CN101836271B - 用于移动热轧钢卷的电磁升降机及相关操作方法 - Google Patents
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Abstract
一种电磁升降机(1)，包括至少两个形状适于运送水平轴线的热轧钢卷(4)的磁极延伸部分(2、3)，磁极延伸部分(2、3)通过铁磁回路(5)和相应的磁芯(6，7)而连接，螺线管(8、9)绕相应的磁芯(6，7)设置，另外，绕各个上述磁芯(6、7)设置有适于检测耦合到钢卷(4)的磁通量的变化的检测线圈(10、11)，并且连接到检测线圈(10、11)的控制单元(16)比较由各个检测线圈(10、11)检测到的值以许可或不许可运送。相关操作方法包括检查由两个检测线圈(10、11)检测到的值之间的差小于预定阈值的第一次检查、以及在得到肯定结果时检查耦合磁通量的总体减少值小于第二预定阈值的第二次检查，仅在两次检查结果都是肯定的情况下才可能发出许可运送的信号。
Description
本发明涉及用于移动热轧钢卷的升降机，特别涉及设置有安全装置的电磁升降机。
众所周知，热轧钢卷由长度达3000至3500米、重量在15至45吨范围内的电磁板材的螺旋卷绕带构成，该螺旋形状通过包封捆扎带而保持。正是由于这种性质，钢卷表现得像大弹簧一样，因系统的固有弹性，钢卷的外侧匝圈具有很强的能动性(dynamism)，因而钢卷不能被视作为整体块体。
这些能动特性出现是因为板材是在高温(500至600℃，甚至更高)下被卷绕随后钢卷被放置在地面上以进行冷却阶段所致。在该阶段中，板材缩短，其厚度变小，最外层匝圈负载能量，该能量倾向于向外移动板材。以上情况之所以发生，是因为钢卷捆扎时其匝圈紧密卷绕、并且钢卷在仍然很热时就以轴线水平的状态放置在地面上或防滚档栏(anti-roll stall)内，所以不能充分进行自然收缩过程。
这些因素相结合，引起钢卷中的匝圈松弛、以及在朝上的钢卷部分处集中出现物理变形，且该变形区域与用于转移钢卷的升降机的夹持区域一致。为此原因，用于运送钢卷的升降机主要是机械类型的，这是因为无论变形的夹持区域和螺旋结构的能动性如何，它们均能确保钢卷安全提升。
然而，优选使用电磁升降机，尽管电磁升降机受到热轧钢卷的上述特定特性的影响，但它比机械升降机更有效率和更快。
实际上，只要钢卷中不出现那些会在运送过程中产生使提升力减小、甚至达到使负载脱落程度的磁性能动性的机械能动性，标准电磁升降机就适合用于该提升目的，但这种现象目前在传统升降机中不能预见。
在初始磁化步骤中，电磁体能紧缩钢卷的位于电磁体磁极延伸部分(polarexpansion)区域内的松弛匝圈，甚至仅通过电磁体的自重就能紧缩松弛匝圈。通过这种方式，耦合在电磁体和钢卷之间的磁通量足以实现大于钢卷重量两倍的锚固力，从而适于根据EN 13155标准提升和运送钢卷。因此，可能定位在极接近该电磁体的磁极延伸部分处的磁通量计可在短暂的磁化步骤过程中检测磁通量值以及因此检测适于符合该安全标准的磁感应值。
电磁升降机的问题在于，在初始提升步骤中检测匝圈的弹性受磁场的影响。实际上，机械能动性能引起外侧匝圈的或多或少的显著分离，该显著分离实际上导致磁通线的横截面减小，从而导致与磁感应的平方成比例的电磁体的锚固力成二次方的减小。为简要起见，后文将钢卷和电磁体之间的这种结合的机械-磁性效应定义为“磁性能动性”。
如果这种磁性能动性超过临界阈值，那么非常可能发生的是，钢卷匝圈的松弛将继续，从而引起耦合磁通线的进一步减少。这接着会激发进一步分离和磁通线减少的连锁反应，甚至达到使提升变得危险和不符合EN 13155标准的程度，并明显具有在运送阶段发生负载丢失的风险。
即使磁性能动性仅出现在磁极延伸部分之一处时，也可能出现上述问题，这是因为在该情况下，产生较大提升力的另一个磁极延伸部分还相对于较低磁感应区域产生杠杆效应。这能激发已受到磁性能动性作用的匝圈的加速松弛，极大提高了钢卷分离的可能性。
