CN102784807A - 一种在水冷区域对移动高温钢板进行实时测温的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种在水冷区域对移动高温钢板实时测温的方法及装置，在托架(7)上的待测钢板(6)的各待测点打孔，埋设热电偶，热电偶线头接到多通道测温仪(4)，事先将蓄水底座(10)、定位底板(8)和前后连接件(9)在冷却装置前的辊道上放好，将内层罩(1)、不间断电源(2)放入灌水的蓄水底座(10)内，扣上外层罩(3)，内层罩(1)漂浮。实时记录钢板加热过程中的温升，当钢板各点温度上升到目标值后，将托架(7)及钢板(6)整体迅速放置到定位底板(8)上，将多通道测温仪(4)和笔记本电脑(5)放入内层罩(1)内，将热电偶线束嵌入前后连接件(9)(槽钢)内，合上外层罩(3)，根据本发明，既能解决纤细的热电偶不能受力和仪表防水等问题，也无需改动现有水冷装置。
Description
技术领域
本发明涉及冶金领域，具体地，本发明涉及热轧水冷过程中的移动钢板进行在线温度测试方法及装置。
背景技术
热轧钢板在经过轧后冷却过程中，了解其钢板表面和内部的温度是如何变化的至关重要。
在对冷却水的压力、流量、喷射角、喷嘴结构形式和结构布置等所有影响冷却效果的参数进行最优化设计后的验证时，最好的办法是直接测量，而不是间接计算。
目前，下述测温试验得到广泛的应用：将预埋多根热电偶的钢板均热后放到冷却水流喷嘴下方固定不动，通过仪表实测钢板在静止状态下，由不同的水流所造成的温降变化；然后再从静态数据推算钢板动态下的水冷效果。
然而，静态冷却过程的测温不能完全模拟钢板水冷的动态过程。动态时钢板上表面的冷却水是随着带钢的运动而向前流动，其水流分布与静态情况下是完全不同，水冷效果也有很大的不同。因此，研发中更需要对运动中的钢板进行表面和内部的温度实测。
然而，在水花飞溅的水冷区域，由于实际水冷区域的环境条件等因素的影响，很难运用现有的实际测温仪表对运动钢板进行温度实测。其主要原因有两点：
1.热电偶很脆弱，不能受力，极易拉断，因此无法实施测温仪表离线固定，带钢拉着热电偶向前走的理想测温方式。
2.测温仪表和电脑不防水，也难以跟随钢板穿过水流区域。
对于水冷过程中移动钢板的测温问题，国内外已有人开始采用钢板不动、喷嘴移动的方法。这种方法对钢板的尺寸要求较高，钢板必须具有足够的长度才能模拟移动效果。但是钢板越长，加热设备就越庞大，加热时所需的时间也就越长。另外，这种方法还必须将现有的喷嘴机构从固定安装式改造成可移动式，不仅投资高，而且通用性低。
也有人在辊道末端设一个很长的液压缸，将测温仪表和钢板绑在活塞杆的顶端，通过来回驱动液压缸的方式来实现钢板在喷水冷却区域的来回移动。这只能对水冷试验装置测温，长液压缸结构限制了它的应用，只能用在实验室环境中。
发明内容
为克服上述问题，本发明提供了一种在水冷区域对移动高温钢板进行实时测温的方法及装置，所述在水冷区域对移动高温钢板进行实时测温的方法及装置系一种简单有效的对热轧水冷过程中的移动钢板进行在线温度测试方法及装置，根据本发明的方法和装置，既能解决热电偶的受力和仪表防水等问题，也无需改动现有水冷装置。另外，本发明对钢板的尺寸没有限制要求，可以应用到各种水冷试验装置上。
为达到上述目的，本发明的在水冷区域对移动高温钢板进行实时测温的方法及装置的技术方案如下。
