CN109078990A - 热轧板带温度及板形同步在线检测装置 - Google Patents

热轧板带温度及板形同步在线检测装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了热轧板带温度及板形同步在线检测装置，包括板形检测装置，所述形检测装置用于测量辊与待测板带表面直接接触，通过测量探针和压力传感器得到板形信号；温度测量装置，所述温度测量装置用于使用红外热成像仪采集在线板带横向温度分布规律，得出板带的温度场信息；信号处理模块，所述信号处理模块用于接收板形信号和温度信息并进行数据转换和处理；冷却装置，所述冷却装置用于接收信号处理模块的反馈回路控制单向阀的开关的节流。本发明结构简单合理，易于安装维护，能够实现热轧板带温度和板形的同步在线检测，并通过温度误差补偿提高板形检测的精度，对实际生产有重要意义。

Description

热轧板带温度及板形同步在线检测装置
技术领域
本发明属于轧制测量技术领域，涉及一种热轧板带温度及板形同步在线检测装置。
背景技术
热轧板带产品作为一种重要的工业材料在汽车制造、建筑设施、航空航天以及家用电器等方面的应用越来越广泛，具有较好的应用前景。板形作为衡量热轧板带产品质量的一个重要指标受到了越来越多企业和相关领域研究人员的关注，板形好坏会直接影响到轧制过程的稳定性，并最终决定板带生产能否顺利进行以及产品规格是否满足市场需求。在板带轧制过程中必须对板形进行精确的检测与控制，才能够生产出质量优异的产品，提高市场竞争力，因此，热轧板带板形质量检测系统成为当前轧制测量技术领域研究的热点。
温度是诸多影响热轧板带板形质量的因素中极为重要的一点。在轧制生产的过程中，板带在上下工作辊的摩擦力作用下发生塑性变形，其表面温度迅速升高。由于板带宽度方向上不同位置的散热条件不同，导致板带沿宽度方向的温度分布不均匀。这种现象使得板带表面产生不同程度的缺陷。为了消除这种板形缺陷，得到表面质量合格的板带，在板形测量过程中必须考虑对板形的温度误差进行补偿。然而，目前的检测装置大部分只能够对板形、温度两个指标中的单一目标进行检测，没有考虑到温度对板形的影响，因此板形测量领域亟需一种能够对在线板带的板形和温度实现同步检测的装置。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种热轧板带温度及板形同步在线检测装置，该装置结构简单紧凑，适用于高温环境，能够实时准确的测量热轧板带板形和温度情况。
为了达到上述目的，本发明所采取的具体技术方案为：
热轧板带温度及板形同步在线检测系统，包括板形检测装置，所述形检测装置用于测量辊与待测板带表面直接接触，通过测量探针和压力传感器得到板形信号；
温度测量装置，所述温度测量装置用于使用红外热成像仪采集在线板带横向温度分布规律，得出板带的温度场信息；
信号处理模块，所述信号处理模块用于接收板形信号和温度信息并进行数据转换和处理；
冷却装置，所述冷却装置用于接收信号处理模块的反馈回路控制单向阀的开关的节流。此处的数据转换和处理实现板形的温度误差补偿。所述冷却装置的节流单向阀的开关由信号处理模块的反馈回路控制。冷却装置通过冷却液对轧辊及板带表面进行降温，实现热轧板带板形的反馈控制。
进一步说，所述板形检测装置由测量辊、轴头、轴座和液压缸组成。所述测量辊位于待测板带上下两侧，所述测量辊通过轴头与轴座固定，所述液压缸内嵌于安装机架上，所述液压缸用于调节测量辊使其外表面刚好压在待测板带表面。
进一步说，所述测量辊与板带接触的外表面有多个凸起。每个凸起之间的距离极小。
进一步说，测量辊沿轴线方向在每个凸起处的内表面开有内螺纹盲孔。每个盲孔中都通过螺纹安装有板形测量组件。
