本發(fā)明涉及軋鋼機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化測(cè)量領(lǐng)域，尤其一種接觸式可測(cè)溫板形檢測(cè)裝置，該檢測(cè)裝置適用于高等級(jí)帶鋼、鋁帶、銅帶等冷軋帶材產(chǎn)品在線板形和瞬態(tài)溫度的同步檢測(cè)。

背景技術(shù)：

板形是冷軋帶鋼的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，而溫度是影響板形檢測(cè)精度的重要因素。在軋制過程中，帶鋼發(fā)生塑性變形和摩擦產(chǎn)生熱量，其溫度隨帶鋼材質(zhì)、壓下量、軋制速度以及加工硬化等參數(shù)的變化而變化，導(dǎo)致帶鋼產(chǎn)生不同程度的板形誤差，這種溫度變化引起的板形誤差規(guī)律不一，難以檢測(cè)和控制，但又不可忽略。另外，帶鋼傳熱給板形檢測(cè)輥時(shí)，不可避免會(huì)引起板形檢測(cè)輥不同程度的熱膨脹，導(dǎo)致其內(nèi)部檢測(cè)元件的預(yù)應(yīng)力發(fā)生改變，也會(huì)產(chǎn)生一定的板形檢測(cè)誤差。

為了對(duì)板形的溫度誤差進(jìn)行檢測(cè)和補(bǔ)償，生產(chǎn)中通常采用紅外測(cè)溫儀或熱成像儀進(jìn)行溫度的非接觸式檢測(cè)。但是這種非接觸式檢測(cè)對(duì)于表面光亮的帶鋼，測(cè)量誤差很大，當(dāng)帶鋼溫度較高時(shí)甚至無法反映實(shí)際的溫度變化，且現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常會(huì)有乳化液和煙霧，進(jìn)一步加大帶鋼的溫度檢測(cè)難度。而接觸式測(cè)溫儀盡管檢測(cè)精度高，能夠反映帶鋼的實(shí)際溫度變化，但是無法對(duì)高速運(yùn)動(dòng)的帶鋼實(shí)施有效的溫度檢測(cè)，可能會(huì)劃傷帶鋼，而且也不易安裝調(diào)試，通常只能進(jìn)行停機(jī)定點(diǎn)檢測(cè)或離線靜態(tài)測(cè)溫，不能實(shí)時(shí)獲取任意時(shí)刻任意位置的帶鋼溫度，不可避免地導(dǎo)致實(shí)測(cè)溫度與在線溫度不一致。因此，如果沒有合適的帶鋼溫度和板形同步檢測(cè)裝置，很難準(zhǔn)確獲得在線帶鋼的瞬態(tài)溫度分布，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致在線板形和瞬態(tài)溫度的不同步檢測(cè)，這勢(shì)必會(huì)影響帶鋼的溫度補(bǔ)償精度和板形檢測(cè)效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種接觸式可測(cè)溫板形檢測(cè)裝置，該檢測(cè)裝置通過能在線檢測(cè)帶鋼板形，同時(shí)又能實(shí)時(shí)測(cè)量瞬態(tài)溫度變化的接觸式可測(cè)溫板形檢測(cè)輥，實(shí)時(shí)檢測(cè)帶鋼傳遞給檢測(cè)輥的瞬態(tài)溫度變化，便于針對(duì)檢測(cè)輥的熱膨脹問題及帶鋼的溫度波動(dòng)問題，實(shí)施有效的在線檢測(cè)和工藝補(bǔ)償，降低溫度變化引起的板形誤差，從而提高冷軋帶鋼的板形檢測(cè)精度。

為了解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種接觸式可測(cè)溫板形檢測(cè)裝置，包括可測(cè)溫板形檢測(cè)輥1、熱成像儀2和板形測(cè)控系統(tǒng)3；所述可測(cè)溫板形檢測(cè)輥1能同時(shí)提供在線板形信號(hào)和瞬態(tài)溫度信號(hào)；所述熱成像儀2用于檢測(cè)和提供冷軋帶鋼的溫度場(chǎng)圖像；所述板形測(cè)控系統(tǒng)3用于接收板形信號(hào)和溫度信號(hào)，并進(jìn)行信號(hào)處理和同步計(jì)算，對(duì)在線帶鋼的實(shí)時(shí)板形信號(hào)同步實(shí)施瞬時(shí)溫度誤差補(bǔ)償，以提高帶鋼的板形檢測(cè)精度；

