CN101454090A - 用于金属带或者板坯的宽度和/或者带钢位置测量的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于金属带或者板坯的宽度和/或者带钢位置测量的装置，该装置(1)至少具有两个测量系统(3，4)，其中每一个布置在金属带(2)或者板坯的一侧(5，6)上，其中每个测量系统(3，4)具有一传感器(7)，该传感器设计用于金属带(2)的侧端部(8，9)的探测。为了提出一坚固的测量装置并且使动态测量成为可能，根据本发明规定，传感器(7)布置在一移动元件(10)上，用该移动元件它可以沿着与金属带(2)的纵向(L)交叉的方向(Q)移动。

Description

用于金属带或者板坯的宽度和/或者带钢位置测量的装置

技术领域

本发明涉及一种用于金属带或者板坯的宽度和/或者带钢位置测量的装置，该装置至少具有两个测量系统，其中每一个布置在金属带或者板坯的一侧，并且每个测量系统具有一传感器，该传感器设计用于金属带或者板坯的侧面端部的探测。

背景技术

带钢的宽度测量常常是无接触地、例如通过光电元件或者摄像机采用光学的方式进行，该光电元件或者摄像机垂直地布置在带钢之上并且尤其是布置在带钢边缘之上。用于金属带或者板坯的侧端部测定的另一可能性是通过辐射测量。同样借助于测量辊的机械测量已是众所周知的，测量辊与金属带或者板坯的的纵向交叉的偏移被测定。不仅在冷轧机中而且在热轧机中带钢都要被测量。

在传统的带钢热轧机中在立轧过程之前带钢或者板坯的宽度测量具有特别的意义。这里带钢或者板坯的宽度是宽度控制的输入变量。正常的宽度控制又是热轧带钢几何质量的决定性的参数，并且因此对带钢热轧机的经济性也具有相应的影响。

属于这一种类的装置例如由GB2138180A已所周知。在那里一待轧制的金属带通过一轧机机架，其中传感器布置在金属带侧边缘的两侧，该传感器测定侧面带钢边缘的位置。该传感器根据一种结构型式位置固定地布置，其中借助于一光学系统探测金属带的侧面边缘。根据另一结构型式规定，一辊子侧面靠近带钢边缘，其中辊子沿着与金属带纵轴线交叉的方向逆着弹簧力可移动地布置。与此同时辊子的偏移被测量，并且因此可以推断出金属带的侧端部所处的位置。在两个这样的测量系统的共同作用下带钢的宽度可以被测定。

另一解决办法由DE3116278A1所公开。在那里辊子设在金属带的两侧，该辊子贴着带钢边缘运行。辊子布置在一弹性臂上，该弹性臂允许辊子沿着与金属带纵轴线交叉的方向偏移。电阻应变片固定在弹性臂上，因此在臂偏移时可以推断出辊子的偏移，并且因此借助于两个这样的测量系统可以推断出带钢的宽度。

EP0166981B1描述了一导向板或者导向辊的定位控制装置，该导向板或者导向辊与金属带或者板坯的轧制方向交叉地可移动地布置。导向板或者导向辊的移动在可控制的方式下进行。

在轧制装置中用于金属带侧面导向元件调整的另一解决办法由EP0925854A2所公开。这里传感器集成在导向元件中，该传感器可以测量导向元件与带钢边缘的间距。一类似的解决办法由JP61108415A所公开。

根据EP1125658A1使用位置固定布置的距离传感器，为了测定连铸金属带或者板坯的带钢边缘的位置。

在轧制装置中用于轧制的带钢或者板坯厚度测量的传感器由JP63194804A所公开，其中这里测量辊靠近轧制产品的上面和下面。同样由JP63194803A已知，使用了这样的测量辊。

由JP63010017A已知，侧面靠近带钢边缘的测量辊上装备有一传感器，该传感器在辊子接近带钢边缘时及时地降低接近速度，以使测量辊不损伤带钢边缘。此外测量辊如何移近带钢边缘的方式和方法未详细描述。