进一步说，所述板形测量组件包括外螺纹套、导向套筒、固定垫块、测量探针。所述外螺纹套通过其外侧面的螺纹将整个板形测量组件固定于盲孔内侧。所述测量探针与测量辊内表面直接接触。所述测量探针表面镀金，具有较好的耐腐蚀性能，测量探针工作时的径向移动通过所述保护弹簧和垫片传到所述压磁式力传感器的弹性元件上。
进一步说，所述导向套筒位于测量探针的外表面。所述导向套筒确保其径向移动的方向不发生偏移。所述保护弹簧既能实现力的传递，又能在测量探针工作时起到一定的缓冲作用。
进一步说，所述固定垫块上表面加工为弧形，下表面位于外螺纹套的底端。所述固定垫块实现对整个板形测量组件的支撑。
进一步说，所述温度测量装置包括固定座、滑移侧架、螺母、限位开关、底座、保护罩、红外热成像仪、隔热块、滚柱丝杠、步进电机。本发明属于一种典型的非接触温度测量装置。温度测量装置通过所述固定座安装在机架上。温度测量装置呈直线均匀密集排列。所述红外热成像仪外部由侧支架固定在所述隔热块表面，所述隔热块由高强度隔热材料聚苯板制成，可以为红外热成像仪提供稳定的工作空间。所述保护罩覆盖于红外热成像仪外。防止外界烟尘和水汽等介质对测量的影响。所述步进电机带动滚柱丝杠在滑移侧架上竖直移动。所述步进电机、滚柱丝杠螺母和限位开关共同构成红外热成像仪的竖直移动控制元件，该装置在滑移侧架上的运动带动红外热成像仪的运动，使红外热成像仪与被测板带之间的距离得到精确控制。
进一步说，所述冷却装置包括水槽、节流单向阀、冷却水道、固定板、弧形水管和可转动喷嘴。其中，所述弧形水管沿轧机工作辊周向设立，所述弧形水管与工作辊同轴心，对应圆弧的角度为120o。
进一步说，所述弧形水管内侧均匀安装有可转动喷嘴。可转动喷嘴有四个，其之间沿工作辊圆心方向所成角度为30o，所述可转动喷嘴的喷淋角度为90o。工作时，所述可转动喷嘴以扇形面将冷却水喷洒在轧辊和待测板带上。
进一步说，弧形水管外侧连接有所述冷却水道，所述冷却水道通过固定板安装在轧机机架上，冷却水道流液的通量可由所述节流单向阀控制。
进一步说，所述信号处理模块包括信号采集仪、模数转换模块、计算机、反馈回路、冷却装置、板形检测装置、温度测量装置。信号采集仪采集板形检测装置中的板形信息以及温度测量装置中的温度信息，并通过模数转换模块发送至计算机，从而对板形进行准确的温度误差补偿。
本发明所具有的有益效果是：
(1)本发明能够实现热轧板带温度和板形的同步在线检测，并通过温度误差补偿提高板形检测的精度，具有较好的市场应用前景。
(2)本发明的冷却装置通过冷却液对轧辊和板带表面降温，检测系统采用隔热装置为传感器提供适宜的工作温度，解决了热轧板带表面温度过高而导致的测量结果不准确问题。
（3）本发明结构简单合理，易于安装维护，工作平稳可靠，测量原理简单可行，对实际生产有重要意义。
附图说明
图1为本发明热轧板带温度及板形同步在线检测装置的整体结构示意图；
图2为本发明热轧板带温度及板形同步在线检测装置的板形检测的安装装置结构示意图；
图3为本发明热轧板带温度及板形同步在线检测装置的板形检测装置结构示意图；
图4为本发明热轧板带温度及板形同步在线检测装置的温度测量装置结构示意图；
图5为本发明热轧板带温度及板形同步在线检测装置的冷却装置结构示意图；
图6为本发明热轧板带温度及板形同步在线检测装置的信号处理模块流程图。
附图中：
1.上工作辊；2.板形检测装置；3.待测板带；4.温度测量装置；5.下工作辊；6.冷却装置；7.轴座；8.轴头；9.液压缸；10.测量辊；
21.导向套筒；22.外螺纹套；23.固定垫块；24.弹性元件；25.压磁元件；26.垫片；27.保护弹簧；28.测量探针；
41.固定座；42.螺母；43.限位开关；44.隔热块；45.保护罩；46.红外热成像仪；47.底座；48.滚柱丝杠；49.步进电机；50.侧移滑架；
