一种加热炉板坯炉内在线精确定位装置及方法

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利说明书

(21)申请号 CN2.X

(22)申请日 2021.11.02

(71)申请人 莱芜钢铁集团电子有限公司

地址 271104 山东省济南市钢城区昌盛路23号

(72)发明人 刘珍 张元华 宋希光 张瑾 方茂峰 刘疆 张丽 尚晓光 吕霞 弥春霞 邱芳 吕慧超

曹建

(74)专利代理机构 37268 山东瑞宸知识产权代理有限公司

代理人 刘继枝

(51)

C21D9/70(20060101)

C21D11/00(20060101)

(10)申请公布号 CN 114134311 A

(43)申请公布日 2022.03.04

权利要求说明书 说明书 幅图

(54)发明名称

一种加热炉板坯炉内在线精确定位

装置及方法

(57)摘要

本发明主要涉及自动控制领域，具

体的说是一种加热炉板坯炉内在线精确定

位装置及方法。将步进梁炉内板坯跟踪与

出料穿炉墙激光光电管以及步进梁磁尺相

结合，提供一种精确、稳定的加热炉出炉

前板坯在线定位控制方法。由于穿墙激光

检测器本身的原因，会发生没有检测到或

是已经检测到了却中间发生了信号闪断的

情况，这样也会直接影响板坯过穿炉墙光

电管的距离的计算值；此时引入板坯跟踪

数据计算过激光距离二，与之前计算的过

激光距离一进行对比修正，可及时发现问

题。

法律状态

法律状态公告日

法律状态信息

2022-03-04

公开

实质审查的生效IPC(主分

2022-03-22

类):C21D 9/70专利申请

号:2X申请

日:20211102

法律状态

发明专利申请公布

实质审查的生效

权 利 要 求 说 明 书

1.一种加热炉板坯炉内在线精确定位装置,其特征在于:包括步进梁、穿炉墙激光光

电管(2)、步进梁磁尺(3)、和编码器;所述步进梁设置于加热炉内;所述穿炉墙激光光

电管(2)包括穿墙激光光电管发射端(6)和穿墙激光光电管接收端(11),并分别位于所

述步进梁末端预设位置的两侧;所述步进梁磁尺(3)安装于所述步进梁的传动气缸上;

所述编码器设置于加热炉PLC中,并能够接收所述穿炉墙激光光电管(2)和所述步进

梁磁尺(3)采集的数据信号并输出数据信号。

2.根据权利要求1所述的一种加热炉板坯炉内在线精确定位装置,其特征在于:所述

编码器能够通过以太网将数据信号传输至工程师站的电脑中。

3.根据权利要求1所述的一种加热炉板坯炉内在线精确定位装置,其特征在于:包括

出钢机(9),所述出钢机(9)设置于加热炉出口处。

4.一种加热炉板坯炉内在线精确定位方法,其特征在于:

包括如下步骤:

S1.开启步进梁,累加步进梁磁尺(3)所采集的位移距离数据信号,即得板坯总位移距离;

S2.将每次累加的板坯总位移距离减去穿炉墙激光光电管(2)所在位置的距离,得出数

值,直至该首次数值大于0后,输出该数值并计算后记为过激光距离二,同时,当板坯总

位移距离大于预设值后,穿炉墙激光光电管(2)打开,随后根据步进梁的动作得出过激

光距离一;

S3.将过激光距离一与过激光距离二相比对,根据两数据差值检验数据是否正常;