在立轧辊或者板坯立轧机的区域中在板坯宽度测量时环境条件的特征是高温、大量的氧化皮脱落、冷却水、蒸汽、剧烈的振动等等。这种环境条件在传统的测量原理时可能导致故障或者测量误差，因为氧化皮、水等等例如可能沉积到摄像机和光电元件上。通过生产过程引起的剧烈振动可能影响或者损害电子设备。

这导致了优选机械测量系统、尤其是测量辊。当然不仅仅是、但是尤其是在这种情况下是必不可少的，金属带或者板坯的宽度的测定应该以非常动态的方式进行，即传感器沿着与金属带或者板坯的纵向交叉的方向的移动必须迅速，应该会达到最佳的测量结果。

当然尽管如此由于严酷的环境条件要保证装置的可靠的工作方式。

在所有已知的解决办法中关于这一点都受到限制。

发明内容

因此本发明以该任务为依据，这样继续改进开头时所提到种类的装置，以避免或者至少减少所提到的缺点。用于金属带宽度和/或者带钢位置测量的装置应该非常坚固并且能高动态性的工作，并且对环境条件不敏感。

根据本发明该任务由此获得解决，传感器布置在一移动元件上，用该移动元件传感器可以沿着与金属带纵向交叉的方向移动。

此外移动元件可以是一直线滑板。一可选择的方案规定，移动元件是轧制装置的一部分，尤其是金属带或者板坯的侧面导向板。

传感器可以布置在一支撑臂上，该支撑臂可摆动地布置在移动元件上，其中摆动轴沿着法线方向指向金属带或者板坯。

就此使传感器的一特别动态的定位成为可能，该传感器在已知的解决办法中尚未发现。

传感器可以构成机械式的。在这种情况下它优选的是一探测辊，该探测辊相对轧机在金属带或者板坯的侧边缘上构成。此外探测辊至少可以构成一圆盘，该圆盘具有一直径，该直径显著大于它的宽度。多个圆盘可以沿着轴向方向连续布置。

此外附加的在至少一个圆盘上可以沿着轴向紧接着布置至少一个构成锥形的圆盘。此外探测辊可以具有一耐热材料和/或者耐磨损材料的涂层。

传感器也可以是一无接触测量仪。在这种情况下优选的是规定，无接触测量仪是一光学测量仪、尤其是一扫描仪。

至少可以设有一直线驱动件，该直线驱动件移动移动元件并且必要时移动支撑臂。此外可以设有一测量装置，用该测量装置可以测量移动元件的移动并且必要时可以测量支撑臂的回转角。

优选的是所描述的装置是板坯浇铸设备、带钢热轧机、冷轧机、线材轧机、型材轧机、厚板轧机、精整设备、钢坯轧机或者纵剪机的组成部分。

提出的装置使金属带或者板坯的宽度或者带钢位置的、可靠的、与环境条件相匹配的、以及足够精确的测量成为可能。测量装置可以在带钢热轧机的初轧机区域中使用，但是也可以在所有其它的区域中使用，其中金属带的宽度能够不依赖于带钢厚度、走带方向(在可逆式运行的情况下)和温度地被测量。

附图说明

本发明的实施例表示在附图中。其中：

图1表示的是轧制设备的俯视图，在该轧制设备中能够进行金属带的立轧，其中为了金属带宽度的测量使用了一根据本发明的结构形式的装置；

图2表示的是根据图1所示设备的俯视图，其中仅仅表示了金属带的一部分和用于带钢宽度测量的装置；

图3在透视图形式下表示了一用于金属带宽度测量的装置的测量系统；

图4a至图4f表示的是在测量辊形式下的传感器的不同结构，该测量辊可以在测量系统中使用；

图5表示的是根据图1所示的轧制设备的俯视图，其中表示了一个可选择的结构形式；并且

图6表示的是根据图1所示的轧制设备的俯视图，其中表示了另一可选择的结构形式。

具体实施方式

在图1中可以看到一轧制设备，该轧制设备具有两个立轧辊15，用该立轧辊一金属带2或者板坯沿着与金属带2或者板坯纵向L交叉的方向Q被轧制。轧制设备具有一辊道16，该辊道按已知的方式沿着它的纵向L输送金属带2。此外按已知的方式一侧面导向装置17布置在金属带2的两侧，该导向装置使金属带2在设备上居中。