一种在水冷区域对移动高温钢板进行实时测温的方法，其特征在于，在水冷区域用于移动高温钢板的辊道上设置待测温钢板部分和与其连接的测温仪部分，
所述待测温钢板部分包括用于承载高温钢板6的托架7和定位用底板8；
所述测温仪部分包括蓄水底座10、在所述蓄水底座10上闭合形成盒状的内层罩1及外层罩3，置于内外罩里的UPS不间断电源2、多通道测温仪4及小型UP((笔记本电脑))5；
蓄水底座内灌水，以使内层罩1漂浮起来，减轻在辊道上行进时产生的震动。
在待测温钢板6内部和表面的各个待测量点上打孔，埋设热电偶，热电偶线头连接至多通道测温仪4，
当钢板6的各点温度上升到目标值后，将托架7及高温钢板6整体放置到定位底板8上，将多通道测温仪4和笔记本电脑5放入内层罩1内，将热电偶线束嵌入前后连接件9内，合上外层罩3，测温。
待测温钢板部分和与其连接的测温仪部分按预定的辊道速度在喷水冷却区域前进，由测温仪记录整个冷却过程的各点温度变化数据，
试验结束，取出数据进行分析。
当钢板6的各点温度上升到目标值，即温度到达工艺目标值后，再进行将托架7及高温钢板6整体放置到定位底板8上，将多通道测温仪4和笔记本电脑5放入内层罩1内，将热电偶线束嵌入前后连接件9内，合上外层罩3等步骤，不过5分钟，然后驱动辊道将整个装置送入层流冷却等喷水冷却机构中，进行测温。这期间的空冷不影响水冷过程中的温度变化研究，还可顺便测量空冷数据。
即，本发明装置的主体机构由内层罩1、UPS不间断电源2、外层上罩3、多通道测温仪4、笔记本电脑5、高温钢板6、托架7、定位底板8、前后连接件9和蓄水底座10组成。
见图1、图2和图3。整个装置总体上分为两个部分：①被测量部分，由高温钢板6、托架7和定位底板8组成；②测温仪表部分，由蓄水底座10、内层罩1、UPS不间断电源2、外层上罩3、多通道测温仪4和笔记本电脑5组成。这两个部分之间通过前后连接件9相连接。
根据本发明，可解决以下三个主要问题：
①测温仪表的防水；
②减小或避免热电偶受力拉断或折断；
③使用简便快速——从将高温钢板从加热炉内取出，在冷却辊道前放置到位，接好测温仪，合上防水罩的整个时间过程要尽可能短，以免高温钢板在室温下降温过多。
根据本发明所述的一种在水冷区域对移动高温钢板进行实时测温的方法，其特征在于，所述外层罩3与内层罩1形状相同，但比内层罩1略大，使用时扣在内层罩1的上方，外层罩3和内层罩1上下扣合形成的保护舱漂浮在蓄水底座10内。
根据本发明所述的在水冷区域对移动高温钢板进行实时测温的方法，其特征在于，内层罩(1)四周贴上泡沫软垫；其底部也铺上软垫。
根据本发明所述的在水冷区域对移动高温钢板进行实时测温的方法，其特征在于，所述内层罩1和外层罩3的热电偶线束嵌入连接处设有一个U形缺口。当两者扣合后，外层罩3的U形缺口在下方，内层罩1的U形缺口在上方。
根据本发明所述的在水冷区域对移动高温钢板进行实时测温的方法，其特征在于，定位底板8中间镂空，以确保从下向上喷射的冷却水能喷射在待测温钢板的下表面，其镂空部分的四周设有定位挡块。
蓄水底座10如图4所示，工作时放置在辊道上，随辊道的转动而行进；其内事先灌满水，目的是利用水的浮力将内层罩1～5等部件漂浮起来，减轻行进时蓄水底座10底部钢板与辊道之间产生的碰撞，减少震动，保护测温仪表4和笔记本电脑5。
