专利名称：一种自动测温、定氧取样装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于冶金领域液态金属处理过程技术领域，特别是提供了一种自动测 温、定氧取样装置，以实现对钢水的自动测温、定氧取样，减少人为干预，提高钢水温度测量 精度、快速取样及提高取样成功率、降低生产成本、缩短冶炼周期和降低工人劳动强度的用 途。
背景技术：
当今炼钢生产中，炉外精炼在提高钢材产品质量、扩大品种、降低成本、优化炼钢 生产工艺等方面发挥着非常重要的作用。尤其在板坯连铸实施恒拉速浇注以来，对精炼钢 水的温度、成分有了更为严格的要求，人工测温(定氧)取样的精度已经不能满足下道工序 对钢水质量的要求，因此实现精炼处理过程测温(定氧)取样的自动化，对提高钢水温度测 量精度和冶炼质量、降低原材料消耗和职工劳动强度具有十分重要的意义。人工测量方式不能很好的确定测量位置和插入深度，并且人工测量难以避免测温 (定氧)的不稳定性，因此人工的测温(定氧)、取样方式所取得的温度数值精度较差，温度 波动范围较大，很难保证测量位置与温度值的精确度，因此也限制了连铸机恒拉速率的提 高，影响了连铸机的生产效率和铸坯的质量。原有的测温(定氧)取样方式不能保证测量的精度也增加了工人的劳动强度，生 产效率低无法满足连铸机对恒定拉速的高效率生产要求。本实用型可以减少工人劳动强 度，提高温度、成分控制精度，提高生产效率。发明内容本实用新型的目的在于提供一种自动测温、定氧取样装置，实现自动测温、定氧取 样，减少人为干预，提高钢水温度测量精度、快速取样及提高取样成功率、降低生产成本、缩 短冶炼周期和降低工人劳动强度。本实用新型包括机器人、机器人行走机构、弹仓、自动测量枪装置、液面高度检测 装置和控制系统。机器人通过支撑轮安装在行走机构轨道之上；隔热防护服套在机器人的 外部，防止机器人受高温的影响；弹仓与行走机构之间保持1 2米的距离摆放；液面高度 检测设备在机器人上部3 5米的位置安放；控制系统安装在距行走机构2 3米的距离 内，通过电缆与机器人相连。自动测量枪装置通过摆动基座安装在距行走机构2 3米的 距离内，保证测量枪的枪头能插入到钢水里，机器人能够给枪头装、卸各种检测探头。如图 1所示。机器人能够实现自动抓取测量(定氧)取样探头，并安装在自动测量枪装置的枪 头上，测量后可以自动取下探头；机器人行走机构承载机器人本体，为机器人提供行走轨 迹；弹仓为机器人存储测量探头；机器人在弹仓内抓取相应的测量探头，并将测量探头安 装在自动测量枪装置的枪头上；液面高度检测装置检测液面高度，数据传递给控制系统。有 控制系统控制机器人和自动测量枪装置的动作。机器人的抓手是一个气动夹紧装置，抓手本身自带导向坡口。弹仓采用分离式结构，装载不同的测量探头，摆放间距与提升装置两个枪杆的间距一样。自动测量枪装置由测量枪、机器人外部轴、链式提升装置、摆动基座及测量枪定位 器组成。测量枪通过滑道和链式提升装置固定在摆动基座上，测量枪定位器安装在摆动基 座上，距测量枪下端500 IOOOmm ；机器人外部轴与测量枪上端相连，并通过链式提升装置 安装在摆动基座上部。钢包液面高度检测装置检测液面高度，并将检测数传递给控制系统，控制系统根 据液面高度检测装置测得的数据运算出下枪距离，弹仓装载不同的测量探头，根据生产需 要，机器人抓取不同的测量探头并完成在自动测量枪装置枪头上的装、卸探头工作，自动测 量枪装置精确控制下枪深度，完成测量工作。