CN106066152A - 一种热轧接触式板形检测辊主体结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热轧接触式板形检测辊主体结构，它包括主辊体、压磁传感器组件，所述的主辊体整辊外表面无缝，经主辊体轴心线平面方向在主辊体内表面上沿轴向等间距开有两组带螺纹盲孔，对称分布在沿主辊体圆周180°方向的同一截面上，每个盲孔中均通过螺纹安装有压磁传感器组件；所述的压磁传感器组件包括组件套、传力钢球、隔热套、耐高温压磁传感器、弧形隔热垫块和弧形螺塞，在组件套内依次安装传力钢球、隔热套、耐高温压磁传感器、弧形隔热垫块和弧形螺塞，隔热套顶部球面凹槽抵住传力钢球，传力钢球透过组件套顶部的通孔抵在主辊体上，耐高温压磁传感器嵌装在隔热套内，弧形隔热垫块抵住耐高温压磁传感器，弧形螺塞旋拧在组件套的内螺纹上抵住弧形隔热垫块。

Description

一种热轧接触式板形检测辊主体结构

技术领域

本发明属于冶金机械设备自动化测量领域，尤其是一种热轧接触式板形检测辊主体结构，它是用于热轧带钢产品板形(平直度)在线检测装置的核心部件。

背景技术

随着薄板坯连铸连轧技术的飞速发展，热轧板带产品规格愈来愈薄，且有朝着更薄规格方向发展的趋势。在汽车制造、家用电器、集装箱、涂层板、镀锌板和建筑工业上，热轧薄带钢和超薄带钢替代传统的冷轧带钢，已经得到了广泛的推广应用，而且市场发展前景广阔。板形是热轧板带轧制过程中的一个重要控制指标，直接影响和决定产品的最终质量，因此，热轧板带板形检测技术在板带轧制生产过程中占据非常重要的地位，已成为热轧板带钢领域研究的热点。然而热轧板形在线自动检测是一个十分困难的问题，一方面是要有极高的检测精度，这样才能为板形控制提供准确的板形信息，从而达到更好地控制带钢板形、轧制高质量带钢产品的目的；另一方面是与冷轧相比，检测环境更为恶劣，尤其是高温环境，一般传感器根本无法在高温工况下长期使用。因此研制新型的满足工业应用要求的高精度热轧板形仪，是提高热轧带钢板形质量的前提和关键。

由于实际生产的迫切需要和板形改善所带来的巨大经济效益，从上世纪六十年代开始，板形检测装置的研制开展得相当活跃，各国都投入了相当的人力和物力，几乎所有能够反映板形质量的物理量都被尝试用于板形检测方法的研究。板形检测装置结构形式繁多，工作原理也各不相同，但按带钢和板形检测装置的关系可将其大体分为两大类，接触式板形仪和非接触式板形仪。

接触式板形仪具有信号检测直接、信号处理容易保真，检测精度高等优点，广泛应用于冷轧生产中。典型的有瑞典ABB公司的分段辊式板形仪、英国DAVY公司的空气轴承式板形仪和我国燕山大学自主创新研制的整辊镶块式和整辊无缝式板形仪。

ABB公司的分段辊式板形仪主要由辊体、压力传感器、辊环组成，通过辊环将带材的张力传递给压头。但是这种分段式板形仪在使用过程中由于温度的变化，辊环与辊体之间的预压力极易发生变化，使辊环相对于辊体产生相对转动，导致辊环错动划伤带材。英国DAVY公司的空气轴承式板形仪将带材的张力变化反映到轴承的上部和下部气隙处的空气压力差，压力传感器的输出信号为直流电压信号，经信号处理系统可以得到带材张力分布。但是这种板形仪需要清洁的压缩空气，对环境要求非常苛刻，在工业应用上难以得到广泛普及和推广。燕山大学的整辊镶块式和整辊无缝式板形仪避免了带钢划伤，同时采用喷淋湿式集流环和无线传输装置对信号进行传输，提高了精度及延长了使用寿命。但只适于在冷轧环境下使用，应用于热轧环境会由于高温而使传感器失效。

