一种新型连铸机用辊缝测量仪

陈建峰，李平菊，丁 锋，刘 江，何保卫，田丽华

(1．中国重型机械研究院有限公司，陕西 西安 710032;2．西安泰富西玛电机有限公司，陕西 西安 710016;3．西安计量技术研究院，陕西 西安 721400)

0 前言

连铸机用辊缝仪是用来测量二冷段导辊辊缝值、辊列对弧精度、导辊旋转等参数的专用仪器。所获得的测量结果可供连铸机维护人员使用，及时维修参数超标的辊列，同时可用于分析造成铸坯质量降低，铸坯拉漏，铸坯产生表面缺陷、裂纹或中心疏松的原因，以达到优化铸机参数的目的。目前市场上常见的整体式辊缝仪重约1.5 t，测量工作须在停产检修期间进行，用辊缝仪更换引锭链端部的引锭头，测试完成后再将辊缝仪卸下，将引锭头恢复原位准备生产，检测过程需要多名工人协同完成，劳动强度大、耗费时间长。

本文介绍一种新型的辊缝仪，一套辊缝仪由多个分体单元组成，各分体单元固定连接于引锭链，测量时不需要更换引锭头，可在正常生产过程中进行辊缝数据的测量，简单易用，测量完成后，专门的数据处理软件分析出检测结果。

1 辊缝测量仪装置

根据二冷段分节辊的结构，设置了相应数量的辊缝仪分体单元，来检测每一节导辊的辊缝值，如图1所示。六个分体式单元安装于引锭链，测量3分段辊的参数，不需要更换引锭头。分体式辊缝仪如图2所示，辊缝仪分体单元由壳体、张紧盖、弹簧、气缸、旋转检测装置、辊缝检测装置、倾角检测装置、数据采集板和电池等组成。

张紧盖和导向杆通过弹簧连接于壳体，连铸机采用上装引锭时，向气缸通高压气体，活塞杆推动张紧盖向下运动，从而避免辊缝仪划伤结晶器内壁，使辊缝仪安全的通过结晶器。测量装置到达检测位后，打开气阀，放掉高压气体，弹簧释放压缩，张紧盖和壳体紧靠辊列，弹簧压力可消除轴承间隙，提高检测精度。辊缝检测装置得出辊列辊缝值。倾角传感器测量数据通过计算得到对弧精度。辊缝仪壳体上下分别装有旋转检测装置，测量辊子的转动情况。

电子采集板记录数据，测量完成后，通过无线或有线发送数据到数据处理站，供数据分析使用。当一次测量完成后，数据可通过无线立即发送到数据处理站，分析出测量结果，如发现某区域偏差超出了许用值，可不拆卸辊缝仪，待操作工调整完问题区域，再次送入辊缝仪检测，直至连铸机参数符合设计值。

采集板和传感器通过电池供电。辊缝仪各连接处采用防水处理，保证了辊缝仪使用的安全性。

2 辊缝测量原理

如图3所示，当辊缝仪平稳地通过连铸机各扇形段时，辊缝测量装置上下触头通过弹簧紧靠辊子，与触头连接的传感器随之产生电压变化，电子采集板记录连续变化值，测量完成后，专用软件分析连续变化值，取各段最小值即为辊缝值，如图4所示。在导辊长度方向，分布有多个辊缝仪单元，据每个单元测得的辊缝值，可判断导辊的弯曲状况。张紧弹簧提供足够的弹力以消除辊子轴承间隙，精确的反映实际辊缝值。辊缝测量采用高精度线性位移传感器，具有很高的可靠性和测量精度，分辨率可达0.01 mm。辊缝仪使用一段时间后，采用专门的校验装置进行精度校验和标定。

3 外弧导辊对弧精度测量原理

如图5所示，辊缝仪壳体内安装有倾角传感器，当辊缝仪通过连铸机辊列时，辊缝仪壳体底面紧靠连铸机外弧辊子，记录此时的倾角值φ，测量完成后，利用连铸机基准和测量得到的导辊角度值分析得出导辊外弧对弧精度。倾角传感器测量范围±60°，测量精度0.01°，保证了对弧检测精度。

图5 外弧导辊对弧精度测量原理Fig.5 The measuring principle of arc-precision

4 导辊旋转状况检测

在辊缝测量仪的上下侧均安装了辊子旋转检测装置来检测内弧和外弧导辊的旋转情况。旋转检测装置采用霍尔传感器，辊子转动良好时，霍尔传感器无信号输出，辊子转动有卡阻时，传感器输出脉冲信号，卡组严重时，输出脉冲数多，卡组不严重时，输出脉冲数少，据此即可判断导辊的旋转情况，如图6所示。

图6 导辊旋转状况检测原理Fig.6 The measuring principle of roller-rotation

5 结论

分体式辊缝仪可以实现正常生产过程中对二冷段辊列参数的检测，有体积小、重量轻，利于安装使用等特点，相比于整体式辊缝仪具有非常大的优势，可显著地提高连铸机调试维修进度，减轻工人劳动强度。

［1］ 干勇．现代连续铸钢实用手册 ［M］．北京．冶金工业出版社，2010．

［2］ 左力，许晞．辊缝测量仪检测原理及典型测量图形分析 ［J］．连铸，2001(5)．

［3］ 王覃，刁红敏．辊缝仪传感器的设计原理与应用［J］．可编程控制器与工厂自动化，2009(2)．