CN109821906A - 二辊铝板带热轧机轧辊温度在线检测的装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于冶金机械设备自动化检测技术领域，具体是一种二辊铝板带热轧机轧辊温度在线检测的装置。为了能够准确地检测轧辊表面轴向各点的温度值，并且保证测量精度和效率高，维修操作简单，设备投资小，包括运动机构防护罩和承重挡水机构组成的密闭空间，密闭空间内设置有运动机构，运动机构上设置有可以清除水汽和轧辊表面残留杂质的检测机构，检测机构由控制系统元件控制其运行速度和检测位置。本发明实现了轧辊表面温度在线实时检测。

Description

二辊铝板带热轧机轧辊温度在线检测的装置

技术领域

本发明属于冶金机械设备自动化检测技术领域，具体是一种二辊铝板带热轧机轧辊温度在线检测的装置。

背景技术

热轧铝板带轧辊的温度受多种因素影响，是板形研究中的热点问题。温度的变化，不仅对金属的变形抗力、塑性和力学性能参数有影响，而且对轧件的微观组织变化，如动态和静态再结晶以及相变等有重要的影响，同时轧辊表面温度的剧烈变化极易产生疲劳破坏。

轧辊分段冷却系统是控制轧辊温度的有效手段，能够有效的改善热轧板带的板形质量。目前，多数热轧机上的分段冷却装置为开环控制，即根据轧制材料设定一个流量曲线，在轧制过程中不变；只有少部分的大型热轧厂能够根据凸度仪的检测结果对板形进行闭环控制，但对于分段冷却方式是根据提前设定几个流量分布的模式进行调整，这样都没有充分的发挥分段冷却技术对板形的控制能力。此外，凸度仪检测设备投资大，而我国热轧板带的企业尤其是热轧铝板带企业多数为中小型企业，设备落后，不具备凸度仪检测设备以及先进板形控制装置，导致我国热轧板带产品虽然产量大，但高精度产品仍然需要进口以及产品合格率低等现状。

综上所述，若能够在线对轧辊温度进行检测，并作为轧辊分段冷却系统的反馈环节，则可以实现控制轧辊的温度，进而控制轧辊的热凸度和板带板形的目的。因此，在考虑设备经济性的基础上，设计能够准确检测轧辊温度的系统，对于控制轧辊温度以及提高热轧板带质量有着重要的实际应用价值和研究意义。

目前，多数情况下轧辊温度的测量方法采用传统的测量方法，即在轧制停止后，通过人工检测的方法进行测量，这样不仅无法得到轧制过程中轧辊的温度，并且检测的时效性差、人工检测的效率低。

宁浩森等（专利号：CN201260156168）发明的轧辊表面在线测温装置，是目前成功实现轧辊在线测温的实例；该发明能够在线对轧辊温度进行测量，在一定程度上解决了传统轧辊温度测量存在的问题，并且具有结构简单、安装方便等优点，其测量装置如图a所示，但由于轧制过程中，轧辊周围有大量的水汽，该发明中的吹扫装置与测温装置有一定的距离，这样并没有完全排除了水汽对测量结果的影响；单靠吹扫装置很难除去轧辊表面粘着的乳液和氧化物等杂质，测量结果不能完全认定为轧辊表面的真实温度。在应用过程中需要在在轨道梁上多处设置测量装置，这样造成较大的投资成本，并且测量点的位置固定不变。

发明内容

本发明为了能够准确地检测轧辊表面轴向各点的温度值，并且保证测量精度和效率高，维修操作简单，设备投资小，提供一种二辊铝板带热轧机轧辊温度在线检测的装置。

本发明采取以下技术方案：一种二辊铝板带热轧机轧辊温度在线检测的装置，包括运动机构防护罩和承重挡水机构组成的密闭空间，密闭空间内设置有运动机构，运动机构上设置有可以清除水汽和轧辊表面残留杂质的检测机构，检测机构由控制系统元件控制其运行速度和检测位置。

