CN101255539A - 一种对沉没辊结渣的检测和清除方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及冷轧热镀锌设备中的沉没辊结渣的检测和清除方法及装置。一种对沉没辊结渣的检测和清除方法，其特征是：在刮刀杆与活塞杆相连端装有位移传感器，在输送带钢的顶辊上装有转速传感器；转速传感器测量带钢的在线速度并输入给控制器，控制器运算后输出控制刮刀杆沿沉没辊母线移动的速度；位移传感器测量刮刀杆的振动量并输入给控制器，刮刀杆的振动量与沉没辊结渣厚度成比例，控制器运算后输出控制装在刮刀杆上的刮刀对沉没辊的压力，实现刮刀对沉没辊结渣的刮除。本发明采用传感器测量带钢速度和沉没辊结渣厚度，经控制器运算后控制刮刀水平移动速度和刮刀对沉没辊的压力，实现刮刀对沉没辊结渣的刮除，并可减小沉没辊和刮刀的磨损。

Description

一种对沉没辊结渣的检测和清除方法及装置

(一)技术领域

本发明涉及冷轧热镀锌设备中的沉没辊，尤其涉及沉没辊结渣的检测和清除方法及装置。

(二)背景技术

热镀锌机组的锌锅中使用沉没辊设备，沉没辊处于锌液面以下，带钢从锌锅出来到达顶辊后输出。锌锅内的锌液温度在460～600℃左右，浸没在锌液中的设备和带钢不断带入的铁元素等形成各种合金元素，合金元素与锌形成各种金属间化合物，从而形成不同的锌渣。锌渣易在沉没辊上结渣，辊面结渣严重影响带钢表面的质量。因此，及时有效清理辊面结渣是非常必要的。

现有的沉没辊辊面清渣装置是采用刮刀装置，参见图1、图2，刮刀装置由一刮刀杆15、一把刮刀16、一台电机、一台气缸7组成。刮刀杆15的一端是刮刀16，另一端与气缸7的活塞杆相连，气缸7用以投入刮刀16，并调整刮刀16作用在沉没辊4辊面上的力，刮刀杆15在电机的驱动下沿沉没辊母线(即水平方向)作恒速往复运动或定点刮拭，刮刀16移动的速度为一手动设定值，该值不能随带钢1速度的变化而变化。刮刀16移动范围限于步进梁10上两个限位9之间，沉没辊4在带钢1的作用下单方向旋转，刮刀16沿沉没辊4母线作水平运动，从而达到刮除辊面结渣的目的。

但是该刮刀装置存在下列四个缺点：

(1)不能监测辊面结渣，沉没辊是否结渣仅靠目视带钢上的辊印才能发现，此时已经造成带钢质量缺陷，并且一旦辊面结渣清除困难；

(2)进行带钢的窄料和宽料的交替生产时，沉没辊两端的结渣不易发现，并且一旦发现辊面结渣清除困难；

(3)刮刀采用大压力投入作业模式，由于无法预知辊面是否结渣，刮刀无目的的大压力投入会造成辊面和刮刀的严重磨损；

(4)刮刀沿沉没辊母线(即水平)移动速度不能随带钢速度的变化而变化，影响了刮刀的使用效率，且刮刀压力靠人为的临时设定。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种对沉没辊结渣的检测和清除方法及装置，该检测和清除方法采用传感器测量带钢速度和沉没辊结渣厚度，经控制器运算后控制刮刀沿沉没辊母线移动的速度和刮刀对沉没辊的压力，实现刮刀对沉没辊结渣的刮除，并可减小沉没辊和刮刀的磨损。