非接触式板形仪的硬件结构相对简单而易于维护，造价及备件相对便宜得多；传感器为非转动件，安装方便；而且由于非接触而不受热轧件的高温影响，因此在热轧中应用较广。但非接触式板形仪的板形信号为非直接信号，处理不好容易失真，因此测量精度较低。

综上所述，现有的接触式和非接触式板形仪在热轧生产中，都不能同时满足精度高、性能稳定的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热轧接触式板形检测辊主体结构，本发明在适应高温工况的前提下，能够精确地检测原始板形信号，并且不划伤带钢表面。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种热轧接触式板形检测辊主体结构，包括主辊体、压磁传感器组件，所述的主辊体整辊外表面无缝，经主辊体轴心线平面方向在主辊体内表面上沿轴向等间距开有两组带螺纹盲孔，对称分布在沿主辊体圆周180°方向的同一截面上，每个盲孔中均通过螺纹安装有压磁传感器组件；所述的压磁传感器组件包括组件套、传力钢球、隔热套、耐高温压磁传感器、弧形隔热垫块和弧形螺塞，组件套为圆筒体结构，上部为凸台形结构，在组件套顶部中心有一通孔，组件套内侧和外侧均加工有细牙螺纹；隔热套顶部中心有一球面凹槽，弧形隔热垫块轴心有一通孔，弧形螺塞轴心有一通孔；在组件套内依次安装传力钢球、隔热套、耐高温压磁传感器、弧形隔热垫块和弧形螺塞，隔热套顶部球面凹槽抵住传力钢球，传力钢球透过组件套顶部的通孔抵在主辊体上，隔热套与组件套之间留有1～2mm的间隙，耐高温压磁传感器嵌装在隔热套内，弧形隔热垫块抵住耐高温压磁传感器，弧形螺塞旋拧在组件套的内螺纹上抵住弧形隔热垫块，弧形隔热垫块通孔的轴线与弧形螺塞通孔的轴线相重合；隔热套与耐高温压磁传感器之间留有1～2mm的间隙，耐高温压磁传感器的敏感轴严格与耐高温压磁传感器受力向重合；将两个对称的压磁传感器串联组成差动输出电路，将耐高温低噪声高屏蔽电缆连接耐高温压磁传感器的电极后通过弧形隔热垫块的通孔和弧形螺塞的通孔引出。组件套外表面的螺纹和组件套内的弧形螺塞能同时调节耐高温压磁传感器的预紧力；调整带螺纹的组件套，使各个耐高温压磁传感器都处于其线性阶段的同一数值。

板形检测辊主辊体外表面整体无缝，避免了使用过程中对带钢的划伤。内部沿平行于轴心线方向加工两组带螺纹盲孔，这两组盲孔对称分布在沿主辊体圆周180°的方向上。盲孔中安装压磁式传感器组件，将两个对称的压磁传感器串联，组成差动输出电路，这种接法与单组传感器相比可获得较高精度的板形检测信号。

压磁传感器组件由组件套、传力钢球、隔热套、耐高温压磁传感器、弧形隔热垫块和弧形螺塞组成。组件套外表面加工螺纹，用于安装在检测辊内部的盲孔内。传力钢球安装于组件套的最里端，直接与检测辊盲孔底部接触。相对于平面垫块，钢球能更灵敏和精确的反映因板形所引起的检测辊弹性变形，并且由于接触面积小，而有更好的隔热效果。

所述的隔热套和所述的弧形隔热垫块均由特殊的高强度隔热材料制成，其弹性模量高于压磁传感器底座的弹性模量，并且在检测750℃的热轧钢板时，能够使压磁传感器的温度处于200℃以下。

