一种钢包氩气智能连接系统及控制方法
阅读说明：本技术 一种钢包氩气智能连接系统及控制方法 (Intelligent connection system for argon of steel ladle and control method ) 是由 胡念慈 刘洋 周甫 欧阳德刚 严开勇 邓攀 徐重 李华 于 2021-08-03 设计创作，主要内容包括：本发明提出一种钢包氩气智能连接系统及控制方法,包括自动进气对接装置、钢包承接装置和控制装置,自动进气对接装置包括进气气缸和对接头,对接头固定于进气气缸的活塞杆的端头,活塞杆和对接头设有贯通的进气通道；钢包承接装置包括承接头,承接头固定于钢包上,承接头内设有贯通孔,贯通孔与钢包进气管相对应连通,贯通孔的外侧设有对接腔,与对接头相匹配；控制装置包括控制器和压力传感器,压力传感器安设于对接头内部,控制器的输入端分别与上位机及压力传感器相连,输出端与进气气缸相连,本发明整体系统结构简单、控制可靠,并采用侧方向接氩的方式,实现钢包氩气智能连接及控制。(The invention provides a ladle argon intelligent connection system and a control method, comprising an automatic air inlet butt joint device, a ladle bearing device and a control device, wherein the automatic air inlet butt joint device comprises an air inlet cylinder and a butt joint, the butt joint is fixed at the end of a piston rod of the air inlet cylinder, and the piston rod and the butt joint are provided with a through air inlet channel; the steel ladle bearing device comprises a bearing head, the bearing head is fixed on a steel ladle, a through hole is arranged in the bearing head, the through hole is correspondingly communicated with a steel ladle air inlet pipe, and a butt joint cavity is arranged on the outer side of the through hole and is matched with the butt joint; the control device comprises a controller and a pressure sensor, the pressure sensor is arranged in the butt joint, the input end of the controller is respectively connected with the upper computer and the pressure sensor, and the output end of the controller is connected with the air inlet cylinder.)
技术领域
本发明属于钢包底吹氩的技术领域，尤其涉及一种钢包氩气智能连接系统及控制方法。
背景技术
钢包底吹氩是国内外是目前国内外采用最广泛的一种炉外精炼方法，不仅能有效均匀钢液成分和温度，还能去除钢液中的夹杂物，提高钢液质量。钢包接氩系统的稳定运行是钢包底吹氩工艺实现的前提，目前存在的问题有：
①手动快速接头式优点是设备简单，连通率高，但因为采用人工手动连接，工作时间长，工作环境恶劣，操作时容易受到钢包掉渣伤害，而且台车上不平稳，易崴脚，造成人身伤害。
②钟式自动接头式是通过安装于钢包边缘的母头与安装于台车边缘的公头配合自动连接，其优点是自动连接，作业时间短，人员无需上车，保证人生安全，但其设备配件多，易碰撞、易结渣，而且由于定位精度要求高且设备连接过程中受冲击载荷较大，所以设备故障率高，连通成功率低、维护工作量大。
③平板型自动接头式，虽然可实现完全自动连接，但其密封圈耐热不好，故障率较高，而且该方式对台车基准面清洁度要求较高，一旦基准面出现粘渣等情况，系统将无法自动接氩。