本发明是这样实现的：一种对沉没辊结渣的检测和清除方法，是在刮刀杆的一端装有刮刀，另一端与气缸的活塞杆相连，刮刀杆被固定销轴固定，气缸用以调整刮刀压在沉没辊辊面上的力，刮刀杆在电机的驱动下沿沉没辊母线作往复运动或定点刮拭，其特征是：在刮刀杆与活塞杆相连端装有位移传感器，在输送带钢的顶辊上装有转速传感器；转速传感器测量带钢的在线速度并输入给控制器，控制器运算后输出控制电机，控制刮刀杆沿沉没辊母线移动的速度；位移传感器测量刮刀杆的振动量并输入给控制器，刮刀杆的振动量与沉没辊结渣厚度成比例，控制器运算后输出接比例减压阀控制气缸，控制装在刮刀杆上的刮刀对沉没辊的压力，实现刮刀对沉没辊结渣的刮除。

所述位移传感器装在刮刀杆的顶端。位移传感器装在刮刀杆加长杆的顶端。

一种对沉没辊结渣的检测和清除装置，包括刮刀杆、刮刀、气缸、电机，刮刀杆的一端装有刮刀，另一端与气缸的活塞杆相连，刮刀杆被固定销轴固定，刮刀杆在电机的驱动下沿沉没辊母线作往复运动或定点刮拭，其特征是：在刮刀杆与活塞杆相连端装有位移传感器，在输送带钢的顶辊上装有转速传感器；转速传感器连接控制器，控制器输出接电机；位移传感器连接控制器，控制器输出接比例减压阀，比例减压阀接气缸。

本发明是测量带钢的在线速度，并根据带钢的速度变化，控制器连续调节刮刀沿沉没辊母线移动的速度；通过位移传感器测量刮刀杆的振动量，因为刮刀杆的振动量与沉没辊结渣厚度成比例，控制器运算后输出控制气缸，控制装在刮刀杆上的刮刀对沉没辊的压力；从而实现刮刀对沉没辊结渣的刮除。

本发明与现有的刮刀装置相比，改变原来不能预知沉没辊辊面何时和何处结渣的现状，实现结渣监测，并及时定点刮除；改变原来盲目的刮锌渣方式，通过对刮刀沿沉没辊母线移动速度的控制，提高了刮刀的使用效率；能够使刮刀以较小压力的全程投入，对辊面和刮刀的磨损降到较低，从而延长了沉没辊和刮刀的使用寿命。

(四)附图说明

图1为现有的沉没辊结渣刮刀装置结构示意图；

图2为现有的沉没辊结渣刮刀装置侧视图；

图3为本发明沉没辊结渣的检测和清除装置结构示意图；

图4为位移传感器安装示意图；

图5为位移传感器测量的比例关系示意图；

图6为本发明沉没辊结渣的检测和清除方法控制框图；

图7为实施例的控制流程图。

图中：1带钢，2锌液面，3锌液，4沉没辊，5刮刀组件，6固定销轴，7气缸，8顶辊，9限位，10步进梁，11活塞杆与刮刀杆的连接销轴(连接销轴)，12转速传感器，13位移传感器，14刮刀杆的加长杆，15刮刀杆，16刮刀，17控制器。

(五)具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

参见图3、图6，一种对沉没辊结渣的检测和清除装置，包括刮刀杆15、刮刀16、气缸7、电机、位移传感器13、转速传感器12。刮刀杆15的一端装有刮刀16，另一端与气缸7的活塞杆相连，刮刀杆15被固定销轴6固定。气缸7用以调整刮刀16压在沉没辊4辊面上的力；刮刀杆15在电机的驱动下沿沉没辊4母线作往复运动或定点刮拭。在刮刀杆15与气缸7活塞杆相连端装有位移传感器13，位移传感器13装在刮刀杆15上，在输送带钢1的顶辊8上装有转速传感器12；转速传感器12连接控制器17，转速传感器12测量带钢1的在线速度并输入给控制器17，控制器17运算后输出控制电机，控制刮刀杆15沿沉没辊4母线移动的速度；位移传感器13连接控制器17，位移传感器13测量刮刀杆15的振动量并输入给控制器17，刮刀杆15的振动量与沉没辊4结渣厚度成比例，控制器17运算后输出接比例减压阀，比例减压阀接气缸7，控制装在刮刀杆15上的刮刀16对沉没辊4的压力，从而实现刮刀16对沉没辊4结渣的刮除。