本发明又提供一种在水冷区域对移动高温钢板进行实时测温的装置，技术方案如下：
一种在水冷区域对移动高温钢板进行实时测温的装置，其特征在于，所述测温的装置包括待测温钢板部分和与其连接的测温仪部分，所述待测温钢板部分和与其连接的测温仪部分设置于水冷区域用于移动高温钢板的辊道上，
所述待测温钢板部分包括高温钢板6、用于承载所述高温钢板6的托架7和定位用底板8；
所述测温仪部分包括蓄水底座10、在所述蓄水底座10上闭合形成盒状的内层罩1及外层罩3，置于内外罩里的UPS不间断电源2、多通道测温仪4及小型UP((笔记本电脑))5；
蓄水底座10内灌水，以使内层罩1漂浮起来，
在待测温钢板6内部和表面的各个待测量点上打孔，埋设热电偶，热电偶线头连接至多通道测温仪4。
根据本发明所述的一种在水冷区域对移动高温钢板进行实时测温的装置，其特征在于，所述外层罩3与内层罩1形状相同，但比内层罩1略大，使用时扣在内层罩1的上方，外层罩3和内层罩1上下扣合形成的保护舱漂浮在蓄水底座10内。
根据本发明所述的在水冷区域对移动高温钢板进行实时测温的装置，其特征在于，所述内层罩1四周贴上泡沫软垫，其底部也铺上软垫。
根据本发明所述的在水冷区域对移动高温钢板进行实时测温的装置，其特征在于，在所述内层罩1和外层罩3的热电偶线束嵌入连接处设有一个U形缺口，当两者扣合后，外层罩3的U形缺口在下方，内层罩1的U形缺口在上方。
根据本发明所述的在水冷区域对移动高温钢板进行实时测温的方法，其特征在于，定位底板8中间镂空，以确保从下向上喷射的冷却水能喷射在待测温钢板的下表面，其镂空部分的四周设有定位挡块。
根据本发明的在水冷区域对移动高温钢板进行实时测温的装置，其特征在于，内层罩1和其上方的外层罩3如图3所示，外层罩3与内层罩1形状相同，
但比内层罩1略大，使用时扣在内层罩1的上方。UPS不间断电源2、多通道测温仪4和笔记本电脑5放置在内层罩1内、外层罩3的下方。外层罩3和内层罩1上下扣合形成的保护舱漂浮在蓄水底座10内。
根据本发明的在水冷区域对移动高温钢板进行实时测温的装置，其特征在于，内层罩1四周贴上泡沫软垫，以减轻与蓄水底座10之间的碰撞；其底部也铺上软垫。
如图3所示，内层罩1和外层罩3都有一个U形的缺口。当两者扣合后，外层罩3的U形缺口在下方，内层罩1的U形缺口在上方，这样从高温钢板处接过来的热电偶线束就可以通过这两个U形缺口曲折穿入。经实践证明，这种设计可有效防止冷却水灌入或者溅射进罩壳内，达到保护测温仪表4笔记本电脑5的目的。
有些多通道测温仪虽然采样频率高，但本身不带存储卡，也没有设计电池供电，因此在本方案中采用不间断电源UPS2供电，可以是UPS，也可以是直流蓄电池等电源，可根据测温仪选取，通过笔记本电脑(5)运行测温软件并记录数据。
待测温的高温钢板6放置在托架7上，事先在高温钢板6的内部和外表各个测量位置穿孔，埋上热电偶。
如图5所示，定位底板8中间镂空，以便从下往上喷射的冷却水也能直接喷射到待测温钢板6的底部。其镂空部分的四周设有定位挡块，便于将托架7快速地放置到位，不致于偏斜。
前后连接件9的一个功能是连接前后两部分，另一个功能是将从高温钢板引出的热电偶线束放置其中，避免在辊道上刮擦碰断(见图1)，第三个功能是防止前面钢板上表面的积水流到仪表罩壳这边。本例用一根短的槽钢来用作前后连接件9。
