CN102141378A - 热带钢不等高自由活套的检测方法 - Google Patents

Abstract

热带钢不等高自由活套的检测方法，首先，在热钢带自由活套的内外弧侧分别安装一套红外活套检测仪，两个活套检测仪位于同一个水平平面，两个活套检测仪距离铸辊和活套导向辊的距离相等，且都位于铸辊和活套导向辊外侧；活套检测仪安装在平行于铸带前进方向并垂直于铸带宽度的平面上，两个活套检测仪扫描检测角度的中心线为同一直线；两个活套检测仪开始工作，分别测量自由活套上的同一检测点；随着铸带前进，得到不同活套高度的角度；根据两个检测仪检测到活套高度所对应的角度推算出实际活套的高度：本发明可以得到精确的自由活套测量结果。

Description

热带钢不等高自由活套的检测方法

技术领域

本发明涉及连铸工艺，特别涉及热带钢不等高自由活套的检测方法。

背景技术

热带钢的自由活套是指在薄带材(如薄带连铸)生产过程中，为了满足工艺需要，在带钢输送过程中的某个环节，在两个跨距很大的输送辊道之间形成的一段自由下垂的带材冗余段，形成这段带材冗余段的目的是为了给后续的带材处理工序提供缓冲。

比如在薄带连铸生产中，由于工艺的限制为了得到高质量的带钢，需要进行无张力轧制或微张力轧制，所以在轧机前留有一定量的自由活套，以避免由于铸机和轧机的速度不匹配而导致铸带被拉断或撕裂。

同样道理，在钢线材的生产中，需要在绕线机前留有一定量的自由活套。

为了精确的检测和控制活套的高度，目前通常采用CCD传感器、对射式光电开关以及红外线加光感电池的方式对热带钢自由活套进行测量。

另一种活套检测系统由光源和检测器组成，光源由数根荧光灯构成，检测器采用单元硅探测器作敏感元件。钢板活套套量不同，荧光灯光源被挡的面积亦不同，因而接收元件接收到的光能也不同，由此电子线路可处理出活套的套量信号。

上述几种活套的检测方法各有优缺点，但是应用的工况各有不同。CCD传感器以及对射式光电开关形式的检测器易于受到热带钢所发出的红外光的影响。同理，光源为荧光灯的检测方法在检测热带钢时候也会存在荧光灯亮度不足的现象。

现有的活套检测方法如下：

日本专利JP4266458中提到使用在活套底部使用探测装置的方法对测量装置的防护要求太高，没有考虑异常情况下的损害，应用困难。

日本专利JP09239498A中提到采用直接接触式的活套检测仪检测活套位置，方法虽然比较先进，但是由于自由活套形成后的诸多不确定性，导致接触式检测仪很难检测到连续真实的测量值。

日本专利JP2000326055中提到的检测方法如同本文前面所提到的现有检测方法的不足，利用这种检测方法会有检测误差。

韩国专利KR797990提到采用CCD摄像机检测活套高度的方法，CCD传感器沿着铸带宽度方向左右各安放一个，通过滤波等手段计算出活套的真实高度，并加以控制。因为CCD传感器容易受到环境光源变化等因素的影响。所以需要很复杂滤光系统。

采用红外活套检测仪对热带钢自由活套进行测量，其基本原理是使用旋转镜鼓扫描红外线，当其视场内的红热目标发出红外线时，镜鼓把辐射线反射到测量电池上，电池将光信号转换为测量脉冲信号，此脉冲信号与检测系统固有的一个参考脉冲信号进行比较得到相位差，产生一个模拟信号，该脉冲信号与扫描角α成正比，根据活套10底部与活套检测仪20之间的距离可以得到活套的高度，活套10的左支撑点——铸辊30，右支撑点——导向辊40，夹送辊50；如图1所示。

在图1中，为接下来推导公式计算方便，设定活套检测仪10处的位置为坐标原点O(0，0)。

则：这里所定义的活套高度为：

D＝H-C_n·tanα                  1)