目前还没有能有效实现钢包底吹氩供气系统智能连接的相关技术及控制方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种钢包氩气智能连接系统及控制方法，采用侧方向接氩的方式，钢包底吹氩供气系统快速连接和智能控制。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种钢包氩气智能连接系统，其特征在于，包括自动进气对接装置、钢包承接装置和控制装置，所述自动进气对接装置包括进气气缸和对接头，所述对接头固定于所述进气气缸的活塞杆的端头，活塞杆和对接头设有贯通的进气通道；所述钢包承接装置包括承接头，所述承接头固定于钢包上，承接头内设有贯通孔，所述贯通孔与钢包进气管相对应连通，贯通孔的外侧设有对接腔，与对接头相匹配；所述控制装置包括控制器和压力传感器，所述压力传感器安设于对接头内部，所述控制器的输入端分别与上位机及压力传感器相连，输出端与进气气缸相连。
按上述方案，所述对接头和承接头内设有进气通断组件，所述进气通断组件包括封堵板和顶推件，所述进气气缸的活塞杆与对接头的连接处设有进气腔，所述封堵板设于所述进气腔内，沿进气腔滑动，沿圆周向均匀间隔设有多个进气孔，所述顶推件包括顶推板和顶推杆，所述顶推板设于所述贯通孔内，与所述钢包相抵接，沿圆周向均匀间隔设有多个通气孔，与所述钢包进气管相对应，所述顶推杆固定于顶推板的端面中心，与所述进气通道相对应。
按上述方案，所述进气气缸对应活塞的两侧缸体上分别设有进气管和出气管，所述进气管和出气管上分别设有进气调节阀和出气调节阀，均与所述控制器的输出端相连。
按上述方案，还包括进气对接补偿装置，所述进气对接补偿装置包括补偿油缸，所述补偿油缸的活塞杆端头与进气气缸相连，带动进气气缸往复移动。
按上述方案，所述进气气缸的活塞杆上设有极限块，活塞杆对应的地面上设有接近开关，所述接近开关与所述控制器输入端相连。
按上述方案，所述进气气缸底部对应的地面上设有滑动辊，进气气缸沿所述滑动辊滑动，所述补偿油缸底部设有固定支架。
按上述方案，所述对接头为圆锥体结构，由柔性密封材料制成，所述对接腔为圆锥孔结构，所述进气气缸活塞杆的端头为T型结构，与对接头通过连接螺栓相连。
按上述方案，所述贯通孔的内侧设有凹槽，所述顶推板嵌设于所述凹槽内，顶推板与所述钢包的接触面设有密封圈。
按上述方案，所述承接头内侧面设有凸缘，通过固定螺栓与所述钢包相连。
一种钢包氩气智能连接系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1)当钢包落到钢包车上且接收到“自动接氩”信号时，控制器控制进气调节阀和出气调节阀打开，系统开始计时，如果计时时间t1≥a时，a的设定值为2～10s，气体从进气管进入并带动进气气缸的活塞杆向右移动，限位块与接近开关分开，回位信号丢失，进入下一步；如果计时时间t1≥a时，回位信号未丢失，极限块与接近开关未分开，系统显示“进气系统泄漏”故障，并进行人工确认；
S2)系统实时通过压力传感器检测对接头所受的压力值，当计时时间t2≥b，b的设定值为10～30s，压力值P≥P设时，P设取值范围为200～500N，说明对接头与承接头并未紧密接触，连接不牢靠，则进行步骤S4；当计时时间t2≥b,压力值P＜P设时，说明对接头与承接头紧密接触，连接牢靠，进入步骤S3；
S3)控制器给补偿油缸信号，让补偿油缸的活塞杆向右伸出，并推动进气气缸和对接头整体向右运动，当计时时间t3≥c，c的设定值为30～50s，压力值P≥P设时，说明对接头与承接头紧密接触，连接牢靠，进入步骤S4；当计时时间t3≥c,压力值P＜P设时，说明对接头与承接头并未紧密接触，连接不牢靠，显示“伸缩系统故障”，并进行人工确认；
S4)系统接收到“底吹结束”信号时，控制器控制进气调节阀停止供气，出气调节阀进气，并推动进气气缸的活塞杆和对接头整体向左运动；系统开始重新计时，当计时时间t4≥d，d的设定值为10～30s,极限块与接近开关接触，回位信号到位，进气气缸的活塞杆回到初始位，进行下一步；当计时时间t4≥d，回位信号未到位，极限块与接近开关未接触，此时控制器给补偿油缸信号，让补偿油缸的活塞杆向左缩回，并带动进气气缸和对接头整体向左运动，当计时时间t5≥e，e的设定值为30～50s，回位信号到位，则进行下一步；当计时时间t5≥e，回位信号未到位，显示“活塞杆未回位”，并进行人工确认，待人工确认后，方可进入下一步；
S5)控制器控制进气调节阀和出气调节阀关闭，计时系统归零，吊车将钢包调离钢包车，流程结束。
本发明的有益效果是：提供一种钢包氩气智能连接系统及控制方法，整体系统结构简单、控制可靠，采用侧方向接氩的方式，解决钢包供气系统智能连接和故障的智能检测，通过压力的实时监测和对比，能实现氩气连接情况的自动准确判定，采用极限信号能够实现活塞杆是否回位的准确判定，并制定了相应程序，有效避免了活塞杆未回位情况下起吊钢包对进气系统的损坏，通过补偿油缸能够对进气气缸活塞杆伸出距离不够、对接不牢靠、进气气缸活塞杆无法正常回位等情况进行补偿，提高了整个系统的稳定性和可靠性。
附图说明
图1为本发明一个实施例的剖视图。
图2为本发明一个实施例的封堵板的示意图。
图3为本发明一个实施例的顶推件的示意图。
具体实施方式
为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