61.可转动喷嘴；62.弧形水管；63.固定板；64.冷却水道；65.节流单向阀；66.水槽。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步阐述：
如图1所示，本发明热轧板带温度及板形同步检测装置主要包括板形检测装置2、温度测量装置4、冷却装置6以及信号处理模块。板形检测装置的测量辊10与待测板带3表面直接接触，通过测量探针28和压力传感器得到准确的板形信号。
温度测量装置4使用红外热成像仪46来采集在线板带横向温度分布规律，得出板带的温度场信息。信号处理模块接收板形信号和温度信息，经过数据转换和处理实现板形的温度误差补偿。
冷却装置6的节流单向阀65的开关由信号处理模块的反馈回路控制，冷却装置6通过冷却液对轧辊及板带表面进行降温，实现热轧板带板形的反馈控制。
如图2所示，所述板形检测装置2由轴座7、轴头8、液压缸9和测量辊10组成。所述测量辊10位于待测板带3上下两侧，通过轴头8与轴座7固定，所述液压缸9内嵌于安装机架上，用于调节测量辊10使其外表面刚好压在待测板带3表面。测量辊10与板带接触的外表面有多个凸起，每个凸起之间的距离极小，测量辊10沿轴线方向在每个凸起处的内表面开有内螺纹盲孔，每个盲孔中都通过螺纹安装有板形测量组件。
如图3所示，所述板形测量组件包括导向套筒21、外螺纹套22、固定垫块23、弹性元件24、压磁元件25、垫片26、保护弹簧27、测量探针28。所述外螺纹套22通过其侧面的螺纹将整个板形测量组件固定于盲孔内侧，所述测量探针28与测量辊10直接接触，其表面镀金，具有较好的耐腐蚀性能。
由于板带表面的凹凸不平，测量探针在工作时会根据板带表面形状的变化而在径向方向上下移动，所述导向套筒21位于测量探针28的外表面，确保其径向移动的方向不发生偏移。径向移动通过所述保护垫片26和弹簧27传到所述压磁式力传感器的弹性元件24上，压磁元件25因此会感应出电势，电势经滤波整流后输出到信号采集仪，信号经过处理后即可得到热轧板带的板形信息。
所述保护弹簧27既能实现力的传递，又能在测量探针28工作时起到一定的缓冲作用，延长测量探针28的使用寿命，所述固定垫块23上表面加工为弧形，下表面位于外螺纹套22的底端实现对整个板形测量组件的支撑。
如图4所示，所述温度测量装置4包括固定座41、螺母42、限位开关43、隔热块44、保护罩45、红外热成像仪46、底座47、滚柱丝杠48、步进电机49、侧移滑架50，属于一种典型的非接触温度测量装置。多个温度测量装置4通过固定座41安装在机架上并呈直线均匀密集排列，采用逐点扫描的方式测量板带宽度方向上的温度情况。
所述红外测温仪46外部通过侧支架固定在所述隔热块44表面，所述隔热块44由高强度隔热材料聚苯板制成，可以为红外热成像仪46提供稳定适宜的工作空间，避免高温对测量精度的干扰。
所述保护罩45覆盖于红外热成像仪46表面，防止外界烟尘和水汽等介质对检测的影响。所述螺母42、限位开关43、步进电机49和滚柱丝杠48共同构成红外热成像仪46的竖直移动控制元件，该装置在滑移侧架50上的运动带动红外热成像仪46的运动，使红外热成像仪46与待测板带3之间的距离得到精确控制，从而得到更精确地温度测量结果。
如图5所示，所述冷却装置6包括可转动喷嘴61、弧形水管62、固定板63、冷却水道64、节流单向阀65和水槽66。其中，所述弧形水管62沿轧机工作辊周向设立，与工作辊同轴心，对应圆弧的角度为120o。图中，1为上工作辊，5为下工作辊。
所述弧形水管62内侧均匀安装有四个可转动喷嘴61，每个可转动喷嘴61之间沿工作辊圆心方向所成角度为30o，所述可转动喷嘴61的喷淋角度为90o，工作时以扇形面将冷却水喷洒在轧辊上。弧形水管62外侧连接有冷却水道64，所述冷却水道64通过固定板63安装在轧机机架上，冷却水道64流液的通量可由节流单向阀65控制。弧形水管62和轧辊表面形状极为切合，增加了冷却水与轧辊表面的接触面积，避免传统冷却水管可能造成的冷却液飞溅等问题。