式中：α：活套检测仪扫描角，单位为度；

C_n：活套底部最低点距离活套检测仪的水平距离，mm；

H：形成活套20的右支撑点——导向辊30距离活套检测仪(检测角为零处的扫描中心线，)的垂直距离，mm；

但是，目前该设备的使用存在的问题是：

活套检测仪在工作时有一个根据工艺要求和设备特点预设定的标定中心线C₀—如公式2所示，活套检测仪使用前需要标定，标定时假设对应于不同高度的活套最低点都落在在此标定线上，只是对应的纵坐标y值不同而已，这种方法对于支撑点高度相同的自由活套检测是可行的。在实际应用中，由于形成活套的两支点高度不一致，所以自由活套最低点的横坐标值随活套高度的变化而变化，也就是说活套底部最低点与检测仪之间的水平距离C_n是变化的，如式3所示，所以所测结果存在测量误差。

$\left\{\begin{array}{c}{x}_0=C_0\\ y_0=a\·\mathrm{ch}\left(\frac{x_0}{a}\right)=h_0\end{array}\right.---2)$

$\left\{\begin{array}{c}{x}_n=C_n\\ y_n=a\·\mathrm{ch}\left(\frac{x_n}{a}\right)=h_n\end{array}\right.---3)$

式中：n＝0、1、2、3……

h_n：活套底部最低点距离活套检测仪20的扫描中心线的垂直距离，mm；

x₀：标定位置活套最低点横坐标，mm；

x_n：任意活套最低点的横坐标，mm；

y_n：任意活套最低点的纵坐标，mm；

如图1中所示的检测误差为：

Δh＝h_n-h₀                     4)

发明内容

本发明的目的是提供一种热带钢不等高自由活套的检测方法，可以得到精确的自由活套测量结果。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

热带钢不等高自由活套的检测方法，具体如下：

首先，在热钢带自由活套的内外弧侧分别安装一套红外活套检测仪，两个活套检测仪位于同一个水平平面，两个活套检测仪距离铸辊和活套导向辊的距离相等，且都位于铸辊和活套导向辊外侧；活套检测仪安装在平行于铸带前进方向并垂直于铸带宽度的上，两个活套检测仪扫描检测角度的中心线为同一直线；

两个活套检测仪开始工作，分别测量自由活套上的同一检测点；随着铸带前进，得到不同活套高度的角度；

根据两个检测仪检测到活套高度所对应的角度推算出实际活套的高度：

$\left\{\begin{array}{c}{y}_1=\frac{L\·\tan {\mathrm{\α}}_1\·\tan {\mathrm{\α}}_2}{\tan {\mathrm{\α}}_1+\tan {\mathrm{\α}}_2}\\ D_1=H-y_1\end{array}\right.---5)$

式中：H、L值为已知固定值，α₁、α₂为测量值；

其中：H：形成活套的右支撑点距离活套检测仪(检测角为零处的扫描中心线)的垂直距离，mm；

L：两个活套检测仪之间的水平距离，mm；

α₁、α₂：活套1最低点A所对应的活套检测仪检测角度，度。

进一步，活套检测仪的检测角度为对应于设定的目标活套高度的检测范围，活套检测仪相对于活套支点的安装高度H要保证在活套出现最大值和最小值等极限位置时候，不超过此活套检测仪的检测角度范围。

另外，本发明所述的活套检测仪的相对安装位置如果发生改变，需要重新标定检测系统的检测精度，活套检测仪的标定中心线公式为：x₀＝|x_e-x_f|/2。

鉴于存在上述现有检测方法存在的不利影响因素，所以，本发明所采用的是红外线加光感电池形式的检测仪器对热带钢自由活套进行测量，本文简称为红外活套检测仪。

本发明的优点在于：

1、本发明通过两个活套检测仪扫描铸带上的同一检测点，根据两个活套检测仪检测到活套高度所对应的角度推算出实际活套的高度。这样，可以精确的检测等高或不等高的热带钢或线材真实活套值，中间环节少，降低检测误差。

2、设备简单可靠，容易安装调试，检测精度不受周边环境的影响，同时，检测系统对周边环境无有害影响。

附图说明

图1为红外活套检测仪检测自由活套原理图；

图2为本发明活套检测方法的原理图。

具体实施方式

下面结合一实施例对本发明做进一步说明。

参见图2，本发明的热带钢不等高自由活套的检测方法，首先，在热钢带自由活套1的内外弧侧分别安装一套红外活套检测仪2、3，两个活套检测仪2、3位于同一个水平平面，两个活套检测仪2、3距离铸辊4和活套导向辊5的距离相等，且都位于铸辊4和活套导向辊5外侧；活套检测仪2、3安装在平行于铸带6前进方向并垂直于铸带6宽度的上，两个活套检测仪2、3扫描检测角度的中心线为同一直线。