为了确定金属带2的宽度B，设有一用于宽度测量的装置1。装置1基本上由两个侧量系统3和4组成，其中在金属带2的每一侧5或者6各布置一侧量系统3、4。侧量系统3、4可以检测金属带2的侧端部8或者9的精确位置，即金属带侧边缘的位置。

为此原则上规定，一下面还要详细说明的传感器7布置在一移动元件10上，其中移动元件10可以沿着方向Q移动传感器7，直到它靠近带钢边缘或者检测到带钢边缘的位置。

如由图2和图3的一览中得知的，测量系统优选的是具有一在直线导向装置形式下的移动元件10，该直线导向装置可以被一适合的直线驱动件13沿着方向Q移动。一支承臂11被支撑在移动元件上，该支承臂可相对于移动元件10围绕着摆动轴12摆动，该摆动轴指向带钢2的法线方向N。传感器7被支撑在支承臂11的端部(在图1至图3中以探测辊的形式)。承臂11相对于移动元件10的偏转由另一直线驱动件14实现。

在图4a至4f中可以看到构成探测辊的传感器7的不同的结构形式。根据图4a一传统的辊子可以作为传感器使用。图4b和4c显示了构成圆盘形的辊子7。

也可以规定使用多个圆盘7′，7＂和7＂′，所述圆盘具有一共同的轴(参见图4d和4e)。

端部也可以设有一构成圆锥形的圆盘7＂＂，如由图4f得知的。

探测辊可以构成实心辊子或者构成可旋转的圆盘，那么即直径显著大于宽度。此外探测辊7可以由多个圆盘组成，该圆盘以确定的间隔重叠布置。辊子的形状和辊子的布置可以这样选择，以致在期待的滑动形成时在金属带的头部(板坯)和/或者金属带的尾端辊子可以避开或者不会导致装置的损坏。优选的是探测辊配备有耐热的和耐磨的保护层。

宽度测量装置1借助于探测辊7，7′，7＂，7＂′在两个边缘8、9上探测金属带2；但是也可以使用一无接触位移测量系统。

如所说明的，探测辊7，为了在金属带2上引导它，以支撑臂11的形式下支撑在一惯性小和可旋转的框架上。支撑臂11的回转点12以移动元件10的形式布置在可移动的滑板上。两个部件、即移动元件10和支撑臂11可以各用一液压缸13、14移动。

也被称为滑板的移动元件10可以借助于滑动导轨或者滚子导轨被移动，该导轨可以被调节到间隙很小或者无间隙。这也适用于支撑臂11的支承，该支撑臂可以构成框架。用于驱动滑板10的液压缸13这样布置，以使液压缸平行于导轨移动滑板10，并且优选的是作用在滑板10的中心面上。为了框架11的驱动第二液压缸14优选的是安装在滑板10的侧面。液压缸14卡紧在框架11上，并且可以移动该框架，并且因此也可以在一确定的圆弧上移动探测辊7。两个液压缸13、14可以配备位移测量系统(测量液压缸行程的位移计)。位移测量可以在液压缸13、14之内或者在液压缸13、14之外在适合的位置上进行(未表示)。此外这是可行的，框架11的位置借助于一相角传感器确定。

也存在这种可能性，探测辊7直接布置在滑板10上，即没有支撑探测辊7的可摆动框架11。在这种情况下，探测辊7安装在滑板10上，并且用滑板直接在金属带2上引导。在任何情况下滑板10配备有优化的几何形状，以在期待的加载方向上呈现大的变形阻力。给予的高刚度是良好的测量精度的前提。