本发明为热轧线的水冷区段提供了一种对移动中的高温钢板进行实时测温的方法及装置，其简单可靠的防水结构能确保测温仪表跟随被测量的钢板移动，实时同步记录高温钢板在通过整个喷水冷却区段时的各点温降情况，为其后的冷却效果分析判断提供最直接的数据。
附图说明
图1为本发明的在线同步测温装置示意图。
图2为本发明的在线同步测温装置部件“爆炸”示意图。
图3为本发明的在线同步测温装置蓄水底座示意图。
图4为本发明的在线同步测温装置镂空定位底板示意图。
图5为本发明的在线同步测温装置一个实施例。
图6为本发明的在线同步测温装置又一个实施例。
图中，A为测温机构，1为内层罩，2为UPS不间断电源，3为外层罩，4为多通道测温仪，5为笔记本电脑，6为高温钢板，7为托架，8为定位底板，9为前后连接件，10为蓄水底座，11为热电偶，12为上喷水冷却机构，13为下喷水冷却机构，14为水箱，15为驱动电机，16为辊道。
具体实施方式
以下，参照附图，以实施例具体说明本发明的方法和装置。
实施例1
在水冷区域用于移动高温钢板的辊道上设置待测温钢板部分和与其连接的测温仪部分，所述待测温钢板部分包括高温钢板6、用于承载所述高温钢板6的托架7和定位用底板8；
所述测温仪部分包括蓄水底座10、在所述蓄水底座10上闭合形成盒状的内层罩1及外层罩3，置于所述蓄水底座10内的UPS不间断电源2、多通道测温仪4及小型UP((笔记本电脑))5；
蓄水底座(10)内灌水，以使内层罩(1)漂浮起来，
在待测温钢板6内部和表面的各个待测量点上打孔，埋设热电偶，热电偶线头连接至多通道测温仪4，
当钢板6的各点温度上升到目标值后，将托架7及高温钢板6整体放置到定位底板8上，将多通道测温仪4和笔记本电脑5放入内层罩1内，将热电偶线束嵌入前后连接件9内，合上外层罩3。
待测温钢板部分和与其连接的测温仪部分按预定的辊道速度在喷水冷却区域前进，由测温仪记录整个冷却过程的各点温度变化数据，
试验结束，取出数据进行分析。
即，本发明装置的主体机构由内层罩1、UPS不间断电源2、外层上罩3、多通道测温仪4、笔记本电脑5、高温钢板6、托架7、定位底板8、前后连接件9和蓄水底座10组成。
见图1、图2和图3。整个装置总体上分为两个部分：①被测量部分，由高温钢板6、托架7和定位底板8组成；②测温仪表部分，由蓄水底座10、内层罩1、UPS不间断电源2、外层上罩3、多通道测温仪4和笔记本电脑5组成。这两个部分之间通过前后连接件9相连接。
事先在钢板6内部和表面的各个待测量点上打孔，预埋热电偶，将热电偶线头接到多通道测温仪4上。然后将钢板放置到托架7上。
钢板加热过程中，测温仪4可实时记录加热过程的温升。
事先将蓄水底座10、定位底板8和前后连接件9在冷却装置前的辊道上放好，将内层罩1、不间断电源2放入蓄水底座10内，并在蓄水底座内灌水，以使内层罩1漂浮起来。
当钢板6的各点温度上升到目标值后，将托架7及高温钢板6整体迅速放置到定位底板8上，将多通道测温仪4和笔记本电脑5放入内层罩1内，将热电偶线束小心地嵌入前后连接件9(槽钢)内(动作要轻柔，以免拉断热电偶)，迅速合上外层罩3。此时准备工作完成，整个装置就可以根据预定的辊道速度在喷水冷却区域前进，测温仪会记录整个冷却过程的各点温度变化数据。
优点：能实时同步测量高温钢板在整个冷却过程中各点的实际温降。采样频率由测温仪本身的参数决定，可以精确到微秒级，足以满足工艺分析需要。
