[发明专利]一种炼钢转炉钢水的炉前自动测温与取样系统

说明书

本发明涉及一种炼钢转炉钢水的炉前自动测温与取样系统，所述系统包括炉前自动测温取样部分、套管自动拆装部分和系统电控部分；所述套管自动拆装部分由机器人及其抓手、套管弹仓、钢水样品及废套管收集仓和机器视觉系统组成；所述机器视觉系统测量实际测温枪和/或取样枪头部位置，通过与测温枪和/或取样枪的预设坐标对比计算出测温枪和/或取样枪头的变形量，并将所述变形量提供给机器人，以便机器人根据所述变形量控制抓手的位移量，准确安装各套管。在自动测温、取样时，将转炉倾翻到一定角度进行测温取样，避免了传统自动测温需从炉口垂直插入完成。

技术领域

本发明涉及一种炼钢转炉钢水的炉前自动测温与取样系统，涉及机器人和机器视觉系统应用于炉内钢水的测温与取样、套管自动装甲的结构设计及开发。所述系统可替代人工完成测温、取样工作，属于智能化、自动化设备设计开发及其在冶炼系统应用的领域。

背景技术

目前大吨位转炉的自动测温取样有进口的设备，他们的工作方式是从转炉炉口顶部垂直插进转炉中进行测温取样的。该进口设备投资大，并且需要对转炉进行大规模的改造，才能安装使用该种顶部插入式的自动设备。目前炼钢LF精炼炉有自动测温取样的自动设备，这种工作方式与大吨位转炉进口自动测温取样设备的工作方式相同，都是从精炼炉口垂直插入炉内完成工作的方式。

自动测温取样系统在测温取样过程中，存在以下几方面问题：当将测温套管装到测温枪时，对插入尺寸精度要求高，太深会破坏套管头部的热电偶，太浅则没有碰到触点，不能将温度信号传到发射装置，而现有技术难以实现该高精度的插入尺寸控制；测温套管、测温保护套管和取样套管的内孔与测温枪，取样枪的外径相差较小，套管与枪对准安装的精确度要求高；测温枪和取样枪头部易弯曲变形，在一定的变形量下，套管与枪头难以准确安装；测温套管、测温保护套管和取样套管的外径存在一定范围的变动，无法可靠抓取。

目前中小吨位的转炉是人工进行测温取样的，这种工作方式是先将转炉倾翻到一定的角度，炉口斜向炉前，人工将测温枪、取样枪插入炉内完成测温、取样工作。同时，由人工完成测温枪、取样枪拆装测温、取样套管的工作。

然而，转炉在倾翻状态下进行测温取样，则测温枪、取样枪存在较长（5.5米以上）的悬臂，在这么长的悬臂下，存在小管径（φ16）的管挠度大、易弯曲问题。现场温度高（转炉的温度可达1700℃以上），钢铁在高温下强度会下降，从而造成测温枪和/或取样枪刚性降低的问题。

工人劳动强度大，存在易受烫伤等的危险因素。由于人工的操作，炉内测温取样的点每次都不一样，且结果不稳定波动较大。

发明内容

本发明的目的是设计一种炼钢转炉钢水的炉前自动测温与取样系统，用于替代传统的人工测温、取样和套管装拆工作。所述系统包括三大部分子系统，相互配合，能够同时实现自动测温，取样以及套管的自动装拆三大功能；在自动测温取样过程中，通过机器视觉系统准确判断枪头位置，以精准对套管进行抓取并插入对应枪头。

本发明的技术方案如下：

炼钢转炉钢水的炉前自动测温与取样系统包括：炉前自动测温取样部分、套管自动拆装部分和系统电控部分。

所述炉前自动测温取样部分由纵移装置、翻转装置、翻转安全装置、旋转装置、横移装置和行走小车组成；所述行走小车带动整个所述系统跟随炉前挡火门移动；所述横移装置带动测温枪和/或取样枪左右横移到各个工作位；所述旋转装置实现测温枪和/或取样枪在90°的角度工作位置切换；所述翻转安全装置是对高达6米多的纵移机构的安全防护装置；所述翻转装置用于实现测温枪和/或取样枪从垂直向下位置翻转到与倾翻后转炉炉口相对的工作位置的自动切换；所述纵移装置用于驱动测温枪和/或取样枪进出转炉，实现对钢水的测温取样；