多个可转动喷嘴61工作时喷出的冷却水流量基本相同，可将冷却水均匀稳定的喷洒于轧辊和板带表面，提高冷却效率，降低了轧辊的消耗，延长了轧辊使用寿命，在一定程度上避免轧辊的热凸度等问题。
如图6所示，所述信号处理模块包括信号采集仪100、模数转换模块200、计算机300、反馈回路400、冷却装置6、板形检测装置2、温度测量装置4。信号采集仪100采集板形检测装置2中的板形信息以及温度测量装置4中的温度信息，并通过模数转换模块200发送至计算机300，从而对板形进行准确的温度误差补偿。此外，所述信号处理模块的反馈回路400还可以控制冷却装置6节流单向阀65的开度，实现热轧板带系统的反馈控制。
本领域的技术人员应该理解，本发明的具体实施方式仅用于解释本发明的原理，而并不限制本发明。凡是依据本发明中的设计精神所做出的等效变化或修饰，均应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.热轧板带温度及板形同步在线检测装置，其特征在于：包括板形检测装置，所述形检测装置用于测量辊与待测板带表面直接接触，通过测量探针和压力传感器得到板形信号；
温度测量装置，所述温度测量装置用于使用红外热成像仪采集在线板带横向温度分布规律，得出板带的温度场信息；
信号处理模块，所述信号处理模块用于接收板形信号和温度信息并进行数据转换和处理；
冷却装置，所述冷却装置用于接收信号处理模块的反馈回路控制单向阀的开关的节流。
2.根据权利要求1所述的热轧板带温度及板形同步在线检测装置，其特征在于：所述板形检测装置包括测量辊、轴头、轴座和液压缸，所述测量辊位于待测板带上下两侧，所述测量辊通过轴头与轴座固定；
所述液压缸内嵌于安装机架上，所述液压缸用于调节测量辊使其外表面刚好压在待测板带表面。
3.根据权利要求2所述的热轧板带温度及板形同步在线检测装置，其特征在于：所述测量辊与板带接触的外表面有多个凸起。
4.根据权利要求2所述的热轧板带温度及板形同步在线检测装置，其特征在于：所述测量辊沿轴线方向在每个凸起处的内表面开有内螺纹盲孔。
5.根据权利要求1所述的热轧板带温度及板形同步在线检测装置，其特征在于：所述板形测量组件包括外螺纹套、测量探针和导向套筒，所述外螺纹套通过其外侧面的螺纹将整个板形测量组件固定于盲孔内侧；
所述测量探针与测量辊内表面直接接触；所述导向套筒位于测量探针的外表面。
6.根据权利要求5所述的热轧板带温度及板形同步在线检测装置，其特征在于：所述同步在线检测装置还包括固定垫块，所述固定垫块上表面加工为弧形，下表面位于外螺纹套的底端。
7.根据权利要求1所述的热轧板带温度及板形同步在线检测装置，其特征在于：所述温度测量装置包括固定座、滑移侧架、保护罩、红外热成像仪、隔热块、滚柱丝杠、步进电机，温度测量装置通过所述固定座安装在机架上；
所述红外热成像仪外部由侧支架固定在所述隔热块表面；
所述保护罩覆盖于红外热成像仪外；
所述步进电机带动滚柱丝杠在滑移侧架上竖直移动。
8.根据权利要求1所述的热轧板带温度及板形同步在线检测装置，其特征在于：所述冷却装置包括水槽、节流单向阀、冷却水道、固定板、弧形水管和可转动喷嘴，所述弧形水管沿轧机工作辊周向设立，所述弧形水管与工作辊同轴心。
9.根据权利要求8所述的热轧板带温度及板形同步在线检测装置，其特征在于：所述弧形水管内侧均匀安装有可转动喷嘴。
10.根据权利要求8所述的热轧板带温度及板形同步在线检测装置，其特征在于：弧形水管外侧连接有所述冷却水道，所述冷却水道通过固定板安装在轧机机架上，冷却水道流液的通量可由所述节流单向阀控制。
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