本发明的有益效果是：

1、传感器组件在检测辊沿主辊体圆周180°方向对称分布，可获得更为精确的板形检测信号。

2、可获得较之非接触式板形仪精度更高端板形信号，同时解决了接触式板形仪传感器不耐高温而在热轧中使用受限的问题。

附图说明

图1为板形检测辊主辊体的结构示意图；

图2为压磁传感器组件的结构示意图。

图中标号：1-主辊体，2-压磁传感器组件，3-盲孔，201-组件套，202-传力钢球，203-隔热套，204-耐高温压磁传感器，205-弧形隔热垫块，206-弧形螺塞。

具体实施方法

下面结合附图对本发明做进一步说明：

如图1所示，一种热轧接触式板形检测辊主体结构，包括主辊体1、压磁传感器组件2，所述的主辊体1整辊外表面无缝，经主辊体1轴心线平面方向在主辊体1内表面上沿轴向等间距开有两组带螺纹盲孔3，对称分布在沿主辊体1圆周180°方向的同一截面上，每个盲孔3中均通过螺纹安装有压磁传感器组件2；如图2所示，所述的压磁传感器组件2包括组件套201、传力钢球202、隔热套203、耐高温压磁传感器204、弧形隔热垫块205和弧形螺塞206，组件套201为圆筒体结构，上部为凸台形结构，在组件套201顶部中心有一通孔，组件套201内侧和外侧均加工有细牙螺纹；隔热套203顶部中心有一球面凹槽，弧形隔热垫块205轴心有一通孔，弧形螺塞206轴心有一通孔；在组件套201内依次安装传力钢球202、隔热套203、耐高温压磁传感器204、弧形隔热垫块205和弧形螺塞206，隔热套203顶部球面凹槽抵住传力钢球202，传力钢球202透过组件套201顶部的通孔抵在主辊体1上，隔热套203与组件套201之间留有1～2mm的间隙，耐高温压磁传感器204嵌装在隔热套203内，弧形隔热垫块205抵住耐高温压磁传感器204，弧形螺塞206旋拧在组件套201的内螺纹上抵住弧形隔热垫块205，弧形隔热垫块205通孔的轴线与弧形螺塞206通孔的轴线相重合；隔热套203与耐高温压磁传感器204之间留有1～2mm的间隙，耐高温压磁传感器204的敏感轴严格与耐高温压磁传感器204受力向重合；将两个对称的耐高温压磁传感器204串联组成差动输出电路，将耐高温低噪声高屏蔽电缆连接耐高温压磁传感器的电极后通过弧形隔热垫块205的通孔和弧形螺塞206的通孔引出。组件套201外表面的螺纹和组件套内的弧形螺塞206能同时调节耐高温压磁传感器204的预紧力。保证隔热套203与组件套201、隔热套203与耐高温压磁传感器204之间均留有1～2mm的间隙，既能消除耐高温压磁传感器204、隔热套203和组件套201由于温度变化产生热膨胀对信号的影响，又因为不直接接触，从而可起到一定的隔热效果。调整弧形螺塞206，使耐高温压磁传感器204有一定的预应力，然后将压磁传感器组件2装入主辊体的盲孔中，调整带螺纹的组件套201，使各个耐高温压磁传感器204都处于其线性阶段的同一数值。

如图1所示，主辊体1的外径300～500mm，壁厚70～80mm，内表面沿轴向直线加工两组带螺纹盲孔3，这两组盲孔3对称分布在沿主辊体圆周180°的方向上。盲孔3直径40～50mm，每组相邻两个盲孔3轴线的距离为55～65mm，盲孔3加工细牙螺纹，方便安装调试时精确调整。为了保证信号检测的精度，所有盲孔3螺纹的加工尺寸要具有高度的一致性。盲孔3底面的粗糙度不超过Ra0.4um，盲孔3底面到主辊体1外表面的距离为4～6mm。

