系统包括计算机（18）、分别与计算机（18）连接进行数据通讯的相机数据采集卡（19）、上腔电磁调节阀PLC（20）、下腔电磁调节阀PLC（21）、上腔电磁开关阀PLC（22）、下腔电磁开关阀PLC（23）、气压缸信息反馈PLC（24）、火焰切割机起点位置开关（25）和火焰切割小车起点位置开关（26）；上、下腔电磁调节阀PLC分别与上、下腔电磁调节阀相连接；上、下腔电磁开关阀PLC分别与上、下腔电磁开关阀相连接；所述火焰切割机起点位置开关（25）安装在切割机轨道（29）上，位于火焰切割机（27）切割板坯时的起始位置；所述火焰切割小车起点位置开关（26）安装在火焰切割机（27）上，位于火焰切割小车（28）切割板坯时的起始位置；气压缸信息反馈PLC（24）同时与气压缸上腔压力传感器（11）、下腔压力传感器（12）和位移传感器（15）、火焰切割机起点位置开关（25）、火焰切割小车起点位置开关（26）相连接。...

【技术特征摘要】
1.大板坯火焰喷枪切割高度控制系统，包括切割机轨道（29）、火焰切割机（27）、设置于火焰切割机（27）上的火焰切割小车（28）和喷枪（2），其特征在于：它还包括安装于火焰切割小车（28）上的气压缸（1）、用于拍摄喷枪（2）及喷枪火焰的相机（17）和过程控制系统；
所述喷枪（2）为活塞式火焰喷枪；活塞式火焰喷枪（2）装配于气压缸（1）中将气压缸（1）分为上腔和下腔，上腔分别与上腔进气管（3）和上腔出气管（4）连通，上腔进气管（3）和上腔出气管（4）上分别安装上腔电磁调节阀（5）和上腔电磁开关阀（6）；下腔分别与下腔进气管（7）和下腔出气管（8）连通，下腔进气管（7）和下腔出气管（8）上分别安装下腔电磁调节阀（9）和下腔电磁开关阀（10）；上腔和下腔上分别安装有上腔压力传感器（11）和下腔压力传感器（12）；上腔还安装有位移传感器（15）；
所述过程控制系统包括计算机（18）、分别与计算机（18）连接进行数据通讯的相机数据采集卡（19）、上腔电磁调节阀PLC（20）、下腔电磁调节阀PLC（21）、上腔电磁开关阀PLC（22）、下腔电磁开关阀PLC（23）、气压缸信息反馈PLC（24）、火...

【专利技术属性】
技术研发人员：范佳，成旭东，高福彬，刘红艳，巩彦坤，
申请(专利权)人：河北钢铁股份有限公司邯郸分公司，
类型：新型
国别省市：河北;13