S4.将数据传输入出钢机(9)计算行程后,出钢机(9)将板坯挑出加热炉内。

5.根据权利要求2所述的一种加热炉板坯炉内在线精确定位方法,其特征在于:所述

步骤S2中,若穿炉墙激光光电管(2)打开后未检测到板坯,将再次启动步进梁运动一

个周期;若仍未检测到板坯,将直接将穿炉墙激光光电管(2)异常情况报警,由工作人员

查看具体情况。

6.根据权利要求2所述的一种加热炉板坯炉内在线精确定位方法,其特征在于:所述

步骤S3中,若过激光距离一与过激光距离二两数据正常,将按步骤正常进行;若两数

据异常,则将穿炉墙激光光电管(2)异常情况报警,并由工作人员查看具体情况。

7.根据权利要求2所述的一种加热炉板坯炉内在线精确定位方法,其特征在于:过激

光距离一为:记板坯抬起平移时首次碰到穿炉墙激光光电管(2)时的步进梁磁尺(3)平

移值为A,记板坯走完全程下落后的步进梁磁尺(3)平移值为B,过激光距离一等于B

减去A。

说 明 书

技术领域

本发明主要涉及自动控制领域,具体的说是一种加热炉板坯炉内在线精确定位装置

及方法。

背景技术

轧线生产所用的原料板坯需要经过加热炉加热后才能进入轧线进行轧制,因此加热

炉能否保证安全、正常的运行,加热出合格的钢坯,对整个轧线能否持续、稳定的生

产,都有着至关重要的决定作用。炉内板坯的精确定位控制技术是加热炉自动控制

系统中核心控制技术之一,尤其是板坯出炉前的位置跟踪关系到炉内步进梁与出钢

机两部分的精确控制。通常步进梁式加热炉炉内板坯位置跟踪依靠于磁尺测量数据

的累加计算得到,当板坯移动到出料炉门附近时有穿炉墙激光光电管进行检测,然后

出钢机根据板坯过穿炉墙激光光电管距离计算挑钢行程。然而实际生产中常常出现

出钢机没有将板坯放到出料辊道中心线上,在板坯运输过程中刮蹭辊道边沿,撞坏辊

道,延误生产的情况,究其原因是因为穿炉墙光电管因种种原因产生了误信号,因此加

热炉出炉板坯精确定位,出钢机精确挑钢是实现加热炉稳定生产的一项重要内容。

发明内容

本发明将步进梁炉内板坯跟踪与出料穿炉墙激光光电管相结合,提供一种精确、稳

定的加热炉出炉前板坯在线定位控制方法。

一种加热炉板坯炉内在线精确定位装置,包括步进梁、穿炉墙激光光电管、步进梁

磁尺、和编码器;所述步进梁设置于加热炉内;所述穿炉墙激光光电管包括穿墙激光

光电管发射端和穿墙激光光电管接收端,并分别位于所述步进梁末端预设位置的两

侧;所述步进梁磁尺安装于所述步进梁的传动气缸上;所述编码器设置于加热炉PLC

中,并能够接收所述穿炉墙激光光电管和所述步进梁磁尺采集的数据信号并输出数

据信号。

进一步地,所述编码器能够通过以太网将数据信号传输至工程师站的电脑中。

进一步地,包括出钢机,所述出钢机设置于加热炉出口处。

一种加热炉板坯炉内在线精确定位方法,包括如下步骤:

S1.开启步进梁,累加步进梁磁尺所采集的位移距离数据信号,即得板坯总位移距离;

S2.将每次累加的板坯总位移距离减去穿炉墙激光光电管所在位置的距离,得出数值,

直至该首次数值大于0后,输出该数值并计算后记为过激光距离二,同时,当板坯总位

移距离大于预设值后,穿炉墙激光光电管打开,随后根据步进梁的动作得出过激光距

离一;

S3.将过激光距离一与过激光距离二相比对,根据两数据差值检验数据是否正常;

