[發明專利]用于冷、熱態板帶材平直度檢測的壓電式板形儀

有效

• 申請號: 200910073782.0
• 申請日: 2009-02-13
• 公開（公告）號: CN101497084A
• 公開（公告）日: 2009-08-05
• 發明（設計）人: 杜鳳山;陳恩平;黃華貴
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: B21B38/02
• 分類號: B21B38/02
• 代理公司: 秦皇島市維信專利事務所
• 代理人: 鄂長林

技術領域

本發明屬于冶金機械設備自動化測量、測試儀器領域，是一種應用于板帶軋制線上的在線自動檢測冷、熱軋板帶材平直度(板形)的檢測裝置。適用于金屬材料板帶材軋制工業生產的板形在線檢測。

背景技術

在板帶材軋制過程中，板形板厚綜合控制技術是有效提高板帶材產品質量的關鍵技術，隨著板厚控制技術的發展，板材厚度自動控制技術(液壓AGC)得到快速發展并已滿足基本工業生產需求。而板形控制技術受設備、工藝及數學模型的影響，還沒有完全達到板帶材平直度控制要求。其中，板形檢測裝置即板形儀一直是板帶材軋制板形控制技術的核心和技術關鍵。板形檢測信號，是調整軋機的依據。由于板形檢測屬于微弱信號傳輸與識別問題，如何提取這些信號并確保其具有可靠性和穩定性，已成為板形檢測的技術難題。受檢測環境溫度等影響和軋機機型限制，檢測信號極易漂移，即使能夠獲得板形缺陷信號，還需要給出軋機可控參量量值。因此，板形控制技術是一項多學科交叉與融合的高難技術。

有關板形儀的研制，國內外都取得了重要進展。板形檢測有接觸式和非接觸式兩種，非接觸式雖然具有結構簡單，安裝方便，傳感器與帶材表面不接觸而無摩擦，不會劃傷表面等優點，但間接測得的板形信號，信號誤差大，在板厚波動、溫度變化及振動等干擾下，精度較低。因此，在實際應用中，接觸式板形儀得到了比較廣泛的應用。

國外從上世紀60年代開始，雖然已經開發出多種形式的板形儀，但能夠應用到生產實際的只有幾種，例如：瑞典ABB公司的分段式檢測板形儀，該板形儀采用壓磁式傳感器作為力檢測元件對張力橫向分布進行檢測，獲得了板形檢測信號；英國DAVY公司的空氣軸承式板形儀以空氣壓力變化來檢測張力橫向分布，主要用于有色金屬箔或極薄帶檢測；德國的SUNDWIG公司采用壓電傳感方式檢測張力的橫向分布，一種方式是直接將壓電傳感器鑲嵌在檢測輥表面直接進行力信號檢測。另一種是將壓電傳感器埋入輥體之內所開的軸向圓孔之中，來檢測大張力作用下的張力橫向分布。國內的研究工作從上世紀80年代開始，主要以壓磁式板形儀為主且僅用在一般低速窄帶可逆軋制條件下的板形檢測中。在接觸式板形儀研制中，主要采用壓磁式傳感器，采用內置有壓磁傳感器的分片組裝在一根空心軸上，來檢測張力信號。還有將壓磁傳感器放置在輥芯槽中，直接用輥環作為力傳感元件，進行整體裝配。

發明內容

為了適應金屬板帶材在高速冷、熱軋制條件下的板形檢測，解決高可靠性和信號傳輸問題，本發明提供一種用于冷、熱態板帶材平直度檢測的壓電式板形儀。該發明采用輥套、整體彈性壓板與整體芯輥裝配技術、壓電式傳感器和整體密封結構，采取有線或紅外無線傳輸技術實現信號傳輸和采集。

本發明解決技術問題采用的技術方案是：所述冷、熱態板帶平直度檢測的壓電式板形儀，包括無級調速電機、聯軸器、軸承座、角位移傳感器及計算機，其特征是：檢測輥安裝在軸承座上，無級調速電機通過聯軸器與檢測輥一端聯接，檢測輥的另一端裝有配電器和信號傳輸裝置；所述檢測輥的輥芯的外表面沿軸向開有1～6個凹形通槽，每個凹形通槽之內安裝5～80個壓電傳感器，用螺釘壓緊與輥身具有相同長度整體彈性壓板，再過盈裝配輥套。檢測輥可由無級調速電機驅動，也可以由帶鋼驅動。由壓電傳感器檢測的力信號連接到配電器上，通過信號傳輸裝置連入計算機進行信號處理和板形信號顯示。對于檢測輥的密封，在輥芯兩側端面采用整體密封墊對輥套、輥芯端面、凹狀通槽和彈性壓板進行整體密封。電荷放大器內置于檢測輥輥體內部進行電荷放大，傳輸信號為強電信號。信號傳輸裝置采用集流環進行有線信號傳輸或者采用紅外無線信號傳輸。

本發明的有益效果是：板形儀可由無極調速電機驅動檢測輥轉動，也可采用壓緊在檢測輥上的帶鋼驅動，通過角位移傳感器檢測轉速，實現板形在線檢測。在高轉速條件下，應考慮檢測輥與帶材之間的相對滑動。通過電機驅動，以實現檢測輥與板帶的同步運動。采用壓電傳感器，利用其快速響應特性，滿足高速檢測的要求。檢測輥通過采用整體密封形式，可預防溫度過高而影響測量精度問題，同時還保護了惡劣環境對檢測元器件的損壞，依此來滿足冷、熱軋制工況。同壓磁式傳感器相比，采用壓電傳感器，排除了因裝配、熱變形、殘余力變形等所產生的靜載荷對零點漂移的影響，利用其電荷傳輸特性和內置電荷放大器技術，可將微弱信號傳輸距離大大縮短，降低了電磁干擾和溫度變化的影響，提高了信號傳輸的精度和可靠性。本發明的板形儀具有剛度大、響應快、信號不受靜力載荷和溫度干擾的特點。因此，具有信號穩定、檢測精度高、檢測速度快、適合高速冷、熱軋制和使用壽命長等優點，對提高板帶材平直度和實現高速軋制具有重要實用價值。