参见图4、图5，一般位移传感器13可装在刮刀杆15的顶端。如果沉没辊4辊面上没有结渣，则位移传感器13测不到位移量；如果沉没辊4辊面上有结渣，则位移传感器13可测得位移量。为使位移传感器13对沉没辊4结渣检测灵敏性较高，可将刮刀杆15加长，做成加长杆14，位移传感器13装在刮刀杆加长杆14的顶端。刮刀杆15绕固定销轴6转动，刮刀杆加长杆14沿固定销轴6以上的部分c1’比下面的部分c2长，即c1’大于c2，所以加长杆14上部位移量s1’大于加长杆下部位移量s2，加长杆下部位移量s2即为沉没辊4结渣厚度；如加长杆上部c1’等于二倍加长杆下部c2，即c1’＝2c2，则s1’＝2s2。当角度α很小时，可认为加长杆上部位移量s1’与其水平方向的分量相等。因此经位移传感器13测得的刮刀杆15上部的位移量s1’的水平方向分量，放大了测量对象，相对减小了干扰因素的影响，从而有效地提高了测量精度。

由于沉没辊4周期性的转动，那么位移传感器13检测的刮刀杆15的水平分量(刮刀杆上部位移量在水平方向的投影)也呈现周期性的变化，这个周期与沉没辊4旋转的周期信号相同。将位移传感器13测得的数值输入控制器17后即可知道结渣在何处，因此本发明能自动判断沉没辊辊面是否有结渣和在何处结渣。

参见图3，刮刀16是相对于沉没辊4辊面运动，而且是沿沉没辊4母线作往复运动或定点刮拭。刮刀16沿沉没辊母线移动的速度V2与带钢速度V1有关，顶辊8的带钢速度等于沉没辊4的带钢速度，所以带钢速度可通过在顶辊8上的转速传感器12进行测量。

如果顶辊转速为W(转/秒)，顶辊直径Φ，则V1＝πΦW；

如果刮刀的宽度为D，在沉没辊的旋转周期T内，当刮刀16沿沉没辊母线移动的距离d等于刮刀的宽度D，即d＝D时，就能保证沉没辊辊面上的任何一点都能被刮到；如果沉没辊直径为2R，d＝D，

沉没辊旋转一周的时间，即旋转周期T为：

T＝2πR/v1               (1)

沉没辊旋转一周刮刀沿沉没辊母线移动的距离d为：

d＝v2*T＝2πRv2/v1             (2)

则：刮刀沿沉没辊母线移动速度V2：

V2＝DWΦ/(2R)                 (3)

式中：D：刮刀的宽度；

      W：顶辊转速；

      Φ：顶辊直径；

      R：沉没辊半径；

      V2：刮刀沿沉没辊母线移动速度。

从式(3)中可知，刮刀16沿沉没辊母线移动速度V2与刮刀宽度D、顶辊转速W、顶辊直径Φ和沉没辊半径R有关，而刮刀宽度D、顶辊直径Φ和沉没辊半径R均为已知值，因此刮刀沿沉没辊母线移动速度V2只与顶辊转速W有关，顶辊转速W可通过转速传感器12测得，因此可确定刮刀移动速度V2。

实施例

在顶辊上安装转速传感器，如果测得顶辊转速W＝0.5转/秒，顶辊直径Φ＝1.5m，则带钢速度V1＝πΦW＝2.355m/s；则沉没辊旋转一周的时间，即旋转周期T＝1.067s；如果刮刀宽度D为0.2m，则刮刀沿沉没辊母线移动的合理速度V2＝0.1875m/s。