因此，本发明的目的是提供一种不具有上述缺点的电磁升降机。这一目的通过一种电磁升降机而实现，该电磁升降机包括安全装置，该安全装置适于在初始提升步骤中在许可运送操作之前，检查升降机的各磁极延伸部分的磁性能动性以及升降机的总磁性能动性。从属权利要求中公开了本发明升降机的其他有利特征。
本发明的升降机的基本优点源自如下事实，其能在绝对安全的条件下执行热轧钢卷的转移，从而将电磁升降机的实用性与机械升降机的安全性结合在一起。
第二个显著优点源自如下事实，通过简易、廉价和可靠的装置实现安全。
参照附图，从以下本发明实施方式的详细描述中，本领域技术人员将清楚根据本发明的升降机的其它优点和特性，附图中：
图1是根据本发明的升降机的示意性主视剖视图；
图2是类似于前一视图的、示意性示出升降机操作的视图；
图3是类似于前一视图的、示出负载接合状态下的作用力系统的视图；
图4是类似于前一视图的、示出非对称磁性能动性状态下的作用力系统的视图；以及
图5是类似于图2的、示意性地示出在对称磁性能动性情况下升降机操作的视图。
首先参见图1至3，可以看到，根据本发明的电磁升降机通常包括两个磁极延伸部分2、3，磁极延伸部分2、3的形状适于运送水平轴线的钢卷4，并且磁极延伸部分2、3通过铁磁回路5和两个磁芯6、7而连接。分别绕该磁芯6、7布置的两个螺线管8、9产生可以提升钢卷4的磁动力。应该注意，尽管这里描述的电磁体1优选是双极的，但该选择不是必须的，这是因为能根据相同的原理制造具有不同数量的适当地设置有所需装置的磁极的磁体。
本发明的升降机的新颖方面在于设有两个检测线圈10、11，其优选地由漆包铜线制成，分别绕磁芯6、7布置于邻近磁极延伸部分2、3处。该线圈10、11优选地由相应板12、13保护，使其免受在某些情况下运送时仍然灼热的钢卷4所传递的热。
因为螺线管8、9产生并耦合到钢卷4的磁通线穿过线圈10、11，因此线圈10、11能在初始提升步骤中检测磁性能动性，并因此能够检测在提升钢卷4时由钢卷4的匝圈的机械能动性所引起的耦合磁通线的减少量(负磁性能动性)。该信息被传递到两个相应的A/D转换器14、15，A/D转换器14、15将数据以数字形式转送到控制单元16，控制单元16的作用是给予或拒绝运送许可。
因此，本发明的升降机的操作非常简单有效并易于理解：磁极延伸部分2、3接触待提升的钢卷4，并且在激活螺线管8和9时，磁通线如图2所示耦合到钢卷4。在提升步骤开始时，在没有磁性能动性的情况下，系统平衡状态通过如图3的作用力系统示出。
在该系统中，Fa表示磁极a(图2示例中的N极)的锚固力，Fb表示磁极b(图2示例中的S极)的锚固力，Fsa和Fsb表示锚固力的竖直提升分力，L1和L2分别表示测量负载(P)的重心轴线与各承受一半负载(P/2)的竖直分力Fsa和Fsb之间的距离的力臂。
图4示出例如在磁极b处具有较大磁性能动性的非对称磁性能动性状态下的类似作用力系统。在这种情况下，Fa＞Fb，从而Fsa＞Fsb并且Fsa×L1＞Fsb×L2，由此相对于磁极b的杠杆效应能激发位于磁极b侧的匝圈加速松弛，大大增加负载分离的可能性。
因此，在第一提升步骤期间，控制单元16基于通过转换器14、15从检测线圈10、11接收的数据，执行对在各磁极处出现的磁性能动性的比较。如果由线圈10、11检测到的两个值之间的差超过预定阈值，即范围明确为从3％至10％的预定阈值，例如5％，那么就发出停止提升操作并将负载送回地面的信号。
相反，保持为小于报警阈值的耦合磁通量的减少值，不激发板材匝圈的进一步分离，并限制磁性能动性，从而保持锚固力，使得能根据EN 13155标准的规定安全运送。
如图5所示，在由线圈10、11检测的两个信号几乎相等时，在紧接下来的阶段中，控制单元16检查该系统的总磁性能动性是否小于许可运送的预定阈值，在本例中该预定阈值的范围明确为从3％至10％。实际上，如果匝圈的初始松弛度保持在参数之内，那么程序停止，由此例如低于另一5％的耦合磁通量的总体减少也容许安全执行运送。应该注意，已考虑的安全系数和磁性能动性系数可根据所考虑的情况的需要而变化。