进一步的，运动机构包括步进电机、同步带、滑块、直线导轨、接近开关和编码器，步进电机和编码器分别设置在直线导轨的两端，步进电机和编码器上安装防护罩，直线导轨上设置有用于安装检测机构的滑块，步进电机通过同步带带动滑块在直线导轨上移动，直线导轨的两端通过接近开关支架安装接近开关。

进一步的，检测机构包括传感器支撑架、连接杆、温度传感器、转接头和喷嘴，温度传感器通过螺纹连接固定在转接头上，转接头上开有圆周排列的通孔，转接头与传感器支撑架上的通孔和喷嘴组成一个联通的气路，转接头通过连接杆固定在传感器支撑架上，连接杆内部中空且分别与气路及气源连接，传感器支撑架安装在滑块上。

进一步的，步进电机安装在电机转接盘上，步进电机通过多节膜片式联轴器与主轴箱的轴连接，轴安装在主轴箱内并驱动同步带。

进一步的，直线导轨的两端设置有防撞垫。

进一步的，滑块包括通过螺栓固定在同步带上的连接块，连接块与同步带支架设置过渡板。

进一步的，控制系统元件设置在控制箱中，步进电机、编码器以及温度传感器的数据线均由内开盖拖链牵引到运动防护罩的一侧，并通过航空插头与控制箱中相应的控制系统元件相连，控制箱通过数据线与工控机相连。

进一步的，本装置安装于主轧机上轧辊的上方，轧辊的上方还安装有轧辊温度测量装置，安装时通过吊装设备将其置于轧辊的上方，两包胶辊与轧辊完全接触；然后通过螺栓将本装置固定在轧辊轴承座上，承重挡水机构下部设置有包胶辊，通过调整紧固螺栓使包胶辊与轧辊紧密接触，两者之间不存在缝隙。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明实现了轧辊表面温度在线实时检测。

（2）本发明结构简单，设备投资小。

（3）本发明能够测量轧辊表面任意位置处的温度，并且可根据轧辊的实际宽度以及测温效率的要求，增减测温机构的数量。

（4）本发明使用在装置内部以及红外传感器探头上方都装有空气吹扫装置，避免了水汽对测量结果的影响。

（5）本发明中的承重挡水机构，不仅可以保证测量装置不受外部水汽和乳液的影响，还能除去轧辊表面的杂质，保证测量的温度为轧辊表面的真实温度。

（6）本发明作为分段冷却系统的反馈环节，能够实现冷却液流量的精确控制；提高了轧制产品质量和轧辊的使用寿命。

附图说明

图1为本发明中的二辊铝板带热轧机轧辊温度在线检测装置的装配图；

图2为本发明中按图1中所示A-A方向的剖面图；

图3为本发明中检测机构；

图4为本发明中轧辊测温装置的运动机构主视图；

图5为本发明中轧辊测温装置的运动机构俯视图；

图6为本发明中承重挡水机构；

图7为图6中B-B剖面图；

图8为本发明中轧辊测量装置的安装示意图；

图中1-电机防护罩，2-步进电机，3-运动机构防护罩，4-同步带，5-检测机构I，6-滑块，7-直线导轨，8-接近开关，9-减震垫，10-编码器，11-编码器防护罩，12-承重挡水机构，13-包胶辊，14-传感器支撑架，15-连接杆，16-温度传感器，17-转接头，18-通孔，19-喷嘴，20-电机转接盘，21-多节膜片式联轴器，22-轴，23-主轴箱，24-接近开关支架，25-过渡板，26-连接块，27-防撞垫，28-工控机，29-控制箱，30-航空插头，31-轧辊温度测量装置，32-轧辊，33-轧辊轴承座，34-检测机构II。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