所述可測(cè)溫板形檢測(cè)輥1是由主輥體5、軸頭6和敏感組件7組成，在主輥體5端面上設(shè)有兩個(gè)徑向?qū)ΨQ的深孔，兩個(gè)深孔內(nèi)以過盈配合的方式依次內(nèi)置有一定數(shù)量的敏感組件7，兩個(gè)深孔內(nèi)的敏感組件7軸向?qū)ΨQ布置；

所述敏感組件7是由彈性骨架9、壓力傳感器8和溫度傳感器10組成，壓力傳感器8和溫度傳感器10的線纜分別穿過彈性骨架9的內(nèi)孔，經(jīng)檢測(cè)輥1一端軸頭6的中心孔內(nèi)引出，同步傳輸板形信號(hào)和溫度信號(hào)至板形測(cè)控系統(tǒng)3，板形測(cè)控系統(tǒng)3根據(jù)獲得的板形信號(hào)和溫度信號(hào)實(shí)施板形的溫度誤差補(bǔ)償和控制計(jì)算，最后傳輸給軋機(jī)機(jī)電液系統(tǒng)4實(shí)施冷軋帶鋼板形的精細(xì)反饋控制。

所述彈性骨架9為精細(xì)加工一體成型的呈圓筒狀體，外表面由四個(gè)弧面組成，其徑向截面為徑向左右對(duì)稱結(jié)構(gòu)，設(shè)在徑向內(nèi)外的兩圓弧面分別與主輥體5端面上的深孔表面以過盈配合方式接觸；骨架內(nèi)設(shè)一異形孔和一大半圓柱孔，大半圓柱孔的軸心與所述彈性骨架徑向截面的中心重合，其與外側(cè)弧面對(duì)應(yīng)的部分設(shè)向中心延伸的凸臺(tái)，凸臺(tái)上有一凹槽；其與內(nèi)側(cè)弧面對(duì)應(yīng)的部分在兩孔之間形成的架筋在超過骨架中心處匯合形成一平臺(tái)，平臺(tái)上對(duì)應(yīng)凸臺(tái)凹槽處也有一凹槽；壓力傳感器8嵌裝在凸臺(tái)凹槽和平臺(tái)凹槽之間；嵌裝壓力傳感器8的彈性骨架9體內(nèi)側(cè)兩凹槽的上下表面的光潔度≤ra0.4，平行度≤0.01；在凸臺(tái)頂部的凹槽內(nèi)嵌裝有溫度傳感器10。

所述主輥體5端面上的深孔是從主棍體5一端到另一端的通孔。

由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供的一種接觸式可測(cè)溫板形檢測(cè)裝置，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有這樣的有益效果：

本發(fā)明能在線實(shí)時(shí)檢測(cè)帶鋼的板形狀態(tài)，又能夠同步測(cè)量瞬態(tài)溫度變化，傳遞給可測(cè)溫板形檢測(cè)輥的瞬態(tài)溫度變化，便于針對(duì)板形檢測(cè)輥的瞬態(tài)熱膨脹問題及不同材質(zhì)、規(guī)格或工藝條件下冷軋帶鋼的溫度波動(dòng)問題，實(shí)施有效的在線檢測(cè)和高精度的板形誤差溫度補(bǔ)償，降低溫度變化引起的板形誤差，從而提高冷軋帶鋼的板形檢測(cè)精度。

