中间包长水口的激光振动检测装置

1.本实用新型涉及炼钢连铸技术领域，具体涉及一种中间包长水口的激光振动检测装置。

背景技术：

2.随着连铸技术的发展，为了稳定钢液质量和降低耐火材料消耗，连续浇注的炉数越来越高。作为连铸中间包和钢包之间的钢水通道，中间包长水口的寿命决定了连续浇注炉数的上限。在实际生产中，中间包长水口在钢水的侵蚀下会产生破损和裂纹。现有中间包长水口出现的破损或裂纹均通过肉眼观察和判断，但是高温环境极大影响了该观察和判断的准确性，因此，中间包长水口的破损事故难以避免，给连铸过程带来生产、设备和人员的风险。为了避免中间包长水口的破损事故，炼钢厂通常采用非常保守的连浇炉数，造成大量中间包长水口未达使用寿命即被废弃，形成极大的浪费，即便如此，中间包长水口的破损事故还是难以避免。

技术实现要素：

3.本实用新型的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种中间包长水口的激光振动检测装置，能够实现获取中间包长水口工作过程中的频率振幅，从而可实现中间包长水口的状态监测。
4.本实用新型的一种中间包长水口的激光振动检测装置的技术方案为：包括钢包、中间包长水口、中间包和中间包盖，所述中间包盖设置于所述中间包上，所述钢包设置于所述中间包上方，所述钢包的出口端与所述中间包长水口固连，所述中间包长水口延伸至中间包内，所述中间包长水口的外表面设置有反光标志，所述中间包长水口的一侧设有激光测振装置，所述激光测振装置的激光发射口用于发射沿水平方向的激光束，所述激光束与所述反光标志相对应，所述激光测振装置具有数据的数据输出端。
5.较为优选的，所述反光标志为圆形。
6.较为优选的，所述反光标志为涂覆于中间包长水口表面的耐高温涂层。
7.较为优选的，所述中间包长水口的左右两侧对称设置反光标志，且在中间包两侧对应位置分别设置激光测振装置。
8.较为优选的，所述反光标志的直径为0.8～1.2cm。
9.较为优选的，所述反光标志高于中间包的包盖。
10.较为优选的，所述反光标志距中间包长水口顶部的距离小于距中间包长水口底部的距离，且距顶部的距离与距底部的距离比值为1：3。
11.本实用新型的有益效果为：
12.1、通过在中间包长水口上设置反光标志，并配合激光测振装置发射激光，可实现中间包长水口的激光多普勒效应非接触式测量，从而可获取工作过程中的频率振幅曲线。基于该装置获取的数据，使中间包长水口的破损自动化检测和裂纹自动化检测成为可能，
其避免了中间包长水口的破损事故，提高了生产安全性。也避免了中间包长水口的破损事故被废弃造成的浪费。
13.2、采用左右对称的方式布置反光标志和激光测振装置，可同时获取中间包长水口两侧的数据，该数据使非对称式破损的自动化检测成为可能，进一步提高了生产安全性。
附图说明
14.图1为本实用新型一种中间包长水口的激光振动检测系统的主视示意图；
15.图2为本实用新型一种中间包长水口的激光振动检测系统的反光标志与中间包盖的位置示意图；
16.图3为本实用新型一种中间包长水口的激光振动检测系统的俯视示意图；
17.图4为长水口模态计算中一阶响应频率和长水口长度的关系图；
18.图5为长水口模态计算中六阶响应频率和长水口长度的关系图。
19.图中：1-中间包长水口，2-钢包，3-中间包，4-激光测振装置，5-激光束， 6-计算机，7-反光标志，8-中间包盖。
具体实施方式
20.为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
21.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
22.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
23.实施例一
24.图1-3示出了本技术较佳实施例提供的一种中间包长水口的激光振动检测装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：
25.一种中间包长水口的激光振动检测装置，包括钢包2、中间包长水口1、中间包3和中间包盖8，所述中间包盖8设置于所述中间包3上，所述钢包 2设置于所述中间包3上方，所述钢包2的出口端与所述中间包长水口1 固连，所述中间包长水口1延伸至中间包3内，所述中间包长水口1的外表面设置有反光标志7，所述中间包长水口1的一侧设有激光测振装置4，所述激光测振装置4的激光发射口用于发射沿水平方向的激光束，所述激光束与所述反光标志7相对应，所述激光测振装置4具有数据的数据输出端。
26.所述反光标志7为圆形。所述反光标志7为涂覆于中间包长水口1表面的耐高温涂层。所述中间包长水口1的左右两侧对称设置反光标志7，且在中间包3两侧对应位置分别设置激光测振装置4。所述反光标志7的直径为0.8～1.2cm，本方案中优选1cm。所述反光标志7
高于中间包盖8。所述反光标志7距中间包长水口1顶部的距离小于距中间包长水口1底部的距离，且距顶部的距离与距底部的距离比值为1：3。
27.本装置的工作过程如下：
28.在中间包工作前，在中间包长水口1外表面以中间包长水口1的轴线的对称位置设置2个直径为1cm的圆形耐高温反光标志7，反光标志7圆心在中间包3包盖上部，距离中间包3包盖垂直距离为0.1m，将激光测振装置4的激光发射孔的圆心与2个反光标志7圆心设置在同一水平线，根据激光测振装置4具体参数设置激光测振仪4与反光标志7的最佳距离。在中间包开浇阶段，将激光测振装置4的激光束5照射中间包长水口上的反光标志7，两个反光标志7各有一束激光进行照射，持续10s，并将激光测振装置4测得的结果导入电脑6即可。
29.在此基础上，可进一步得到中间包长水口的频率振幅曲线；
30.将测量得到的频率振幅曲线中的频率与预先模拟得到的第一频率对照表进行对比，根据对比时的频率匹配状态得出被测中间包长水口的长度；
31.其中，所述第一频率对照表用于记录预先模拟得到的不同长度的中间包长水口模型的一阶湿模态共振频率；
32.其中，当被测中间包长水口测得的长度越短时，判断被测的中间包长水口磨损状况越严重。
33.在此基础上，将测量得到的频率振幅曲线中的频率与预先模拟得到的第二频率对照表进行对比，根据对比时的频率匹配状态得出被测中间包长水口的裂纹形态；
34.其中，所述第二频率对照表用于记录预先模拟得到的不同裂纹形态下的中间包长水口模型的一阶湿模态共振频率。
35.较为优选的，由于中间包长水口在工作中被钢水逐渐侵蚀，其底部会被逐渐磨损，从而造成中间包长水口的长度变短。当该磨损较轻时，对生产的影响较小，而该磨损较重时，中间包长水口长度过短，会对连铸造成较大影响，此时需要对中间包长水口进行更换。本方案中的第一频率对照表中的中间包长水口长度涵盖中间包长水口初始长度～最小磨损长度，其中，中间包长水口初始长度为未被磨损时的长度，最小磨损长度为设定的一个最短长度。在中间包长水口初始长度～最小磨损长度之间，根据设定的间距选取多个长度值，其中，所有的离散长度值构成了连续的多个范围区间。中间包长水口初始长度～第一长度阈值之间被设定为安全区间，当测量得到的长度位于该安全区间时，认为被测量的中间包长水口仍可继续使用。第一长度阈值～第二长度阈值被设定为低危区间，当测量得到的长度位于该低危区间时，认为被测量的中间包长水口在当前时刻存在一定的隐患，需在当前轮次的生产结束后进行更换，此时通过控制器输出灯光闪烁告警。第二长度阈值～最小磨损长度被设定为高危区间，认为被测量的中间包长水口在当前时刻存在较大隐患，需要终止当前轮次的生产，立刻对中间包长水口进行更换，同时通过控制器输出灯光闪烁以及鸣音告警。
36.实施例二
37.本实施例以某钢厂两流中间包为例，其长水口长度为1395mm，壁厚为 40mm,顶部宽度为185mm,下部为喇叭口结构，底部最宽处宽度为235mm，如图4所示。现使用大型商业模拟软件ansys对其长水口进行模态计算。根据模态计算要求，对长水口的模态计算做如下假设：
38.长水口的内衬以mgo作为耐火材料，其密度为3580kg/m3；
39.以长水口顶部作为固定支撑；
40.根据大型商业模拟软件ansys计算结果，随着长水口工作过程中受到侵蚀不断缩短，其低阶和高阶模态频率随着长水口长度缩小呈线性关系增大，如图4和图5所示。一阶模态显示，长水口每缩短1mm，其模态频率增大约0.16％。由于频率变化较小，使用高精度的激光多普勒测振装置可以有效监测长水口在工作过程中的微小破损情况，使生产人员可以更加精确掌握长水口的工作状态。
41.应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本技术实施例的实施过程构成任何限定。
42.以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：