机器人行走机构在不进行测温(定氧)取样的时候，增大了机器人和钢炉之间的 距离，有效降低了电极热辐射对机器人的损伤，利用机器人的外部轴控制，可以精确的实现 取枪和装枪的动作。弹仓采用了分离式结构，装载不同的测量探头，摆放间距与链式提升装置两个枪 杆的间距一样，有效减小了现场的占地面积，弹仓探头的自动检测装置为机器人提供了开 始抓取的计算位置，提高了抓枪的准确度。安全防护装置对机器人操作区进行了隔离，有效避免了人为损伤，对整个系统进 行有效的防护。本实用新型可以按照生产的需要，人工设定机械手的运行轨迹，系统中的记忆功 能可自动记录运行轨迹。机器人采集到钢包到位信号后，自动测量钢水液面，并运算出下枪距离，弹仓探头 的自动检测装置为机器人提供开始抓取的计算位置，机器人抓手抓取探头进行装枪，伺服 位置控制器根据钢水液面测量结果确定测温(定氧)取样的具体位置，链式提升装置系统 将枪杆摆出进行测温(定氧)取样，无需人工干预，实现高度自动化。该装置的使用完全消 除了人工测量方式对测量结果造成的系统偶然误差，测温(定氧)结果表明温度重现率较 高且测温(定氧)偏差波动较小，精度波动在士2°C范围内，在精度波动上相对于人工测温 (定氧)提高了 50%;取样的合格率也达到98%以上，相对与人工取样提高了 10%左右；取 样不合的比例由人工取样的8%降至2%以下。为提高钢水质量的控制和精度提供了可靠 的保障，大大提高了连铸机的恒拉速率。本实用新型具有远程和本地两种操作模式；单循环和分步两种系统工作方式；钢 水液面自动检测、下枪深度自动确定；现场数据自动采集并传至远程服务器；报警显示和 复位；弹仓内测温(定氧)、定氧、取样枪状态显示；系统急停、机器人暂停控制；系统运行 状态显示等功能。本实用新型可以实现测温(定氧)取样的无人化操作，测量精确，而且制作成本 低，易于实现标准化、批量化制作，因此在精炼工序不仅有利于钢水测量精度的提高，降低 了操作人员的劳动强度。
图1为本实用新型的测温(定氧)取样装置示意图。其中，弹仓1、工业控制计算 机2、液面高度检测装置3、链式提升装置4、枪杆气动定位装置5、机器人行走机构6、机器人7、废枪排除装置8、安全防护装置9。
具体实施方式
本实用新型包括机器人、机器人行走机构、弹仓、自动测量枪装置、液面高度检测 装置和控制系统。机器人行走机构在整套系统的中部，机器人通过支撑轮安装在行走机构 轨道之上；隔热防护服套在机器人的外部，防止机器人受高温的影响；弹仓与行走机构之 间保持1 2米的距离摆放；液面高度检测设备在机器人上部3 5米的位置安放；控制系 统安装在距行走机构2 3米的距离内，通过电缆与机器人相连。自动测量枪装置通过摆 动基座安装正在距行走机构2 3米的距离内，保证测量枪的枪头能插入到钢水里，机器人 能够给枪头装、卸各种检测探头。如图1所示。本自动测温(定氧)取样装置与原有测温(定氧)装置不同。原装置只能人工进 行装卸枪头。由于每个钢包的液面高度不同，测量结果不精确。另外，人工装卸枪困难，不利 于操作与维修。枪头与链式提升装置联接部位没有防护，现场温度较高，内置测温(定氧) 导线容易破损失效。采用本自动测温(定氧)取样装置时，首先利用液面高度检测装置对钢包的钢水 液面高度进行测量，数据存储，与此同时，枪杆气动定位装置抱紧枪杆，机器人抓取枪头，通 过行走机构进行装枪，枪杆气动定位装置打开，气缸摆出到位，链式提升装置根据液面高度 测得数据开始下枪到位，开始测温(定氧)、取样或定氧。