本發(fā)明中的敏感組件中采用的彈性骨架為一體加工的特殊結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部設(shè)計(jì)為異形孔和大半圓柱孔，利用大半圓柱孔不僅可以在不降低其彈性的基礎(chǔ)上增加其剛性，避免彈性骨架體頻繁高溫高應(yīng)力條件下的彈性蠕變行為，而且可以加大彈性骨架體的內(nèi)部空間，降低換熱系數(shù)，弱化導(dǎo)熱效果和熱應(yīng)力波動(dòng)，適用于惡劣工況下長(zhǎng)期負(fù)載工作。其次，在彈性骨架體內(nèi)的凸臺(tái)頂部凹槽內(nèi)嵌裝溫度傳感器，能夠同步檢測(cè)當(dāng)前彈性骨架體熱應(yīng)力條件下的瞬態(tài)溫度波動(dòng)，利用其實(shí)時(shí)檢測(cè)到的瞬態(tài)溫度，可以準(zhǔn)確計(jì)算當(dāng)前的熱應(yīng)力分布，進(jìn)而對(duì)彈性骨架體的即時(shí)壓力參數(shù)進(jìn)行高精度的溫度誤差補(bǔ)償或熱應(yīng)力補(bǔ)償，從而獲得更接近實(shí)際狀態(tài)的在線帶鋼板形參數(shù)。冷軋過程中，帶鋼溫度頻繁波動(dòng)引起顯著的在線板形誤差，這是當(dāng)前板形測(cè)控重點(diǎn)解決的疑難問題之一，本發(fā)明能夠有效解決這一問題。

附圖說明

圖1冷軋帶鋼在線板形和瞬時(shí)溫度檢測(cè)流程圖；

圖2可測(cè)溫的板形檢測(cè)輥體結(jié)構(gòu)圖；

圖3敏感元件型式a布置圖；

圖4敏感元件型式b布置圖；

圖5溫度傳感器截面示意圖。

圖中各部件編號(hào)：1-可測(cè)溫板形檢測(cè)輥，2-熱成像儀，3-板形測(cè)控系統(tǒng)，4-軋機(jī)機(jī)電液系統(tǒng)，5-主輥體，6-軸頭，7-敏感組件，8-壓力傳感器，9-彈性骨架，10-溫度傳感器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述：

本發(fā)明的一種接觸式可測(cè)溫板形檢測(cè)裝置，圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例——冷軋帶鋼在線板形和瞬時(shí)溫度檢測(cè)流程圖。所述的檢測(cè)裝置包括可測(cè)溫板形檢測(cè)輥1、熱成像儀2和板形測(cè)控系統(tǒng)3；所述可測(cè)溫板形檢測(cè)輥1能同時(shí)提供在線板形信號(hào)和瞬態(tài)溫度信號(hào)；所述熱成像儀2用于檢測(cè)和提供冷軋帶鋼的溫度場(chǎng)圖像；所述板形測(cè)控系統(tǒng)3用于接收板形信號(hào)和溫度信號(hào)，并進(jìn)行信號(hào)處理和同步計(jì)算，對(duì)在線帶鋼的實(shí)時(shí)板形信號(hào)同步實(shí)施瞬時(shí)溫度誤差補(bǔ)償，以提高帶鋼的板形檢測(cè)精度；

如圖2所示的可測(cè)溫的板形檢測(cè)輥體結(jié)構(gòu)圖，所述可測(cè)溫板形檢測(cè)輥1是由主輥體5、軸頭6和敏感組件7組成，在主輥體5端面上鉆兩個(gè)徑向?qū)ΨQ的深孔，深孔是從主棍體5一端通到另一端的通孔，并將一定數(shù)量的敏感組件7以過盈配合的方式依次內(nèi)置于主輥體5的兩個(gè)深孔內(nèi)，同時(shí)要求上下深孔內(nèi)的敏感組件7嚴(yán)格對(duì)稱布置，并將兩端徹底封堵，防水汽進(jìn)入。安裝完畢后將軸頭6固定于主輥體5兩端，形成密封的可測(cè)溫板形檢測(cè)輥1。裝配后的檢測(cè)輥輥面長(zhǎng)度1100mm，19路檢測(cè)通道，單通道寬度52mm，有效檢測(cè)長(zhǎng)度988mm，內(nèi)孔直徑φ32mm。