如图1所示，一种钢包氩气智能连接系统，包括自动进气对接装置、钢包承接装置和控制装置，自动进气对接装置包括进气气缸1和对接头2，对接头固定于进气气缸的活塞杆3的端头，活塞杆和对接头设有贯通的进气通道4；钢包承接装置包括承接头5，承接头固定于钢包6上，承接头内设有贯通孔7，贯通孔与钢包进气管8相对应连通，贯通孔的外侧设有对接腔9，与对接头相匹配；控制装置包括控制器和压力传感器10，压力传感器安设于对接头内部，控制器的输入端分别与上位机及压力传感器相连，输出端与进气气缸相连。
对接头和承接头内设有进气通断组件，进气通断组件包括封堵板11和顶推件，进气气缸的活塞杆与对接头的连接处设有进气腔12，封堵板设于进气腔内，沿进气腔滑动，沿圆周向均匀间隔设有多个进气孔13(见图2)，顶推件包括顶推板14和顶推杆15，顶推板设于贯通孔内，与钢包相抵接，沿圆周向均匀间隔设有多个通气孔16(见图3)，与钢包进气管相对应，顶推杆固定于顶推板的端面中心，与进气通道相对应。
进气气缸对应活塞的两侧缸体上分别设有进气管17和出气管18，进气管和出气管上分别设有进气调节阀19和出气调节阀20，均与控制器的输出端相连。
对接头为圆锥体结构，由柔性密封材料制成，对接腔为圆锥孔结构，进气气缸活塞杆的端头为T型结构，与对接头通过连接螺栓21相连，能够实现对接头的快速连接和拆卸。
初始状态下封堵板紧贴对接头的进气通道口，这样通过进气调节阀调节进气压力，气体沿着进气管、活塞杆进气通道到达进气腔，当整个气体充满空腔之后继续加压并推动进气气缸活塞杆和对接头整体向右侧移动，直到对接头的圆锥面和承接头的圆锥孔相接处并产生挤压变形，使其完全贴合；在此过程中，由于顶推杆与封堵板接触，并将封堵板沿进气腔向左侧移动，脱离其初始位置，这样气体就依次通过进气通道、进气孔、贯通孔、通气孔进入到钢包进气管里，为钢包底吹提供气源。
还包括进气对接补偿装置，包括补偿油缸22，补偿油缸的活塞杆端头与进气气缸相连，带动进气气缸往复移动。通过补偿油缸活塞杆的伸缩，就可以推动进气气缸和对接头等机构整体左右移动，避免对接头与承接头连接不牢靠，及进气气缸不能回位的问题。
进气气缸的活塞杆上设有极限块23，活塞杆对应的地面上设有接近开关24，接近开关与控制器输入端相连，主要用来判定进气气缸活塞杆是否收回到初始位置。
进气气缸底部对应的地面上设有滑动辊25，进气气缸沿滑动辊滑动，降低了运动阻力，补偿油缸底部设有固定支架26。
贯通孔的内侧设有凹槽，顶推板嵌设于凹槽内，顶推板与钢包的接触面设有密封圈27，能保证整个接收系统的密封性，避免漏气。
承接头内侧面设有凸缘，通过固定螺栓28与钢包相连。
整个系统的工作流程如下：
S1)当钢包落到钢包车上且接收到“自动接氩”信号时，控制器控制进气调节阀和出气调节阀打开，系统开始计时，如果计时时间t1≥a时，a的设定值为2～10s，气体从进气管进入并带动进气气缸的活塞杆向右移动，限位块与接近开关分开，回位信号丢失，进入下一步；如果计时时间t1≥a时，回位信号未丢失，极限块与接近开关未分开，系统显示“进气系统泄漏”故障，并进行人工确认；
S2)系统实时通过压力传感器检测对接头所受的压力值，当计时时间t2≥b，b的设定值为10～30s，压力值P≥P设时，P设取值范围为200～500N，说明对接头与承接头并未紧密接触，连接不牢靠，则进行步骤S4；当计时时间t2≥b,压力值P＜P设时，说明对接头与承接头紧密接触，连接牢靠，进入步骤S3；
S3)控制器给补偿油缸信号，让补偿油缸的活塞杆向右伸出，并推动进气气缸和对接头整体向右运动，当计时时间t3≥c，c的设定值为30～50s，压力值P≥P设时，说明对接头与承接头紧密接触，连接牢靠，进入步骤S4；当计时时间t3≥c,压力值P＜P设时，说明对接头与承接头并未紧密接触，连接不牢靠，显示“伸缩系统故障”，并进行人工确认；
S4)系统接收到“底吹结束”信号时，控制器控制进气调节阀停止供气，出气调节阀进气，并推动进气气缸的活塞杆和对接头整体向左运动；系统开始重新计时，当计时时间t4≥d，d的设定值为10～30s,极限块与接近开关接触，回位信号到位，进气气缸的活塞杆回到初始位，进行下一步；当计时时间t4≥d，回位信号未到位，极限块与接近开关未接触，此时控制器给补偿油缸信号，让补偿油缸的活塞杆向左缩回，并带动进气气缸和对接头整体向左运动，当计时时间t5≥e，e的设定值为30～50s，回位信号到位，则进行下一步；当计时时间t5≥e，回位信号未到位，显示“活塞杆未回位”，并进行人工确认，待人工确认后，方可进入下一步；
S5)控制器控制进气调节阀和出气调节阀关闭，计时系统归零，吊车将钢包调离钢包车，流程结束。
本发明仅以上述实例进行解释说明，并非是对本发明的实施方式的限定，各部件的结构、位置设置及其连接都是可以有变化的。在本发明技术基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改变或等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。
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