当测温(定氧)或定氧得到数据 结果时(取样时，系统设定时间，在钢水中持续一定时间后自动提取)，链式提升装置开始 上升到位，气缸摆回到位，枪杆气动定位装置抱紧枪头，机器人开始卸枪，通过行走机构远 离钢炉，到废枪排除装置侧开始卸枪，机器人回到待机状态，依次循环。采用本自动测温(定氧)取样装置优点在于钢水液面测量和伺服位置控制实现了 每一枪测温(定氧)和取样的准确定位，完全消除了人工测量方式对测量结果造成的系统 偶然误差，为提高钢水质量的控制和精度提供了可靠的保障。对于测温(定氧)准确性，测 量系统分析结果说明机器人测温(定氧)数据可信，重现率高且测温(定氧)偏差波动较 小，精度波动在士2°C范围内；取样的合格率达到98%以上，相对与人工取样提高了 10%左 右；取样不合的比例由人工取样的8%降至2%以下。采用本自动测温(定氧)取样装置可以实现炉外精炼测温(定氧)取样的无人化 操作、温度数据的精确测量、取样成率高，而且本实用新型易于实现操作的标准化，因此该 自动测温(定氧)取样装置不仅可以完全代替精炼助手进行冶金操作，而且还为精炼工提 供了更为精准的数据依据，对于提高钢水质量有着长远的现实意义。
权利要求1.一种自动测温、定氧取样装置，其特征在于，包括包括机器人、机器人行走机构、弹 仓、自动测量枪装置、液面高度检测装置和控制系统；机器人通过支撑轮安装在机器人行走 机构轨道之上；弹仓与机器人行走机构之间保持1 2米的距离摆放；液面高度检测装置 在机器人上部3 5米的位置安放；控制系统安装在距机器人行走机构2 3米的距离内， 通过电缆与机器人相连；自动测量枪装置通过摆动基座安装在距机器人行走机构2 3米 的距离内。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，机器人的抓手是一个气动夹紧装置，抓手 本身自带导向坡口。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，弹仓采用分离式结构，装载不同的测量探 头，摆放间距与提升装置两个枪杆的间距一样。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，自动测量枪装置由测量枪、机器人外部 轴、链式提升装置、摆动基座及测量枪定位器组成；测量枪通过滑道和链式提升装置固定在 摆动基座上，测量枪定位器安装在摆动基座上，距测量枪下端500 IOOOmm ；机器人外部轴 与测量枪上端相连，并通过链式提升装置安装在摆动基座上部。
专利摘要一种自动测温、定氧取样装置，属于冶金领域液态金属处理过程技术领域。该装置包括机器人、机器人行走机构、弹仓、自动测量枪装置、液面高度检测装置和控制系统；机器人通过支撑轮安装在机器人行走机构轨道之上；弹仓与机器人行走机构之间保持1～2米的距离摆放；液面高度检测设备在机器人上部3～5米的位置安放；控制系统安装在距机器人行走机构2～3米的距离内，通过电缆与机器人相连；自动测量枪装置通过摆动基座安装在距机器人行走机构2～3米的距离内。优点在于，实现自动测温取样减少人为干预，提高钢水温度测量精度、快速取样及提高取样成功率、降低生产成本、缩短冶炼周期和降低工人劳动强度。
文档编号G01K13/12GK201837542SQ20102053861
公开日2011年5月18日 申请日期2010年9月20日 优先权日2010年9月20日
发明者刘道正, 崔允, 张涛, 彭开玉, 成天兵, 曹利, 曾孔庚, 李树森, 王佳力, 王建伟, 田心宽, 陈建光, 黄坤 申请人:河北省首钢迁安钢铁有限责任公司, 首钢总公司, 首钢莫托曼机器人有限公司