因为金属带2的宽度B几何上表示一线段，并且该线段必须通过两点确定，所以金属带2的探测必须由两侧8、9进行。为了该目的所描述的装置1这样布置在金属带2的两侧5、6上，以使滑板10的中心轴线在一条直线上。两个测量系统3、4构成用于金属带2的宽度B测量的装置1。

因为金属带2在最小和最大宽度之间波动，所以为了校准探测辊7不必一定要触及设想的中心面。探测辊7只必须大体上在最小带钢宽度旁引导过，以使可以与金属带2或者带钢边缘8、9可靠的接触。当为了校准使用一带有确定尺寸的试样时，该试样可以驶近探测辊7，因此这是可行的，探测辊7的相互间距借助于集成的位移传感器精确确定。借助于该试样可以确定在两个探测辊7之间的理论中心。当为了测量带钢宽度B探测辊7在设想的最短的点的连线上，在该点上两个测量辊7与带钢2接触，与理论中心面不构成直角时，那么在用带钢速度调整时通过存储测量值的时间上的调整可以通过适合的和专家选出的算法重新建立设想的连线的直角度。

将探测辊7压在金属带2上的力是可调的。那么该可调性具有优点，当例如薄带钢2的宽度B被测量时。这里可调整一微小的力，为了保护带钢边缘不受损坏或者避免金属带2的翘曲。也可以预先确定一力的极限值，在该极限值时辊子7驶离金属带2，为了保护辊子7不受到金属带2的冲击或者碰撞。这样的情况例如可能在带钢热轧机的粗轧机中产生，当带钢形状偏离或者走带未以要求的方式进行，并且可能碰撞探测辊7时。

滑板10和可旋转框架11的组合具有优点，探测辊7通过滑板10预先定位，并且然后只可用框架11被移动。铰链接合结构的另一优点是磨擦小。磨擦小有利于探测辊7的高动态性。此外因此力的调节在更小的滞后下工作，并且因此具有高的质量。

那么探测辊7可以高动态性在金属带2上被引导。由于辊子7通过一优化的、并且因此短的和质量小的框架11被移动，所以可以达到这一高动态性。因此该惯性小的结构具有优点，它在大的带钢速度时可以跟踪带钢边缘的不平整度，并且因此使测量成为可能。但是另一方面在大的冲击或者干扰时也可以迅速地避开。

扫描器布置在可移动的滑板10上，该扫描器是一在不接触位移测量情况下适合的位移测量系统，该滑板被用移动装置移动并且定位。集成的位移测量系统这里也传送滑板10的位置。滑板10可以借助于滑动导轨或者滚子导轨被引导，该导轨可小间隙或者无间隙地调整。

滑板10的驱动装置这里也可以这样布置，以使该驱动装置平行于导轨移动滑板10。这里滑板10和导轨的高刚度也是高测量精度的前提。

当然在无接触测量的情况下金属带2的探测也必须从两侧5、6进行。为了该目的上面所描述的测量装置这样布置在金属带2的两侧，以使滑板10的中心轴线，并且由此扫描器的中心轴线也精确地排成一直线。

测量装置的校准用一校准装置进行。用该校准装置测量装置被调整到理论的带钢中心。这是必需的，因为待测量的带钢相对于理论中心被引导。

因为金属带在最小和最大宽度之间波动，这是必需的，扫描器根据理论带钢宽度用滑板10在预先调节的位置上预先定位，为了将扫描器调节到一相对于带钢边缘8、9预先确定的、最佳的测量区域。

滑板10的位置由理论带钢宽度、可能的带钢的中心偏差、宽度公差和扫描器的最佳测量区域确定。

扫描器的必要的测量区域通过带钢宽度B的可能的公差加上带钢2可能的偏心确定。

带钢宽度由两个滑板10的位置彼此加上两个扫描器7的测量结果计算。

不同于已知的解决办法测量装置由竖直面改变为水平面。

测量系统3、4可以随意的，即它可以布置在辊道16或者相应的输送装置的右侧和左侧，并且在较近的周围不存在另外的装置。测量装置也可以布置在侧面导向装置17和初轧机架之间或者布置在立轧辊之前。该解决办法在图1中可以看到。