在整个冷却测温过程中，高温钢板与与测温仪之间相对静止，因此热电偶不受力，不会拉断。
防水：由外层罩3和内层罩1扣合形成的空间能有效防止直喷水和飞溅水的进入。外层罩3和内层罩1上下相对配合的U形缺口即能穿入热电偶线，其“迷宫式”结构也能有效防止水流进入。
防震：内层罩1漂浮在蓄水底座10的水池内，以有效减轻装置在辊道上转动时对测温仪和笔记本电脑造成的冲击。
将前后两块区域分离开，用前后连接件9(槽钢)连接，能防止前方钢板上表面过量的积水向后流到测温仪表区。
安装快捷；从将高温钢板和托架由加热炉内取出，到放置于定位底板8，放好测温仪和电脑，扣上外层罩3的时间通常不超过3～5分钟(实测)，这段时间造成的高温钢板“空冷”温降很小，基本不影响后期分析。
本装置制作简单、成本很低，应用较广，对要测量的冷却系统无任何要求，无论是喷嘴冷却、喷管冷却、周向多孔等冷却结构，都能进行测量；而且其测量对象不限于钢板，其它如型钢、棒材、管材，甚至对其它材质的热金属都可以进行测量。
其它，如果有一种测温仪，它自带电池，并且有能记录过程数据的存储卡，那么该仪表兼具了图3中件2、4和5的功能。这时本发明装置仍然可用，只不过无需准备UPS电源2和笔记本电脑5了，在需要测量温度时直接把此种测温仪放入罩内进行测温即可。试验完毕后将该仪表存储卡的数据复制到电脑中即可用相关软件进行后续分析。
实施例2
结合图7和图3。
本实施例中感应加热炉直接安装在辊道上，因此可以事先将待测量的钢板固定在底板上。
①根据工艺要求，在钢板的内部和外表适当位置预埋热电偶。
②根据感应加热炉的长度确定底板长度，并在合适位置镂空，安装待测量钢板后，确保下方冷却水能无阻碍地喷射到待测量钢板的下表面。
③将蓄水底座10、定位底板8和前后连接件9在冷却装置前的辊道上放好，将内层罩1、不间断电源2、测温仪4和笔记本电脑5放入蓄水底座10内，将并在蓄水底座10内灌水，以使内层罩1漂浮起来。
④将热电偶线束通过前后连接件9接入测温仪4，合上外层罩3。
⑤启动温度监测，驱动辊道以移动本装置，将钢板6送入感应加热炉加热到所需温度。
⑥再驱动辊道，将测温装置连同待测温钢板按工艺要求的速度通过喷水冷却区域，测温仪4和笔记本电脑5将记录高温钢板6在整个冷却过程中的温度变化。
⑦试验结束后，取出仪表和电脑，分析结果数据。
根据本发明，热轧板的水冷却效果直接影响其最终性能。应用本发明的方法及装置能直接测量钢板在水冷却区域的实际温降过程，其结果数据能直接用于验证或优化新建的水冷却系统、冷却工艺以及水冷控制模型。本发明装置结构简单、易于实现，对被测量的水冷却系统无任何要求，现有系统无需作任何改进即可进行实测；而且，本文以热轧带钢和钢板为例进行叙述，但本发明装置同样可用于对型钢、棒材或管材的温度测量。因此，本发明装置可直接用于所有热金属的水冷却测量中，应用前景广泛。
Claims (10)
1.一种在水冷区域对移动高温钢板进行实时测温的方法，其特征在于，在水冷区域用于移动高温钢板的辊道上设置待测温钢板部分和与其连接的测温仪部分，
所述待测温钢板部分包括高温钢板(6)、用于承载所述高温钢板(6)的托架(7)和定位用底板(8)；
所述测温仪部分包括蓄水底座(10)、在所述蓄水底座(10)上闭合形成盒状的内层罩(1)及外层罩(3)，置于所述内外罩里的UPS不间断电源(2)、多通道测温仪(4)及小型UP(()))(5)；