两个活套检测仪2、3开始工作，分别测量自由活套1上的同一检测点；随着铸带6前进，得到不同活套高度的角度；

根据两个活套检测仪2、3检测到活套高度所对应的角度推算出实际活套的高度。如图2所示。

$\left\{\begin{array}{c}{y}_1=\frac{L\·\tan {\mathrm{\α}}_1\·\tan {\mathrm{\α}}_2}{\tan {\mathrm{\α}}_1+\tan {\mathrm{\α}}_2}\\ D_1=H-y_1\end{array}\right.---5)$

$\left\{\begin{array}{c}{y}_2=\frac{L\·\tan {\mathrm{\β}}_1\·\tan {\mathrm{\β}}_2}{\tan {\mathrm{\β}}_1+\tan {\mathrm{\β}}_2}\\ D_2=H-y_2\end{array}\right.---6)$

式中：H、L值为已知固定值，α₁、α₂、β₁、β₂为测量值。

其中：H：形成活套的右支撑点距离活套检测仪(检测角为零处的扫描中心线，)的垂直距离，mm

L：两个活套检测仪之间的水平距离，mm；

α₁、α₂：活套1最低点A所对应的活套检测仪2、3检测角度，度；

β₁、β₂：活套1’最低点B所对应的活套检测仪2、3检测角度，度；

热带钢自由活套的精确高度按公式2推算。

两个活套检测仪2、3与铸辊4和活套导向辊5的距离相等。即有公式：|x_e|＝|L-x_f|，其中x_e、x_f分别为铸带6与铸辊4和活套导向辊5的接触点E(x_e，y_e)，F(x_f，y_f)的横坐标值。

活套检测仪2、3安装在平行于铸带前进方向并垂直于铸带宽度的同一个平面上，并且此平面通过铸带宽度中心，扫描检测角度的中心线为同一直线，即两个活套检测仪2、3在铸带上的检测点在铸带6或线材上的检测点为同一点。

活套检测仪的检测角度为对应于设定的目标活套高度的检测范围，活套检测仪相对于活套支点的安装高度H要保证在活套出现最大值和最小值等极限位置时候，不超过此活套检测仪的检测角度范围。

所述的活套检测仪的相对安装位置如果发生改变，需要重新标定检测系统的检测精度，活套检测仪的标定中心线公式为。x₀＝|x_e-x_f|/2。

所述的活套检测仪安装在被检测活套的下部，有主动冷却装置。

Claims (3)

1.热带钢不等高自由活套的检测方法，具体如下：

首先，在热钢带自由活套的内外弧侧分别安装一套红外活套检测仪，两个活套检测仪位于同一个水平面，两个活套检测仪距离铸辊和活套导向辊的距离相等，且都位于铸辊和活套导向辊外侧；活套检测仪安装在平行于铸带前进方向并垂直于铸带宽度的上，两个活套检测仪扫描检测角度的中心线为同一直线；

两个活套检测仪开始工作，分别测量自由活套上的同一检测点；随着铸带前进，得到不同活套高度的角度；

根据两个检测仪检测到活套高度所对应的角度推算出实际活套的高度：

$\left\{\begin{array}{c}{y}_1=\frac{L\·\tan {\mathrm{\α}}_1\·\tan {\mathrm{\α}}_2}{\tan {\mathrm{\α}}_1+{\tan \mathrm{\α}}_2}\\ D_1=H-y_1\end{array}\right.---5)$

式中：H、L值为已知固定值，α₁、α₂为测量值；

其中：H：形成活套的右支撑点距离活套检测仪(检测角为零处的扫描中心线)的垂直距离，mm；

L：两个活套检测仪之间的水平距离，mm；

α₁、α₂：活套1最低点A所对应的活套检测仪检测角度，度。

2.如权利要求1所述的热带钢不等高自由活套的检测方法，其特征是，活套检测仪的检测角度为对应于设定的目标活套高度的检测范围，活套检测仪相对于活套支点的安装高度H要保证在活套出现最大值和最小值等极限位置时候，不超过此活套检测仪的检测角度范围。

3.如权利要求1所述的热带钢不等高自由活套的检测方法，其特征是，所述的活套检测仪的相对安装位置如果发生改变，需要重新标定检测系统的检测精度，活套检测仪的标定中心线公式为：x₀＝|x_e-x_f|/2。

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