CN102198453B - 轧辊表面振动纹的检测方法 - Google Patents

Abstract

一种轧辊表面振动纹的检测方法，将轧辊(1)两端的左右轴颈(1a、1b)分别置放在左右支撑架(8、8’)上，在所述轧辊的径向一侧放置安装有砂轮(2)的砂轮座(3)，使所述砂轮的旋转中心与所述轧辊的旋转中心处于同一水平位置，并在该同一水平位置的所述砂轮座上安装面对所述轧辊的位移传感器(4)，一边使所述轧辊旋转m圈一边对该轧辊表面的波形进行测量，获得辊面波形的信号，在所述左支撑架(8)上安装振动传感器(7)，对所述轧辊旋转时所产生的振动信号进行测量，将接近开关传感器(5)安装在与所述右轴颈(1b)的键槽(6)相对的一侧处，当其检测到所述键槽时就发出一个脉冲信号。本发明可直接测量轧辊的辊面波形，可消除测量误差，既能检测出轧辊辊面的轻微振动纹，又不会对辊面造成不利影响。

Description

轧辊表面振动纹的检测方法

技术领域

本发明涉及一种检测方法，尤其涉及对用于轧制带钢表面的轧辊表面的振动波纹进行检测的轧辊表面振动纹的检测方法。

背景技术

在薄带钢的轧制过程中，带钢表面会经常出现一种明暗相间、与带钢运动方向垂直的条纹，这种表面缺陷称为振动纹。它是生产汽车外板的一个重要质量问题。

影响带钢振动纹的因素有很多。然而，国内外钢铁生产实践表明，如果磨床在磨辊过程中发生了振动，轧辊表面就会产生振纹(一般肉眼不可见)，而表面带有振动纹的轧辊在轧制和(或)平整带钢时又把振动纹传递给了带钢，使带钢表面产生振动纹缺陷。因此，避免有振动纹的轧辊上线进行轧制是抑制带钢产生振动纹的一个重要措施。

目前实际生产中，轧辊表面是否有振动纹只能通过人眼观察，而大部分振动纹由于轻微，故人眼无法判断，此时需要用特制的粉笔进行打磨才能看见。但打磨会对辊面造成不利影响。以往，一些专利技术是用涡流传感器检测轧辊表面的裂纹、软点等缺陷。也有一种通过在磨床上安装加速度传感器监测磨床的振动状态，当某频率的磨床振动超过门限值时，就认为轧辊表面产生了振纹，这是一种判断振纹的间接方法。这种间接方法主要是用来监测磨床是否出现了故障，对比较明显的振动纹才能进行判断。

用直接方法直接测量轧辊的辊面波形(辊纹)存在如下难点和问题：

1)对于轧辊表面上的肉眼不可见的明暗条纹，其厚差一般小于1.5μm。一般的位移传感器在现场环境下达不到这个分辨率要求；

2)在测量过程中由于磨床振动的存在，测量结果包含有振动位移成份，影响测量精度；

3)在测量过程中随机误差较大，重复精度差。

发明内容

鉴于上述存在的问题，本发明提出了一种直接测量方法，即，本发明目的在于提供一种轧辊表面振动纹的检测方法，用高精度位移传感器直接测量辊面波形，用接近开关传感器控制辊面波形采样，用振动传感器测得的振动频率对辊面波形进行低通滤波，确保了既能检测出辊面的轻微振纹，又不会产生对辊面造成损伤等的不利影响。

为实现上述目的，本发明的一种轧辊表面振动纹的检测方法，将轧辊(1)两端的左右轴颈(1a、1b)分别置放在左右支撑架(8、8’)上，其特征在于，在所述轧辊的径向一侧放置安装有砂轮(2)的砂轮座(3)，使所述砂轮的旋转中心与所述轧辊的旋转中心处于同一水平位置，并在该同一水平位置的所述砂轮座上安装面对所述轧辊的位移传感器(4)，用该位移传感器一边使所述轧辊旋转m圈一边对该轧辊表面的波形进行测量，获得辊面波形的信号，在所述左支撑架(8)上安装振动传感器(7)，对所述轧辊旋转时所产生的振动信号进行测量，将接近开关传感器(5)安装在所述右支撑架(8’)侧的与所述右轴颈(1b)的键槽(6)相对的一侧处，当该接近开关传感器检测到所述键槽时就发出一个脉冲信号。

另外，将所述位移传感器测得的所述波形信号输送到位移传感器用处理装置(10)中，由该位移传感器用处理装置对所述波形信号进行放大、隔离和转换等处理，并以时间同步的模式进入采样步骤。

而所述采样步骤是，采样的起始点由所述接近开关传感器的所述脉冲信号所触发，所述轧辊每旋转一圈对应一个所述辊面波形的样本，其经接近开关传感器用处理装置(11)而进行放大、隔离和转换等处理并成为脉冲，然后进行低通滤波，接着进行同步多段平均，最后将结果显示在显示器上。