蓄水底座(10)内灌水，以使内层罩(1)漂浮起来，
在待测温钢板(6)内部和表面的各个待测量点上打孔，埋设热电偶，热电偶线头连接至多通道测温仪(4)，
当钢板(6)的各点温度上升到目标值后，将托架(7)及高温钢板(6)整体放置到定位底板(8)上，将多通道测温仪(4)和笔记本电脑(5)放入内层罩(1)内，将热电偶线束嵌入前后连接件(9)内，合上外层罩(3)，然后送入冷却机构中，进行测温，
待测温钢板部分和与其连接的测温仪部分按预定的辊道速度在喷水冷却区域前进，由测温仪记录整个冷却过程的各点温度变化数据，
试验结束，取出数据进行分析。
2.如权利要求1所述的一种在水冷区域对移动高温钢板进行实时测温的方法，其特征在于，所述外层罩(3)与内层罩(1)形状相同，使用时扣在内层罩(1)的上方，外层罩(3)和内层罩(1)上下扣合形成的保护舱漂浮在蓄水底座(10)内。
3.如权利要求1所述的在水冷区域对移动高温钢板进行实时测温的方法，其特征在于，内层罩(1)四周贴上泡沫软垫，其底部也铺上软垫。
4.如权利要求1所述的在水冷区域对移动高温钢板进行实时测温的方法，其特征在于，所述内层罩(1)和外层罩(3)的热电偶线束嵌入连接处设有一个U形缺口，当两者扣合后，外层罩(3)的U形缺口在下方，内层罩(1)的U形缺口在上方。
5.如权利要求1所述的在水冷区域对移动高温钢板进行实时测温的方法，其特征在于，定位底板(8)中间镂空，以确保从下向上喷射的冷却水能喷射在待测温钢板的下表面，其镂空部分的四周设有定位挡块。
6.一种在水冷区域对移动高温钢板进行实时测温的装置，其特征在于，所述测温的装置包括待测温钢板部分和与其连接的测温仪部分，所述待测温钢板部分和与其连接的测温仪部分设置于水冷区域用于移动高温钢板的辊道上，
所述待测温钢板部分包括高温钢板(6)、用于承载所述高温钢板(6)的托架(7)和定位用底板(8)；
所述测温仪部分包括蓄水底座(10)、在所述蓄水底座(10)上闭合形成盒状的内层罩(1)及外层罩(3)，置于所述蓄水底座(10)内的UPS不间断电源(2)、多通道测温仪(4)及小型UP，即笔记本电脑(5)；
蓄水底座(10)内灌水，使内层罩(1)漂浮起来。
在待测温钢板(6)内部和表面的各个待测量点上打孔，埋设热电偶，热电偶线头连接至多通道测温仪(4)。
7.如权利要求7所述的一种在水冷区域对移动高温钢板进行实时测温的装置，其特征在于，所述外层罩(3)与内层罩(1)形状相同，扣在内层罩(1)的上方，外层罩(3)和内层罩(1)上下扣合形成的保护舱漂浮在蓄水底座(10)内。
8.如权利要求7所述的在水冷区域对移动高温钢板进行实时测温的装置，其特征在于，所述内层罩(1)四周贴上泡沫软垫，其底部也铺上软垫。
9.如权利要求7所述的在水冷区域对移动高温钢板进行实时测温的装置，其特征在于，在所述内层罩(1)和外层罩(3)的热电偶线束嵌入连接处设有一个U形缺口，两者扣合后，外层罩(3)的U形缺口在下方，内层罩(1)的U形缺口在上方。
10.如权利要求7所述的在水冷区域对移动高温钢板进行实时测温的装置，其特征在于，定位底板(8)中间镂空，其镂空部分的四周设有定位挡块。
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