激光定尺系统在大圆坯连铸机上的研究与应用

牛传峰

摘 要：连铸机定尺精度严重影响着冶炼成本，针对莱钢大圆坯连铸机定尺精度较低的问题进行技术改造，将编码器测量方式改为激光测量方式，提高了定尺精度，取得良好的使用效果。

关键词：激光；定尺；精度

中图分类号：TG233 文献标识码：A

随着我国连铸技术装备的迅速发展，连铸机定尺的精准度不断得到人们的重视，精确的定尺不仅可以有效计算产量、防止切废钢、提高生产效率，也可以在浇铸结束时，及时对尾坯进行处理，保障产品质量，减少经济损失。由于提高定尺精度可以再在不进行任何投資的情况下减少不必要的浪费，快速提高经济效益，因此得到了众多钢铁企业的关注。

莱钢大圆坯连铸机在投产以来，深受定尺精准度低的困扰，虽然通过程序优化取得了一些效果，但仍然存在精度不稳定的情况，大大影响了轧钢的成材率及钢水收得率，甚至还会产生废坯，给生产带来巨大损失。

一、课题背景

在原系统中，铸坯的跟踪及定尺测量采用的是编码器测量。编码器安装在拉矫机的电机上，依靠拉矫机编码器的计数率变化情况计算出铸坯行进的距离，并形成铸坯的总长度，然后根据铸坯的总长度计算出当前铸坯的长度，当铸坯到达定尺长度时，火切机割枪启动，开始进行铸坯切割。

该系统主要存在以下两个问题：

1 定尺精度较低：由于铸坯偏离辊道中心、钢坯变形等因素，按照常规的数值计算无法得到的铸坯长度往往与实际存在一定的差距，从而影响到正常的定尺及切割等工作，大大影响了定尺的精度。

2 无法实现全定尺：由于编码器安装在拉矫机上，在铸坯出拉矫机后，由于没有了编码器计量，无法得到当前铸坯的长度，跟踪、定尺等无法工作，影响到正常的定尺测量。

在此情况下，对定尺系统进行系统改造、提升系统精度迫在眉睫，采用新型的铸坯检测工具势在必行。

二、系统工作原理

1 采用先进的激光处理技术，在线识别热钢坯的长度及切割大车的位置，自动控制火切机定尺切割热钢坯，同时与连铸机PLC进行数据时时交换，检测、显示铸坯运行状态。

2 系统对远程接收的激光数据信息进行抗干扰处理运算后，得出正确定尺位置并输出执行指令，信号输出单元形成操作信息并转换为规定格式的电信号，控制执行机构对热钢坯进行剪切。

每一流由一个激光进行坯子的测量，激光读数通过激光服务器发送给激光定尺软件来控制坯子的预夹和主夹操作，激光的升降由集群限位来采集发送给激光定尺软件来控制。

激光用来实时采集坯子的长度，将读数换算成坯子的长度。

三、系统网络及数据通讯

定尺系统与切割系统采用的以太网通讯，系统之间采用OPC通讯方式。通过OPC通信把激光定尺数据发送到铸流PLC中，主要信号为激光定尺系统计算的铸坯生成长度，预夹紧信号和夹紧信号等。

四、系统实现

1 开发激光定尺程序

激光定尺程序主要用于实现对激光数据的处理。计算机将采集到的数据进行处理，使其能正确显示当前铸坯的长度，同时由于激光本身存在误差，因此开发了激光校验程序，使其能够正确显示当前铸坯的长度。

2 修改切割程序

开浇后，切头和第一支坯子用拉矫机编码器进行检测，此时定尺机处于落到下限位的位置不进行测量。在正常拉钢过程中，从第二支坯子开始利用激光定尺测量的数据。

对激光定尺计算的铸坯生成长度和拉矫机编码器计算的铸坯生成长度进行比较，如果两者相差在一定范围内，在接收到激光定尺发来的预夹紧信号时，对编码器计算的铸坯生成长度进行重新校验，长度值等于铸坯预夹长度。在接收到激光定尺发来的夹紧信号时，对编码器计算的铸坯生成长度进行重新校验，长度值等于铸坯定尺长度。如果两者差别较大，超出了设定范围，认为激光测距仪表可能发生异常，并在HMI报警显示激光定尺异常。

五、使用效果

在激光定尺系统投入使用后，定尺误差由以前的13mm左右提升到5mm左右，连铸机钢水收得率得到进一步提高，定尺精确度得到极大程度的提高，对轧钢的成材率等也得到了很大程度的提高，减少了浪费，同时由于商品的定尺精度得到了提高，也得到了用户的认可，取得了很好的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]田燕翔.现代连铸新工艺、新技术与铸坯质量控制[M].当代中国音像出版社，2004.

[2]应海金.连铸切割机监控系统[D].上海交通大学硕士论文，2007.