1.一种中间包长水口的激光振动检测装置，包括钢包(2)、中间包长水口(1)、中间包(3)和中间包盖(8)，所述中间包盖(8)设置于所述中间包(3)上，所述钢包(2)设置于所述中间包(3)上方，所述钢包(2)的出口端与所述中间包长水口(1)固连，所述中间包长水口(1)延伸至中间包(3)内，其特征在于：所述中间包长水口(1)的外表面设置有反光标志(7)，所述中间包长水口(1)的一侧设有激光测振装置(4)，所述激光测振装置(4)的激光发射口用于发射沿水平方向的激光束，所述激光束与所述反光标志(7)相对应，所述激光测振装置(4)具有数据的数据输出端。2.如权利要求1所述的中间包长水口的激光振动检测装置，其特征在于：所述反光标志(7)为圆形。3.如权利要求1所述的中间包长水口的激光振动检测装置，其特征在于：所述反光标志(7)为涂覆于中间包长水口(1)表面的耐高温涂层。4.如权利要求1所述的中间包长水口的激光振动检测装置，其特征在于：所述中间包长水口(1)的左右两侧对称设置反光标志(7)，且在中间包(3)两侧对应位置分别设置激光测振装置(4)。5.如权利要求1所述的中间包长水口的激光振动检测装置，其特征在于：所述反光标志(7)的直径为0.8～1.2cm。6.如权利要求1所述的中间包长水口的激光振动检测装置，其特征在于：所述反光标志(7)高于中间包盖(8)。7.如权利要求1所述的中间包长水口的激光振动检测装置，其特征在于：所述反光标志(7)距中间包长水口(1)顶部的距离小于距中间包长水口(1)底部的距离，且距顶部的距离与距底部的距离比值为1：3。

技术总结

本实用新型涉及炼钢连铸技术领域，具体涉及一种中间包长水口的激光振动检测装置。包括钢包、中间包长水口、中间包和中间包盖，中间包长水口的外表面设置有反光标志，中间包长水口的一侧设有激光测振装置，激光测振装置的激光发射口用于发射沿水平方向的激光束，激光束与反光标志相对应，激光测振装置具有数据的数据输出端。通过在中间包长水口上设置反光标志，并配合激光测振装置发射激光，可实现中间包长水口的激光多普勒效应非接触式测量，从而可获取工作过程中的频率振幅曲线。基于该装置获取的数据，使中间包长水口的破损自动化检测和裂纹自动化检测成为可能，其避免了中间包长水口的破损事故，提高了生产安全性。提高了生产安全性。提高了生产安全性。