CN111279168A - 用于测量运动条带的温度的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于测量运动条带的温度的方法，其中条带与辊接触，使得在条带和辊分开的位置条带和辊之间存在楔形开口，在条带与辊相遇的位置条带和辊之间存在楔形开口。根据本发明，使用红外线或可见光测量照相机沿着至少一个楔形开口的长度的至少一部分测量条带的温度。本发明还涉及一种用于测量运动条带的温度的系统。

Description

用于测量运动条带的温度的方法和系统
技术领域
本发明涉及一种用于测量运动条带的温度的方法，其中，条带与辊接触，使得在条带和辊分开的位置处，在条带和辊之间存在楔形开口，且在条带和辊相遇的位置处，在条带和辊之间存在楔形开口。本发明还涉及一种用于使用该方法来测量运动条带的温度的系统。
背景技术
测量运动条带的温度对于控制条带的性质很重要。该测量例如是在退火炉中执行，在该退火炉中，全硬冷轧钢条带进行退火，然后选择地进行热浸镀层，例如用锌或锌合金或者用铝或铝合金，在退火过程中的温度对于向退火条带提供特定性能将很重要，且条带的温度还对于控制条带进入热浸浴槽中的进入温度很重要。条带在热浸镀层后的温度对于某些钢等级也很重要。
目前已知两种类型的温度测量来测量在退火炉中的钢条带的温度，其中，条带在测量位置处的温度通常高于300℃。
运动条带的温度能够使用扫描高温计来在任何位置测量。来自条带表面的红外辐射通过使用旋转镜来收集。来自条带的辐射在该镜中反射，并聚焦在单点检测器上。这样，条带的温度在它的整个宽度上测量。不过，条带的发射率与黑体(例如取决于氧化物的存在)的发射率相比相当低。而且，具有特定温度的条带的发射率取决于该条带的钢类型。高级高强度钢的发射率与标准低碳钢(例如IF钢)不同。此外，条带温度的测量受退火炉(条带在该退火炉中测量)的热壁影响。壁的辐射在条带上反射，且就像它是条带自身的辐射一样进行测量。为了防止测量壁的辐射，条带的、要测量的表面部分由例如布置在扫描高温计和条带之间的水冷圆锥体来屏蔽。该圆锥体应当有较低温度，这通过供给流动水(tappingwater)经过圆锥体的双壁而建立。圆锥体的顶部恰好在炉外部，扫描高温计安装在该圆锥体的顶部。这种结构具有冷却水泄漏至炉中的危险，这绝对要禁止。而且，这种结构不容易安装，且成本高。
通常，物体的温度利用点高温计来测量。这种点高温计测量的基本设置是通过将点高温计垂直地指向例如运动条带的表面。该方法的缺点是，温度测量结果取决于条带表面的发射率，因此，由于处理不同钢等级而产生的变化发射率将引起测量误差。已知在辊和运动条带之间的楔形开口中测量钢的温度，例如由KR970010936。根据该文献的摘要，钢条带是冷的。不过，还已知使用“辐射温度计”来测量运动条带的温度，通常在楔形开口中测量，例如由JP2000186962。测量在楔形开口中的条带的温度，这是由于在楔形开口中的钢条带的发射率不受周围红外线辐射噪声的影响，且发射率几乎是黑体的发射率，因此发射率值接近一致。
不过，高温计或辐射温度计的使用有这样的缺点，即只测量在楔形开口中的条带上的一个点。而且，很难将高温计的测量点保持为始终位于楔形开口处，因为高温计附接在炉的一个壁上。由于炉在时间过程中加热和冷却，所以高温计的点的位置可以移动。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于测量运动条带的温度的方法，该方法是对已知测量方法的改进。
本发明的还一目的是提供一种用于测量运动条带的温度的方法，该方法能够在条带的至少一部分宽度上测量条带的温度，优选地在条带的整个宽度上。
本发明的另一目的是提供一种用于测量运动条带的温度的方法，该方法测量的条带温度的偏差最多为10℃。
本发明的还一目的是提供一种用于测量运动条带的温度的方法，该方法相对容易控制。
本发明的还一目的是提供一种用于测量运动条带的温度的系统。
根据本发明，这些目的中的一个或多个通过使用一种用于测量运动条带的温度的方法来实现，其中，条带与辊接触，使得在条带和辊分开的位置处，在条带和辊之间存在楔形开口，且在条带和辊相遇的位置处，在条带和辊之间存在楔形开口，其中，条带的温度使用红外线或可见光测量照相机沿至少一个楔形开口中的至少一部分长度来测量。