因而，根据本发明的电磁升降机的操作方法可以总结为如下步骤：
a)激活磁化螺线管8、9；
b)检查耦合到待运送钢卷4的磁通量足以实现大于钢卷4重量两倍的锚固力；
c)开始提升钢卷4，并同时比较出现在各磁极处的磁性能动性，以检查由线圈10、11检测的值之间的差小于预定阈值；
d)在检查结果是否定的的情况下，发出停止提升操作并将负载放回地面的信号，而在检查结果是肯定的的情况下，执行第二次检查，即系统的总磁性能动性小于第二预定阈值；
e)在第二次检查的结果是否定的的情况下，发出停止提升操作并将负载放回地面的信号，而在检查结果是肯定的的情况下，发出许可运送钢卷4的信号。
显然，以上描述和图示的根据本发明的升降机的实施方式只是可进行各种修改的示例。特别地，转换器14、15可集成到控制单元16中，且线圈10、11可由适于检测耦合磁通量的变化的类似装置替换。
Claims (13)
1.一种电磁升降机(1)，包括两个形状适于运送水平轴线的热轧钢卷(4)的磁极延伸部分(2、3)，所述两个磁极延伸部分(2、3)通过铁磁回路(5)和相应的磁芯(6，7)而连接，两个磁化螺线管(8、9)绕相应的所述磁芯(6，7)设置，其特征在于，所述电磁升降机(1)还包括：位于所述磁芯(6、7)中的每一个处的单个检测线圈(10、11)，其绕所述磁芯(6、7)设置以检测耦合到所述热轧钢卷(4)的磁通量的变化；以及控制单元(16)，其操作时连接到所述检测线圈(10、11)并适于比较每一个线圈(10、11)检测到的值，以许可或不许可运送。
2.如权利要求1所述的电磁升降机，其特征在于，每一个所述检测线圈(10、11)邻近相关的所述磁极延伸部分(2、3)设置。
3.如权利要求2所述的电磁升降机，其特征在于，所述检测线圈(10、11)由漆包铜线制成。
4.如权利要求2所述的电磁升降机，其特征在于，其还包括板(12、13)，所述板(12、13)适于保护所述检测线圈(10、11)免受由所述热轧钢卷(4)传递的热。
5.如权利要求3所述的电磁升降机，其特征在于，其还包括板(12、13)，所述板(12、13)适于保护所述检测线圈(10、11)免受由所述热轧钢卷(4)传递的热。
6.如前述权利要求中任一项所述的电磁升降机，其特征在于，其包括设置在所述检测线圈(10、11)与所述控制单元(16)之间的A/D转换器(14、15)。
7.一种用于如前述权利要求中任一项所述的电磁升降机(1)的操作方法，所述方法包括如下步骤：
a)激活磁化螺线管(8、9)；
b)检查耦合到待运送钢卷(4)的磁通量足以实现大于所述钢卷(4)重量两倍的锚固力；
其特征在于，其还包括如下步骤：
c)开始提升所述钢卷(4)，并同时检查由检测线圈(10、11)所检测到的值之间的差小于预定阈值；
d)根据第一次检查的结果，执行或不执行第二次检查，即检查耦合磁通量的总体减少值小于第二预定阈值；
e)根据所述第二次检查的结果，发出或不发出许可运送的信号。
8.如权利要求7所述的操作方法，其特征在于，如果所述步骤c)中的第一次检查的结果是否定的，则在所述步骤d)中发出停止提升操作并将负载放回地面的信号。
9.如权利要求7所述的操作方法，其特征在于，如果所述步骤d)中的第二次检查的结果是否定的，则在所述步骤e)中发出停止提升操作并将负载放回地面的信号。
10.如权利要求7所述的操作方法，其特征在于，所述步骤c)中的第一次检查的预定阈值的范围明确为3％至10％。
11.如权利要求7所述的操作方法，其特征在于，所述步骤d)中的第二次检查的预定阈值的范围明确为3％至10％。
12.如权利要求10所述的操作方法，其特征在于，所述步骤c)中的第一次检查的预定阈值为5％。
13.如权利要求11所述的操作方法，其特征在于，所述步骤d)中的第二次检查的预定阈值为5％。
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