盲孔3中安装压磁传感器组件2，将两个对称的耐高温压磁传感器204串联，组成差动输出电路，这种接法与单组传感器相比可获得较高精度的板形检测信号。

压磁传感器组件2的组件套201内外侧均加工有细牙螺纹，细牙螺纹有助于调整传感器的预应力。传力钢球202的硬度为62～66HRC。传力钢球202的使用可使耐高温压磁传感器204对主辊体1由应力引起的弹性变形更加敏感，而且由于接触面积远远小于平面垫块，从而起到很好的隔热效果。

隔热套203和弧形隔热垫块205由特殊的高强度隔热材料制成，其弹性模量高于耐高温压磁传感器底座的弹性模量，并且在检测750℃的热轧钢板时，可使耐高温压磁传感器204的温度处于200℃以下。耐高温压磁传感器204为特殊定制，可在低于230℃的工况下长期工作。

保证弧形隔热垫块205上下面和弧形螺塞206弧面的粗糙度，弧形特性可以略加调整耐高温压磁传感器204的装配精度，保证耐高温压磁传感器204的敏感轴严格与传感器受力向重合。

弧形隔热垫块205和弧形螺塞206轴心加工φ3～φ5的孔，将耐高温低噪声高屏蔽电缆连接耐高温压磁传感器204的电极后由此孔引出。

Claims (5)

1.一种热轧接触式板形检测辊主体结构，其特征在于：它包括主辊体、压磁传感器组件，所述的主辊体整辊外表面无缝，经主辊体轴心线平面方向在主辊体内表面上沿轴向等间距开有两组带螺纹盲孔，对称分布在沿主辊体圆周180°方向的同一截面上，每个盲孔中均通过螺纹安装有压磁传感器组件；所述的压磁传感器组件包括组件套、传力钢球、隔热套、耐高温压磁传感器、弧形隔热垫块和弧形螺塞，组件套为圆筒体结构，上部为凸台形结构，在组件套顶部中心有一通孔，组件套内侧和外侧均加工有细牙螺纹；隔热套顶部中心有一球面凹槽，弧形隔热垫块轴心有一通孔，弧形螺塞轴心有一通孔；在组件套内依次安装传力钢球、隔热套、耐高温压磁传感器、弧形隔热垫块和弧形螺塞，隔热套顶部球面凹槽抵住传力钢球，传力钢球透过组件套顶部的通孔抵在主辊体上，隔热套与组件套之间留有1～2mm的间隙，耐高温压磁传感器嵌装在隔热套内，弧形隔热垫块抵住耐高温压磁传感器，弧形螺塞旋拧在组件套的内螺纹上抵住弧形隔热垫块，弧形隔热垫块通孔的轴线与弧形螺塞通孔的轴线相重合；隔热套与耐高温压磁传感器之间留有1～2mm的间隙，耐高温压磁传感器的敏感轴严格与耐高温压磁传感器受力向重合；将两个对称的压磁传感器串联组成差动输出电路，将耐高温低噪声高屏蔽电缆连接耐高温压磁传感器的电极后通过弧形隔热垫块的通孔和弧形螺塞的通孔引出。

2.根据权利要求1所述的一种热轧接触式板形检测辊主体结构，其特征在于：所述组件套外表面的螺纹和组件套内的弧形螺塞能同时调节耐高温压磁传感器的预紧力；调整带螺纹的组件套，使各个耐高温压磁传感器都处于其线性阶段的同一数值。

3.根据权利要求1所述的一种热轧接触式板形检测辊主体结构，其特征在于：所述的隔热套和所述的弧形隔热垫块均由特殊的高强度隔热材料制成，其弹性模量高于压磁传感器底座的弹性模量，并且在检测750℃的热轧钢板时，能够使压磁传感器的温度处于200℃以下。

4.根据权利要求1所述的一种热轧接触式板形检测辊主体结构，其特征在于：所有所述盲孔螺纹的加工尺寸要具有高度的一致性，盲孔底面的粗糙度不超过Ra0.4um。

5.根据权利要求1所述的一种热轧接触式板形检测辊主体结构，其特征在于：传力钢球3的硬度为62～66HRC。