使用红外线或可见光照相机来测量在楔形开口中的条带的温度(而不是高温计)的优点是能够测量条带的至少一部分宽度的温度。使用红外线或可见光照相机优于使用扫描高温计，因为不需要运动部件，且能够更精确地测量。而且，红外线或可见光照相机与扫描高温计相比更便宜。
在某些情况下，能够利用一个照相机来测量条带的整个宽度。特别是当条带的温度较低(也就是条带的温度处于室温或稍微更高)时能够这样，且容易将照相机定位在楔形开口的前面。
而且，红外线或可见光照相机的使用还有由照相机提供2D图像的优点。因此，照相机提供楔形开口和它的周围环境的图像，从而能够检测条带的形状缺陷(例如波纹形边缘)，或者检测条带表面上的表面缺陷或其它变化(由于在条带的该部分处的发射率变化)。
在条带从辊离开的线上(因此在条带与辊分离的线上)以及在条带与辊第一接触的线上(因此在条带与辊相遇的线上)，在辊和条带之间都存在楔形开口。对于两种类型的楔形开口，根据本发明的方法都能够使用，在条带与辊分离处的楔形开口处，辊的温度将更接近条带的温度(与辊的进口侧相比)，特别是在较高温度下。因此，在条带和辊分离处的辊侧的温度测量比在条带和辊进行第一接触处的一侧的温度测量更准确。使用两个红外线或可见光照相机，优选是各自在辊的每一端处。这样，各照相机能够定位在通道(条带运动通过该通道)的一侧，且各照相机能够测量楔形开口的、与照相机的所在侧相对的部分。使用一个照相机很难测量在楔形开口中的温度，因为照相机应当定位成远离楔形开口。
两个红外线或可见光照相机一起至少测量在条带和辊之间的楔形开口的总长度。这样，条带的温度在它的整个宽度上被测量。
当使用上述方法时，优选是两个红外线或可见光照相机各自测量楔形开口的一半以上，使得在楔形开口的一半处，两个照相机都测量楔形开口的相同部分。这时，两个照相机的测量交叠，能够通过比较交叠区域中的测量值来控制照相机的功能。
优选是，条带是金属条带，更优选是钢条带。根据本发明的方法可以在金属工业外使用，例如在加热塑料网的生产中，但是对于金属工业特别重要。该方法例如能够用于铝条带的生产中，但是在钢条带的生产中能够非常好地使用，其中，条带需要加热至很高的温度，然后冷却。
根据优选实施例，条带有高于室温的温度，优选是在50℃至2000℃之间的温度，更优选是在50℃至1200℃之间。在室温或更低温度下能够使用红外线照相机来测量在楔形开口中的条带的温度，但是在室温下也可能使用其它温度测量方法。因此，该方法优选是在高于室温的温度下使用，特别是在高于50℃的温度下使用，其中，其它方法不容易使用或者显示与条带实际温度的较大偏差。该方法在50℃至1200℃的范围内特别有用，如在金属条带(特别是钢条带)的生产过程中使用。
优选是，条带沿辊的一部分圆周绕该辊转动，优选是经过至少45°的角度，更优选是经过至少90°的角度。特别是，对于更高温度的条带，重要的是条带与辊的接触长度足够长，因为辊应当获得与条带的温度几乎相同的温度。这样，在条带与辊分离处的楔形开口中的温度与条带的温度几乎相同，因此，照相机能够准确地测量条带的温度。
根据优选实施例，可见光照相机是数字照相机，优选是该照相机有矩阵传感器，该矩阵传感器有至少640×480像素。数字照相机是标准照相机，它很耐用，且当矩阵传感器有640x480像素时提供关于楔形开口和楔形开口周围的足够详细信息。数字照相机例如能够是CMOS照相机。
根据另一优选实施例，红外线照相机是近红外线照相机、短波长红外线照相机、中波长红外线照相机或长波长红外线照相机(测量红外线波长在0.8和12μm之间)，优选是测量红外线波长在3和5μm之间的中波长红外线照相机。这样的红外线照相机能够测量楔形开口的温度，该温度低于使用可见光照相机的温度。中波长红外线照相机能够很好地测量在大约50℃和500℃之间的温度，长波长照相机能够测量甚至更低的温度。
当条带是金属条带时，根据本发明的方法能够在辊是炉(优选是退火炉，更优选是与热浸涂覆线连接的退火炉)的一部分时有利地使用。在炉中，重要的是知道条带的温度是多少，因此，炉能够被控制成使得条带有所需要的温度。这在退火炉中特别重要，其中，条带必须在退火炉中在不同点有不同的温度。这也是当钢条带在热浸涂覆线中涂覆时的情况，在条带涂覆之前和施加涂敷之后都是这样。