测量系统3、4可位于侧面导向装置17之前或者之后(关系到轧制方向)。

根据可选择的结构型式，测量系统3、4可装入至少另一机器或者另一机器单元；对此可参阅图5或者图6。这样例如带有探测辊7的支撑臂11可以装入初轧机架的侧面导向装置17中。那么滑板10的移动装置就不再是必不可少的了，并且功能上通过侧导板17被代替。

因为探测辊7并且扫描器也可以借助于检验装置校准到理论中心上，所以通过利用位移测量和/或者角度测量可以相对于理论中心确定板坯的实际中心。类似的这也适用于带钢边缘。

测定的值然后可作为输入量用于其它机器和设备部件的控制或者调节(走带控制、金属带的走向控制)并且因此可以控制金属带的走带和/或者金属带的带钢边缘走向。

测量装置可以在所有设备中使用，在那里材料的宽度以及高度和位置必须被测定。在特殊的情况下它们是：板坯浇铸设备、带钢热轧机(宽带、中带、窄带)、冷轧机、线材轧机、型材轧机、厚板轧机、精整设备、钢坯轧机、纵剪机。

附图标记表

1     用于宽度测量的装置

2     金属带

3     测量系统

4     测量系统

5     金属带侧面

6     金属带侧面

7     传感器

7′   圆盘

7＂   圆盘

7″′ 圆盘

7″″ 锥形结构的圆盘

8     金属带的侧面端部

9     金属带的侧面端部

10    移动元件/滑板

11    支撑臂/框架

12    摆动轴

13    直线驱动件

14    直线驱动件

15    立轧辊

16    辊道

17    侧面导向装置

B     金属带的宽度

L     金属带的纵向

Q     与纵向交叉的方向

N     法线

Claims (14)

1.用于金属带(2)或者板坯的宽度(B)和/或者带钢位置测量的装置(1)，该装置具有至少两个测量系统(3，4)，其中每一个布置在金属带(2)或者板坯的一侧(5，6)上，其中每个测量系统(3，4)具有一传感器(7)，该传感器设计用于金属带(2)或者板坯的侧端部(8，9)的探测，其特征在于，传感器(7)布置在一移动元件(10)上，该移动元件可以沿着与金属带(2)的纵向(L)交叉的方向(Q)移动。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，移动元件(10)是一直线滑板。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，移动元件(10)是轧制装置的一部分，尤其是金属带(2)或者板坯的侧面导向板。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，传感器(7)布置在移动元件(10)的可摆动的支撑臂(11)上，其中摆动轴(12)沿着法线(N)的方向指向金属带(2)或者板坯。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，传感器(7)是一探测辊，该探测辊被做成贴靠在金属带(2)或者板坯的侧边缘上。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，探测辊(7)构成至少一圆盘，该圆盘具有一直径，该直径显著大于宽度。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，多个圆盘(7′，7＂，7＂＇)沿着轴向方向连续布置。

8.根据权利要求6或者7所述的装置，其特征在于，至少一锥形结构的圆盘(7＂＂)在至少一圆盘(7，7′，7＂，7＂＇)上沿着轴向紧接着布置。

9.根据权利要求5或者8中任一项所述的装置，其特征在于，探测辊(7)具有一耐热材料和/或者耐磨损材料的涂层。

10.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，传感器(7)是一无接触测量仪。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，无接触测量仪是一光学测量仪、尤其是一扫描仪。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的装置，其特征在于，至少设有一直线驱动件(13，14)，该驱动件移动移动元件(10)并且必要时移动支撑臂(11)。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的装置，其特征在于，设有一测量装置，用该测量装置可以测量移动元件(10)的移动并且必要时可测量支撑臂(11)的回转角。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的装置，其特征在于，它是板坯浇铸设备、带钢热轧机、冷轧机、线材轧机、型材轧机、厚板轧机、精整设备、钢坯轧机或者纵剪机的组成部分。

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