由图1可知，该二辊铝板带热轧机轧辊温度在线检测装置由运动机构防护罩3和承重挡水机构12组成密闭空间，保证检测机构II34和检测机构I5的测量环境，消除外界高温和水蒸气对测量结果的影响。并且对于重要的元器件电机和编码器都设置有专门的防护罩对其进行保护。整个测量装置的核心部分由如图3所示的检测机构和如图4所示的运动机构组成。

如图1所示，该发明的检测装置主要由步进电机防护罩1、步进电机2、运动机构防护罩3、同步带4、检测机构I5、滑块6、直线导轨7、接近开关8、减震垫9、编码器10、编码器防护罩11和承重挡水机构12组成。图2为按图1中所示A-A方向的剖面图，胶辊13用于去除检测区域内轧辊表面的杂质。图3中检测机构I5，主要由传感器支撑架14、连接杆15、温度传感器16、转接头17、通孔18和喷嘴19组成（检测机构II34结构与之相同），传感器为红外传感器，检测机构I5和检测机构II34分别通过各自的支撑架固定在滑块上，由工控机28控制检测机构I5和检测机构II34的运行速度和检测位置。

图4为本发明中的运动机构，图中各标号分别表示，电机转接盘20、多节膜片式联轴器21、轴22、主轴箱23、接近开关支架24、过渡板25、连接块26、防撞垫27。步进电机2和编码器10分别设置在运动机构的两端，为了避免有水汽进入测温装置内，分别为电机2和编码器10安装了防护罩，并设计了高压气路来保证电机和编码器正常工作。

轧辊的测温方式采用的是非接触式的双点扫描法，即在轧制过程中，检测机构在轧辊两侧来回运动，当运动在指定测量点时停止，采集并记录温度数据。运动机构的作用是精确的确定两个测量点的位置，工作原理是步进电机2通过同步带4带动检测机构I5和检测机构II34在直线导轨7上做直线运动；当不考虑超载时，工控机28发出的脉冲个数和频率就决定了电机2的角位移和转速，也就是决定了检测机构I5和检测机构II34的运行距离和运行速度。编码器10的作用是反馈电机2实际的脉冲数，进而确定检测机构I5和检测机构II34实际位置，并消除累积误差。接近开关8安装在直线导轨7两侧的接近开关的支架24上，作用是设置电机的归零点和限位，当电机运动到接近传感器所在位置，接近传感器感应闭合，向电机发送归零或者限位信号，指示电机运动。

为保证运动机构中两个滑块在直线导轨7上运动时不受连接电机2、编码器10、温度传感器21等的数据线的影响，将运动机构内所有的数据线由内开盖拖链进行牵引和保护，同时将数据线和气路管牵引到运动机构防护罩3的一侧，并分别由四个航空插头来与外部控制系统进行连接或断开。

由于热轧过程中轧辊周围测量环境恶劣，而温度传感器的工作原理是接收轧辊辐射出的红外线，将其转化为电信号，通过信号采集模块传输到工控机中进行数据处理，在测量过程中必须要保证测量环境干燥清洁，即排除水汽、乳液以及轧辊表面的氧化铝和乳液等杂质的干扰。因此，不仅要考虑温度传感器的安装固定，还必须考虑如何清除水汽和轧辊表面残留杂质对测量精度的干扰。以温度传感器21为例，其保护装置（即检测机构I5）如图3所示，温度传感器16通过螺纹连接固定在转接头17上，转接头17上同时开有圆周排列的通孔18，其与支撑架15上的通孔和喷嘴19组成一个联通的气路。在测量过程中，干燥洁净的高压气体由支撑架通孔进入，流经转接头17，最后由喷嘴19喷出。高压气体既能保证传感器周围环境洁净防止水汽对测量的影响，又能通过吹扫将附着在轧辊表面的乳液清除干净，保证温度探测头能够测量到轧辊金属表面的准确温度。