此外，当所述轧辊旋转m圈就对应m个所述辊面波形的样本：

y₁(0)，y₁(1)，…，y₁(N-1)

y₁(0)，y₁(1)，…，y₁(N-1)

……

y_m(0)，y_m(1)，…，y_m(N-1)

其中，N为采样点数。

此外，对使所述轧辊旋转m圈后所得到的所述辊面波形的所述样本按如下公式进行同步多段平均：

$y\left(k\right)=\frac{\underset{l}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{y}_i\left(k\right)}{m}k=\mathrm{0,1},...,$

其中，m为所述轧辊旋转圈数，y_i(k)为第i圈样本，k为采样点数，y(k)为平均后的所述辊面波形，其包含纹距(j)和纹深(s)。

当所述纹深大于0.5μm时，判断为所述轧辊表面产生振动纹。

并且，所述低通滤波的截止频率为ω_n，而该截止频率是所述轧辊的振动主频率，其通过将所述振动传感器测得的振动信号输送到振动传感器用处理装置(9)中、由该振动传感器用处理装置对所述振动信号进行放大、隔离和转换等处理并快速进行傅立叶变换(FFT)而获得。

另外，所述位移传感器是非接触电容传感器。

采用本发明，可高精度地直接测量轧辊的辊面波形，消除测量误差，既能检测出轧辊辊面的轻微振动纹，又不会对辊面造成不利影响。

附图说明

图1是表示本发明检测方法中在将轧辊放置在支撑架上后各传感器安装部位的主视图。

图2是表示图1的左视图。

图3是表示本发明检测方法的流程方框图。

图4是表示用本发明检测方法所测得的时间同步多段平均后的轧辊辊面波形示意图。

图5是表示图4中被多次平均后的辊面波形所包含的纹距和纹深的轧辊振动纹特征示意图。

具体实施方式

下面，根据图1～5来详细说明本发明的轧辊表面振动纹的检测方法和优点。

图1是表示本发明的轧辊表面振动纹的检测方法中在将轧辊放置在支撑架上后各传感器安装部位的主视图。如图1所示，在轧辊表面振动纹的检测方法中，将轧辊1两端的左右轴颈1a、1b分别置放在左右支撑架8、8’上，并在轧辊1的径向一侧放置安装有砂轮2的砂轮座3，使砂轮2的旋转中心(未图示)与轧辊1的旋转中心(未图示)处于同一水平位置(参照图2)，并在该同一水平位置的砂轮座3上安装面对轧辊1的位移传感器4。

采用该位移传感器4，一边使轧辊1旋转m圈一边对该轧辊1表面的波形进行测量，获得辊面波形的信号。

具体来说，轧辊1绕其中心轴旋转，高速旋转的砂轮2在砂轮座3的带动下进行来回移动，反复对轧辊1进行磨削，最后得到一个镜面的轧辊表面，从而完成轧辊1的磨削而进入轧辊1的振动纹的测量过程。轧辊1继续以一定的速度匀速旋转，而砂轮座3移动到某个位置后停止不动，砂轮2也停止旋转；安装在砂轮座3上的位移传感器4正对着轧辊表面，对其进行辊面波形(辊纹)的测量，当轧辊1旋转若干圈后，完成本次测量，然后再次移动砂轮座3到另一个位置，完成又一次的测量。可以根据需要反复进行多次的这种测量，以获得辊面波形的信号。

另外，在左支撑架8上安装振动传感器7，对轧辊1旋转时所产生的振动信号进行测量，

并且，将接近开关传感器5安装在右支撑架8’侧的与所述右轴颈1b的键槽6相对的一侧处，当该接近开关传感器5检测到键槽6时就发出一个脉冲信号。

此处，采用接近开关传感器5和振动传感器7，可对辊面波形信号进行优化处理，从而提高波形测量精度。

然后，将位移传感器4测得的波形信号输送到位移传感器用处理装置10中，由该位移传感器用处理装置10对波形信号进行放大、隔离和转换等处理，并以时间同步的模式进入采样步骤。

采样步骤如图3所示，其采样的起始点由接近开关传感器5的脉冲信号所触发，轧辊1每旋转一圈对应一个辊面波形的样本，其经接近开关传感器用处理装置11而进行放大、隔离和转换等处理并成为脉冲，然后进行低通滤波，接着进行同步多段平均，最后将结果显示在显示器(未图示)上。

即，在上述测量过程中，轧辊旋转m圈就对应m个所述辊面波形的样本：

y₁(0)，y₁(1)，…，y₁(N-1)

y₁(0)，y₁(1)，…，y₁(N-1)

……

y_m(0)，y_m(1)，…，y_m(N-1)