优选是，控制系统在由照相机产生的图像中检测楔形开口的位置，且根据楔形开口的该位置，控制系统能够测量在楔形开口中的温度。使用红外线或可见光照相机的优点是由照相机提供2D图像，并且通过控制系统能够找到楔形开口的确切位置。这样，不需要使得照相机严格地指向楔形开口，因为当由于例如炉壁的加热和冷却而引起图像移动时，该控制系统将找到楔形开口的移动位置。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于测量运动条带的温度的系统，该系统使用根据如上所述的本发明第一方面的、用于测量运动条带的温度的方法，其中，可用的辊在使用过程中与运动条带接触，使得在条带和辊分开的位置处，在条带和辊之间存在楔形开口，且在条带和辊相遇的位置处，在条带和辊之间存在楔形开口，其中，红外线或可见光测量照相机安装成使得照相机面对一个楔形开口，以便沿该楔形开口的至少一部分长度来测量条带的温度。
使用红外线或可见光测量照相机能够在楔形开口的至少一部分长度上准确地测量在楔形开口中的条带的温度。
根据优选实施例，可见光照相机是数字照相机，该照相机优选是有矩阵传感器，该矩阵传感器有至少640×480像素，或者红外线照相机是测量红外线波长在0.8和12μm之间的红外线照相机，优选是测量红外线波长在3和5μm之间的中波长红外线照相机。通过数字照相机，能够测量具有相对较高温度的条带，而通过中波长红外线照相机，能够测量具有相对较低温度的条带。数字照相机例如是CMOS照相机。
根据优选实施例，使用两个红外线或可见光照相机，优选是各照相机在辊的一端处。优点如上所述。
优选是，辊是炉的一部分，更优选是退火炉，甚至更优选是与热浸涂覆线连接的退火炉。在炉中，两个照相机能够定位在炉的侧壁上或侧壁中，以使得各照相机能够测量楔形开口的相对一半。当这样定位时，穿过炉壁的开口(照相机通过该开口来测量)更容易制造，因为这些开口倾斜较小。
通过根据本发明方法的说明，将很容易清楚用于测量运动条带的温度的系统的其它方面。
附图说明
本发明将参考用于测量运动条带的温度的系统的实施例来进行说明。
图1以非常示意的方式表示了根据本发明的、用于测量运动条带的温度的系统。
具体实施方式
图1表示了运动条带1的一部分，其中，第一部分1a朝向辊2运动，该辊沿弯曲箭头的方向旋转。运动条带1的第二部分1b离开旋转辊2。
运动条带1绕辊2旋转大约90度角度，因此从第一部分1a的竖直位置偏转至第二部分1b的水平位置。在第一部分1a与辊2相遇的线处，楔形开口存在于条带1和辊2之间。同样，在条带1与辊2分离的线处，楔形开口存在于条带1和辊2之间。
在用于测量退火炉中的钢条带的温度的特殊情况下，辊2将是退火炉的一部分；该辊将存在于该退火炉的壁(未示出)之间。在退火炉中，条带1将有高于室温的温度，通常，条带将有在100℃和1000℃之间的温度。由于条带的温度，辊由于与条带接触也将有较高温度。特别是，在条带1与辊2分离的线处，辊2的温度将与条带1的温度几乎相同，因此，条带温度的测量将在辊和与该辊分离的条带之间的楔形开口中进行。不过，根据本发明，还能够测量在条带和辊之间的第一接触线处形成的楔形开口处的条带温度。
为了在条带与辊分离的位置处测量在辊和条带之间的楔形开口中的条带的温度，两个照相机定位在退火炉的壁中，各照相机在辊和离开的条带的一侧，如图1中所示。各照相机定向成使得它测量在条带相对侧处的一半以上楔形开口。这样，照相机能够更小倾斜地布置在炉壁中。照相机定向成使得它们测量楔形开口的交叠部分，这使得能够通过比较在交叠区域中的测量值而控制照相机的功能。两个照相机一起测量在条带的整个宽度上楔形开口的温度。
当条带的温度较高时，例如高于500℃时，能够使用可见光照相机。当条带的温度较低时，能够使用红外线照相机，例如用于在50-500℃之间的温度的中波长红外线照相机。对于甚至更低温度，能够使用长波长照相机。
控制系统处于合适位置，以便检测楔形开口在由照相机产生的图像中的位置。根据照相机的测量，能够测量楔形开口的温度。