参见图7，初始设定气缸压强为0.1bar，通过在沉没辊刮刀杆加长杆上装位移传感器，结渣厚度在0.05～10mm左右，当结渣为0.05mm厚时，经过加长杆的放大效应后，所测位移量s1’为2×0.05mm＝0.1mm；当监测到s1’＝0.1mm或s1’＞0.1mm时，即判断有了结渣，则相应的控制器发出指令。首先停止刮刀沿沉没辊母线移动的速度以进行定点刮拭，同时加大气缸的压强到2bar，以增大刮渣力度；如果能一次刮除结渣，则刮刀继续前进；如果沉没辊连续转动5周，即经过5T＝5.335s之后，仍不能刮除，则继续加大气缸的压强到4bar，如果沉没辊再转动5周之后，仍不能刮除，则继续加大压强，以此循环，直到气缸压强达到设定的上限值8bar；如果仍不能刮除，则给出结渣不能刮除的提示，并给出结渣的位置和厚度后，刮刀恢复到初始的工作状态继续运动。在这一过程中，在沉没辊的每一个转动周期T内，只要监测到结渣已被刮除，则刮刀立即恢复到初始状态，即气缸压强为0.1bar，刮刀水平移动的速度V2＝0.1875m/s。

如果到达了限位，刮刀就会改变运动方向以继续沿辊面运动。当s1’＜0.1mm时，即判断没有结渣，气缸可延续初始状态下的运动。

本发明对刮刀的在线控制模式，与现有的刮刀装置相比，改变了原来不能预知沉没辊辊面何时和何处结渣的现状，实现结渣监测，并及时定点刮除；改变原来盲目的刮锌渣方式，通过对刮刀沿沉没辊母线移动速度的控制，提高了刮刀的使用效率；能够使刮刀以较小压力的全程投入，对辊面和刮刀的磨损降到较低，从而延长了沉没辊和刮刀的使用寿命。

Claims (6)

1. 一种对沉没辊结渣的检测和清除方法，是在刮刀杆的一端装有刮刀，另一端与气缸的活塞杆相连，刮刀杆被固定销轴固定，气缸用以调整刮刀压在沉没辊辊面上的力，刮刀杆在电机的驱动下沿沉没辊母线作往复运动或定点刮拭，其特征是：在刮刀杆与活塞杆相连端装有位移传感器，在输送带钢的顶辊上装有转速传感器；转速传感器测量带钢的在线速度并输入给控制器，控制器运算后输出控制电机，控制刮刀杆沿沉没辊母线移动的速度；位移传感器测量刮刀杆的振动量并输入给控制器，刮刀杆的振动量与沉没辊结渣厚度成比例，控制器运算后输出接比例减压阀控制气缸，控制装在刮刀杆上的刮刀对沉没辊的压力，实现刮刀对沉没辊结渣的刮除。

2. 根据权利要求1所述的对沉没辊结渣的检测和清除方法，其特征是：位移传感器装在刮刀杆的顶端。

3. 根据权利要求2所述的对沉没辊结渣的检测和清除方法，其特征是：位移传感器装在刮刀杆加长杆的顶端。

4. 根据权利要求1所述的对沉没辊结渣的检测和清除方法，其特征是：电机驱动刮刀杆沿沉没辊母线移动的速度V2：

V2＝DWΦ/(2R)

式中：D：刮刀的宽度；

W：顶辊转速；

Φ：顶辊直径；

R：沉没辊半径；

V2：刮刀沿沉没辊母线移动速度。

5. 一种对沉没辊结渣的检测和清除装置，包括刮刀杆、刮刀、气缸、电机，刮刀杆的一端装有刮刀，另一端与气缸的活塞杆相连，刮刀杆被固定销轴固定，刮刀杆在电机的驱动下沿沉没辊母线作往复运动或定点刮拭，其特征是：在刮刀杆与活塞杆相连端装有位移传感器，在输送带钢的顶辊上装有转速传感器；转速传感器连接控制器，控制器输出接电机；位移传感器连接控制器，控制器输出接比例减压阀，比例减压阀接气缸。

6. 根据权利要求5所述的对沉没辊结渣的检测和清除装置，其特征是：位移传感器装在刮刀杆的顶端。

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