S4.将数据传输入出钢机计算行程后,出钢机将板坯挑出加热炉内。

进一步地,所述步骤S2中,若穿炉墙激光光电管打开后未检测到板坯,将再次启动步

进梁运动一个周期;若仍未检测到板坯,将直接将穿炉墙激光光电管异常情况报警,由

工作人员查看具体情况。

进一步地,所述步骤S3中,若过激光距离一与过激光距离二两数据正常,将按步骤正

常进行;若两数据异常,则将穿炉墙激光光电管异常情况报警,并由工作人员查看具体

情况。

进一步地,过激光距离一为:记板坯平移时首次碰到穿炉墙激光光电管时的步进梁磁

尺平移值为A,记板坯走完全程下落后的步进梁磁尺平移值为B,过激光距离一等于

B减去A。

本发明具有的有益效果为:正常生产时,加热炉出料端炉内烟气较多,即使采用高品质

激光检测仪,仍有可能被炉内黑烟、移动物体等误触发而影响板坯精确定位,此时建

立穿墙光电管检测窗口期可以在板坯到达穿墙光电管附近时光电管再起检测作用,

此时计算出的过激光距离一有效防止信号误触发带来的检测异常。

另外由于穿墙激光检测器本身的原因,会发生没有检测到或是已经检测到了却中间

发生了信号闪断的情况,这样也会直接影响板坯过穿炉墙光电管的距离的计算值。

此时引入板坯跟踪数据计算过激光距离二,与之前计算的过激光距离一进行对比修

正,可及时发现问题。

采用此发明,可实现板坯在穿墙光电管检测窗口期内的精确定位,即使产生误信号,也

会再次参考板坯跟踪位置计算出的过激光距离进行修正。超出修正范围智能报警输

出提示操作人员干预,提高了板坯定位的快速性和安全可靠性。

附图说明

图1为本发明的系统硬件配置图;

图2为炉内板坯示意图;

图3为本发明方法流程图。

附图标记说明:1、入炉辊道,2、穿炉墙激光光电管,3、步进梁磁尺,4、固定梁,5、活

动梁,6、穿墙激光光电管发射端,7、出料炉门,8、出炉辊道,9、出钢机,10、出炉辊

道中心线,11、穿墙激光光电管接收端,12、出炉板坯,13、炉内板坯,14、装料炉

门,15、炉体,16、工程师站,17、加热炉PLC。

具体实施方式:

以下结合附图对本发明内容作进一步的详细说明。

以炉长49.50米的宽厚板蓄热式步进加热炉为例。如图1和2所示,本发明包括步进

梁、穿炉墙激光光电管2、步进梁磁尺3和编码器;步进梁设置于加热炉内,其横移

步距为600mm,每步抬升距离200mm;穿炉墙激光光电管2包括穿墙激光光电管发

射端6和穿墙激光光电管接收端11,并分别位于步进梁末端预设位置的两侧,并位于

距加热炉入口47.29米处;步进梁磁尺3安装于步进梁的传动气缸上;出钢机9设置

于加热炉出口处;编码器设置于加热炉PLC17中,并能够接收穿炉墙激光光电管2和

步进梁磁尺3采集的数据信号,再经以太网将数据传输至工程师站16的电脑中。

加热炉内及相关结构如图2所示,板坯经入炉辊道1运送至装料炉门14前,由步进梁

将板坯13抬入炉体15中,最后经过穿墙激光光电管发射端6和穿墙激光光电管接

收端11后,由出钢机9将板坯13抬出出料炉门7,放置于出炉辊道8上;

如图3所示,一种加热炉板坯13炉内在线精确定位方法,包括如下步骤:

S1.开启步进梁,将板坯13一步步地由装料炉门14抬至出料炉门7,在此期间累加每

步步进梁磁尺3所采集的位移距离数据信号,即得板坯13的总位移距离,并存入数据

块中;

S2.将每次累加的板坯13的总位移距离减去穿炉墙激光光电管2所在位置的距离,得

出数值,直至该首次数值大于0后,输出该数值并计算后记为过激光距离二,同时,当板

坯13总位移距离大于46米后,穿炉墙激光光电管2及窗口打开,并根据步进梁的动

作得出过激光距离一;若穿炉墙激光光电管2打开后未检测到板坯13,将再次启动步

进梁运动一个周期;若仍未检测到板坯13,将直接将穿炉墙激光光电管2异常情况报

警,由工作人员查看具体情况。

S3.将过激光距离一与过激光距离二相比对,根据两数据差值检验数据是否正常;若过

激光距离一与过激光距离二两数据差值较小,将按步骤正常进行;若两数据差值较大,

则将穿炉墙激光光电管2异常情况报警,并由工作人员查看具体情况后及时进行调

整。

S4.将数据传输入出钢机9计算行程后,出钢机9将板坯13挑出加热炉内。

注:

过激光距离一:记板坯13抬起平移时首次碰到穿炉墙激光光电管2时的步进梁磁尺

3平移值为A,记板坯13走完全程下落后的步进梁磁尺3平移值为B,过激光距离一

等于B减去A;

过激光距离二:记板坯13宽度为C,记板坯13总位移距离置为D,则过激光距离二等

于C加D再减去47290mm。

通过上面具体实施方式,所述技术领域的技术人员可容易的实现本发明。但是应当

理解,本发明并不限于上述的具体实施方式。在公开的实施方式的基础上,所述技术

领域的技术人员可任意组合不同的技术特征,从而实现不同的技术方案。