应当知道，用于测量运动条带的温度的上述系统和使用它的方法能够在退火炉中的多种位置中使用，且这种系统也能够用于热浸涂覆线中，该热浸涂覆线与退火炉连接。
不过，用于测量运动条带的温度的系统和用于测量运动条带的温度的方法也能够用于退火炉之外，且不仅可用于钢条带或通常金属条带，还可用于其它类型的运动条带，特别是当条带在升高的温度下运动时。本领域的技术人员将很容易地考虑到本发明能够使用的情况。

Claims (13)

1.用于测量运动的条带的温度的方法，其中，所述条带与辊接触，使得在条带和辊分开的位置处，在条带和辊之间存在楔形开口，在条带和辊相遇的位置处，在条带和辊之间存在楔形开口，使用红外线或可见光测量照相机沿所述楔形开口中的至少一个楔形开口的至少一部分长度来测量所述条带的温度，其特征在于，使用两个红外线或可见光照相机，优选是在辊的每一端处各有一个红外线或可见光照相机，两个红外线或可见光照相机一起测量所述条带和辊之间的楔形开口的至少总长度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中：两个红外线或可见光照相机各自测量楔形开口的一半以上，使得在楔形开口的中间，照相机都测量所述楔形开口的相同部分。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中：所述条带是金属条带，优选是钢条带。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中：条带具有高于室温的温度，优选是温度在50℃和2000℃之间，更优选是温度在50℃和1200℃之间。
5.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其中：条带沿辊的一部分圆周绕所述辊旋转，优选是至少45o的角度，更优选是至少90o的角度。
6.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其中：可见光照相机是数字照相机，所述数字照相机优选是具有矩阵传感器，所述矩阵传感器具有至少640×480的像素。
7.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其中：红外线照相机为测量0.8μm和12μm之间的红外线波长的长波长红外线照相机、中波长红外线照相机、短波长红外线照相机或近红外线照相机，优选是测量3μm和5μm之间的红外线波长的中波长红外线照相机。
8.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其中：所述辊是炉的一部分，所述炉优选是退火炉，更优选是与热浸涂覆线连接的退火炉。
9.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其中：控制系统检测楔形开口在由照相机产生的图像中的位置，根据楔形开口的位置，控制系统能够测量楔形开口中的温度。
10.用于使用根据权利要求1-9中任意一项所述的方法测量运动的条带的温度的系统，其中，可用的辊在使用过程中与运动的条带接触，使得在条带和辊分开的位置处，条带和辊之间存在楔形开口，在条带和辊相遇的位置处，条带和辊之间存在楔形开口，其特征在于，红外线或可见光测量照相机安装成使得照相机面对其中一个楔形开口，以便沿所述楔形开口的至少一部分长度测量所述条带的温度。
11.根据权利要求10所述的系统，其中：可见光照相机是数字照相机，所述数字照相机优选是具有矩阵传感器，所述矩阵传感器具有至少640×480的像素，或者红外线照相机是测量0.8μm和12μm之间的红外线波长的红外线照相机，优选是测量3μm和5μm之间的红外线波长的中波长红外线照相机。
12.根据权利要求10或11所述的系统，其中：使用两个红外线或可见光照相机，优选是在辊的每一端处各有一个红外线或可见光照相机。
13.根据权利要求10-12中的任意一项所述的系统，其中：所述辊是炉的一部分，所述炉优选是退火炉，更优选是与热浸涂覆线连接的退火炉。
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