图6为轧辊温度测量装置的安装示意图，轧辊温度测量装置31安装于主轧机上轧辊32的上方，安装时通过吊装设备将其置于轧辊的上方，保证两胶辊与轧辊完全接触；然后用螺栓将其固定在轧辊轴承座33上，同时，通过调整紧固螺栓使包胶辊13与轧辊32紧密接触。整个设备安装过程中应该特别注意包胶辊13与轧辊32之间不能存在缝隙，以免在测量区域混入乳液影响测量精度，同时保证设备固定牢靠，在随轧辊压下时不能发生相对运动。

控制系统元件设置在控制箱29中，电机2、编码器10、温度传感器21等的数据线均由内开盖拖链牵引至运动防护罩3的一侧，并通过航空插头30与控制箱中相应的控制元件相连，控制箱通过数据线与工控机28相连。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种二辊铝板带热轧机轧辊温度在线检测的装置，其特征在于：包括运动机构防护罩（3）和承重挡水机构（12）组成的密闭空间，密闭空间内设置有运动机构，运动机构上设置有检测机构。

2.根据权利要求1所述的二辊铝板带热轧机轧辊温度在线检测的装置，其特征在于：所述的运动机构包括步进电机（2）、同步带（4）、滑块（6）、直线导轨（7）、接近开关（8）和编码器（10）；其中步进电机（2）和编码器（10）分别设置在直线导轨（7）的两端；步进电机（2）和编码器（10）上安装防护罩；直线导轨（7）上设置有用于安装检测机构的滑块（6）；步进电机（2）通过同步带（4）带动滑块（6）在直线导轨（7）上移动；直线导轨（7）的两端通过接近开关支架（24）安装接近开关（8）。

3.根据权利要求2所述的二辊铝板带热轧机轧辊温度在线检测的装置，其特征在于：所述的检测机构包括传感器支撑架（14）、连接杆（15）、温度传感器（16）、转接头（17）和喷嘴（19），温度传感器（16）通过螺纹连接固定在转接头（17）上，转接头（17）上开有圆周排列的通孔（18），转接头（17）与传感器支撑架（14）上的通孔和喷嘴（19）组成一个联通的气路，转接头（17）通过连接杆（15）固定在传感器支撑架（14）上，连接杆（15）内部中空且分别与气路及气源连接，传感器支撑架（14）安装在滑块（6）上。

4.根据权利要求3所述的二辊铝板带热轧机轧辊温度在线检测的装置，其特征在于：所述的步进电机（2）安装在电机转接盘（20）上，步进电机（2）通过多节膜片式联轴器（21）与主轴箱（23）的轴（22）连接，轴（22）安装在主轴箱（23）内并驱动同步带（4）。

5.根据权利要求4所述的二辊铝板带热轧机轧辊温度在线检测的装置，其特征在于：所述的直线导轨（7）的两端设置有防撞垫（27）。

6.根据权利要求5所述的二辊铝板带热轧机轧辊温度在线检测的装置，其特征在于：所述的滑块（6）包括通过螺栓固定在同步带（4）上的连接块（26），连接块（26）与同步带（4）支架设置过渡板（25）。

7.根据权利要求6所述的二辊铝板带热轧机轧辊温度在线检测的装置，其特征在于：所述的控制系统元件设置在控制箱（29）中，步进电机（2）、编码器（10）以及温度传感器（16）的数据线均由内开盖拖链牵引至运动防护罩（3）的一侧，并通过航空插头（30）与控制箱中相应的控制系统元件相连，控制箱（29）通过数据线与工控机（28）相连。

8.根据权利要求7所述的二辊铝板带热轧机轧辊温度在线检测的装置，其特征在于：本装置安装于主轧机上轧辊（32）的上方，轧辊（32）的上方还安装有轧辊温度测量装置（31），安装时通过吊装设备将其置于轧辊（32）的上方，两包胶辊（13）与轧辊（32）完全接触；然后通过螺栓将本装置固定在轧辊轴承座（33）上，承重挡水机构（12）下部设置有包胶辊（13），通过调整紧固螺栓使包胶辊（13）与轧辊（32）紧密接触，两者之间不存在缝隙。