其中，N为采样点数。

对使所述轧辊旋转m圈后所得到的所述辊面波形的所述样本按如下公式进行同步多段平均：

$y\left(k\right)=\frac{\underset{l}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{y}_i\left(k\right)}{m}k=\mathrm{0,1},...,$

其中，m为轧辊1旋转圈数，y_i(k)为第i圈样本，k为采样点数，y(k)为平均后的辊面波形。

如图4所示，y1表示轧辊1旋转一圈时所测得的辊面波形样本，y2表示轧辊1旋转二圈时辊面波形样本的平均波形，ym表示轧辊1旋转了m圈后的辊面波形样本的平均波形，由于轧辊1旋转了多圈，故所测得的辊面波形样本被平均(时间同步多段平均)后就成为光滑的辊面波形曲线。该辊面波形如图5所示，包含纹距j和纹深s。在实际应用中，当纹深s大于0.5μm时，就认为轧辊表面产生振动纹。

在上述测量辊面波形的同时，在进行低通滤波时，低通滤波的截止频率为ω_n，而该截止频率ω_n是轧辊1的振动主频率，其通过将振动传感器7测得的振动信号输送到振动传感器用处理装置9中、由该振动传感器用处理装置9对振动信号进行放大、隔离和转换等处理并快速进行傅立叶变换FFT而获得。

上述测量辊面波形所使用的位移传感器4可以是非接触电容传感器。

采用本发明的轧辊表面振动纹的检测方法，极大地消除了测量误差，确保了既能检测出轧辊辊面的轻微振动纹，又不会对辊面造成不利影响，完全满足了工业上的应用要求，因此，本发明在轧钢领域具有广泛的应用前景。

Claims (8)

1.一种轧辊表面振动纹的检测方法，将轧辊(1)两端的左、右轴颈(1a、1b)分别置放在左、右支撑架(8、8’)上，其特征在于，在所述轧辊的径向一侧放置安装有砂轮(2)的砂轮座(3)，使所述砂轮的旋转中心与所述轧辊的旋转中心处于同一水平位置，并在该同一水平位置的所述砂轮座上安装面对所述轧辊的位移传感器(4)，

用该位移传感器一边使所述轧辊旋转m圈一边对该轧辊表面的波形进行测量，获得辊面波形的信号，

在所述左支撑架(8)上安装振动传感器(7)，对所述轧辊旋转时所产生的振动信号进行测量，

将接近开关传感器(5)安装在所述右支撑架(8’)侧的与所述右轴颈(1b)的键槽(6)相对的一侧处，当该接近开关传感器检测到所述键槽时就发出一个脉冲信号。

2.如权利要求1所述的轧辊表面振动纹的检测方法，其特征在于，将所述位移传感器测得的所述波形信号输送到位移传感器用处理装置(10)中，由该位移传感器用处理装置对所述波形信号进行放大、隔离和转换处理，并以时间同步的模式进入采样步骤。

3.如权利要求2所述的轧辊表面振动纹的检测方法，其特征在于，所述采样步骤是，采样的起始点由所述接近开关传感器的所述脉冲信号所触发，所述轧辊每旋转一圈对应一个所述辊面波形的样本，其经接近开关传感器用处理装置(11)而进行放大、隔离和转换处理并成为脉冲，然后进行低通滤波，接着进行同步多段平均，最后将结果显示在显示器上。

4.如权利要求3所述的轧辊表面振动纹的检测方法，其特征在于，当所述轧辊旋转m圈就对应m个所述辊面波形的样本：

y₁(0),y₁(1),…,y₁(N-1)

y₁(0),y₁(1),…,y₁(N-1)

……

y_m(0),y_m(1),…,y_m(N-1)

其中，N为采样点数。

5.如权利要求4所述的轧辊表面振动纹的检测方法，其特征在于，对使所述轧辊旋转m圈后所得到的所述辊面波形的所述样本按如下公式进行同步多段平均：

$y\left(k\right)=\frac{\underset{1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{y}_i\left(k\right)}{m},k=\mathrm{0,1},\·\·\·,$

其中，m为所述轧辊旋转圈数，y_i(k)为第i圈样本，k为采样点数，y(k)为平均后的所述辊面波形，其包含纹距(j)和纹深(s)。

6.如权利要求5所述的轧辊表面振动纹的检测方法，其特征在于，当所述纹深大于0.5μm时，判断为所述轧辊表面产生振动纹。

7.如权利要求3所述的轧辊表面振动纹的检测方法，其特征在于，所述低通滤波的截止频率为ω_n，而该截止频率是所述轧辊的振动主频率，其通过将所述振动传感器测得的振动信号输送到振动传感器用处理装置(9)中、由该振动传感器用处理装置对所述振动信号进行放大、隔离和转换处理并快速进行傅立叶变换FFT而获得。

8.如权利要求1～7中任一项所述的轧辊表面振动纹的检测方法，其特征在于，所述位移传感器是非接触电容传感器。

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