邱壯  李曉峰

（遼寧紫竹集團恒盛鑄業有限公司鞍山114000）

【摘要】介紹了 Board Cut 2008連鑄機非接觸式自動定尺系統在煉鋼連鑄機上的應用，分析了該定尺系統誤差產生的原因，提出了校正方案。

【關鍵詞】定尺系統；誤差分析；數學期望；均方差

1問題的提出

為了適應市場需求，恒盛鑄業有限公司新建一條板坯、一條矩坯連鑄生產線，于2017年10月投產。其中，板、矩坯定尺切割采用的是北京中遠通公司開發的Board Cut 2008連鑄機非接觸式自動定尺系統，該系統剪切精度高，抗干擾能力強，運行穩定可靠.數據庫管理功能強大。其人機界面如圖1所示。

該連鑄生產線投產后，對切割后的成品坯子（板坯和矩坯）進行了抽樣測量，發現坯子的定尺長度有如下問題：

（1） 誤差離散性較大。

（2） 有負公差（按工藝要求，成品坯子的長度只允許正公差）。

（3） 誤差時常整體偏移。

該自動定尺系統的測量精度是多少？怎樣確定坯子定尺切割的預留長度？如何將成品坯子的誤差 控制在允許的范圍內？這些都是要研究的課題。

2 Board Cut 2008連鑄機非接觸式自動定尺系統的測量原理及測量精度

2.1測量原理

系統采用光學成像方式，根據紅外光照CCD感光元件其像素排列的感光數量,計算鋼坯長度， 如圖2所示。

2.2測量精度（分辨率）

以板坯為例，由圖2可得：

式中：l—成像長度；

L——鋼坯長度；

L_m—光學鏡頭焦距（目距）；

L_w——鋼坯到光學透鏡的距離（物距）。

CCD像素間距是0.02 mm,即?l =0.02 mm,由 （1）式可得：

取:L=6000 mm（大多數成品坯子的定尺長度在6000 mm左右）,L_w=17 200 mm （實測光學鏡頭到板坯輻道的距離）,L_m=70mm（鏡頭焦距），所以?L= 17200/70 x 0.02=4.92 mm,即測量精度（分辨率）為4.92 mm。

2.3切割系統組成

2.3.1 切劃裝置

切割裝置由火焰槍移動裝置、切割小車、走行裝置及壓緊跟蹤裝置等組成。其中壓緊裝置由氣缸驅動。圖3為切割裝置示意圖。切割裝置預備切割時，必須停在零位。

2.3.2測量裟置

測量裝置由一架光學鏡頭、一臺計算機和操作臺組成。光學鏡頭將鋼坯成像在CCD感光器件上,計算機采集CCD數據并處理,計算鋼坯長度并提供人機界面。操作臺有觸摸屏，可輸入切割參數。

2.3.3 切割糸統工作過程

該系統實時監測待切鋼坯長度，當鋼坯長度接近切割定尺長度時，發出切割預壓緊指令，壓緊氣缸動作，使夾緊裝置與鋼坯接觸，但僅僅是接觸，沒有壓緊力，切割小車仍處于停滯狀態，相當于切割預備狀態，當鋼坯長度到達切割定尺要求時發出指令，使壓緊氣缸再動作，壓緊裝置壓住鋼坯，帶動小車與鋼坯同步運行，再啟動切割槍，開始切割。圖4為切割工作程序。

3誤差分析

3.1樣本分析

以板坯為例，共測量了冷坯2421個，取得了2421個數據，見表1。

按照不同誤差加以分組，并記錄在這誤差范圍內板坯的數量，結果如表2。

根據表2做出直方圖，見圖5。

由圖5可以看出，測量誤差服從正態分布，它們與a=0（數學期望）,δ=62（均方差）的正態分布符合得相當好。按工藝規定，坯子的定尺長度只能是正公差，若要符合這一要求，則定尺長度要讓出一定長度。讓出長度計算：對于符合正態分布的隨機變量，它的值落在區間［u-3δ, u+3δ］幾乎是肯定的，這就是所謂“3δ規則”。其中：-3δ區間就是要讓出的長度。-3δ=-3 x 62=-188mm?？紤]到測量誤差，大體上要讓出200 mm,這樣，誤差在0~ 200mm之間,鋼坯損失率約3.4%，損失太大。

3.2查找原因

從切割工作原理、工作過程入手,對測量切割系統的各個環節和設備進行分析,并在生產中對相關設備的物理量和介質進行測量，發現切割小車壓緊同步裝置的動力氣源壓力時常波動，導致壓緊過程時間變化，影響了切割定尺長度。既壓力低時，壓緊裝置動作慢，壓緊時間較長,坯子定尺偏長；壓力高時，壓緊裝置動作快，壓緊時間較短，坯子定尺偏短。

經檢査，同一管路還有其他幾處用戶，也在不定時用氣，所以造成氣源壓力波動。為保證氣源壓力穩定,在氣源入口加裝一個儲氣罐，用以穩定氣源壓力。實踐證明非常有效，解決了氣源壓力不穩定這一問題（見圖6）。

問題解決后,對切割后的板坯長度重新取樣，共2810個,做岀直方圖。

它們與a=0（數學期望）,δ=9.5（均方差）的正態分布符合的相當好。如圖7所示。

δ=9.5（該測量系統給出的誤差指標是δ≤10mm）,就是說誤差已經符合系統要求。

3δ=28.5,即在定尺中加上28.5 mm,即可保證切割均為正公差的概率為99.7%,經與質量管理部門研究，考慮到留有一定余量，最后確定在定尺中加40mm。即切割長度（熱定尺）=冷定尺x 1.03 + 40,其中1.03為熱脹冷縮系數。

4結束語

該連鑄生產線投產已經一年有余，質檢部門對板坯定尺長度定期取樣測量，基本上沒有超差現象，也從來未岀現過故障，系統運行確實穩定，由于定尺誤差小，坯子成材率也較高，完全滿足了工藝要求。