所述敏感組件7是由彈性骨架9、壓力傳感器8和溫度傳感器10組成，壓力傳感器8和溫度傳感器10的線纜分別穿過彈性骨架9的內(nèi)孔，經(jīng)檢測(cè)輥1一端軸頭6的中心孔內(nèi)引出，同步傳輸板形信號(hào)和溫度信號(hào)至板形測(cè)控系統(tǒng)3，板形測(cè)控系統(tǒng)3根據(jù)獲得的板形信號(hào)和溫度信號(hào)實(shí)施板形的溫度誤差補(bǔ)償和控制計(jì)算，最后利用軋機(jī)機(jī)電液系統(tǒng)4實(shí)施冷軋帶鋼板形的精細(xì)反饋控制。

如圖3所示，所述彈性骨架9為精細(xì)加工一體成型的呈圓筒狀體，外表面由四個(gè)弧面組成，其徑向截面為徑向左右對(duì)稱結(jié)構(gòu)，設(shè)在徑向內(nèi)外的兩圓弧面分別與主輥體5端面上的深孔表面以過盈配合方式接觸，骨架內(nèi)設(shè)一異形孔和一大半圓柱孔，大半圓柱孔的圓心就是所述彈性骨架徑向截面的中心，其與外側(cè)弧面對(duì)應(yīng)的部分設(shè)向中心延伸凸臺(tái)，凸臺(tái)上有一凹槽；其與內(nèi)側(cè)弧面對(duì)應(yīng)的部分在兩孔之間形成的架筋在超過骨架中心處匯合形成一平臺(tái)，平臺(tái)上對(duì)應(yīng)凸臺(tái)凹槽處也有一凹槽；壓力傳感器8嵌裝在凸臺(tái)凹槽和平臺(tái)凹槽之間；然后用高溫膠填補(bǔ)壓力傳感器8的周邊縫隙，進(jìn)行膠固。用于檢測(cè)徑向壓力的變化，進(jìn)而獲得在線帶鋼的板形變化；異形孔和大半圓柱孔是為了增加彈性體的彈性，另外防止壓力傳感器8溫度過高，減小彈性體的金屬，弱化內(nèi)孔的導(dǎo)熱特性；凸臺(tái)和平臺(tái)中間內(nèi)嵌的壓力傳感器8，同時(shí)傳遞徑向壓力給壓力傳感器8，壓力傳感器8獲得壓力信號(hào)后傳輸電信號(hào)給板形測(cè)控系統(tǒng)3，嵌裝壓力傳感器8的彈性骨架9體內(nèi)側(cè)兩凹槽的上下表面要求足夠的光潔度(≤ra0.4)和平行度(≤0.01)；同時(shí)在凸臺(tái)頂部的凹槽內(nèi)嵌裝有溫度傳感器10，用于同步檢測(cè)瞬時(shí)溫度的變化過程，實(shí)現(xiàn)板形、溫度的同步檢測(cè)。

為了提高溫度傳感器10的導(dǎo)熱效果，溫度傳感器10以不同的外觀型式裝嵌在彈性骨架的頂部溝槽內(nèi)，如圖3和圖4所示，在彈性骨架9頂部凸臺(tái)上，所述凹槽形狀為蛇形凹槽或者為矩形凹槽；并將所述溫度傳感器10加工為與彈性骨架9頂部凹槽結(jié)構(gòu)形狀相一致，溫度場(chǎng)傳感器10固定完畢后，形成一體的敏感組件7，并對(duì)其頂部進(jìn)行精磨，以保證將溫度傳感器10與彈性骨架9弧度完全重合，其截面型式如圖5所示，以保證溫度傳感器10與彈性骨架9頂部溝槽底面和主輥體5的深孔內(nèi)表面緊密接觸。

所述一種接觸式可測(cè)溫板形檢測(cè)裝置的工作過程如下：

首先將可測(cè)溫板形檢測(cè)輥1安裝與軋機(jī)出口位置，在生產(chǎn)過程中，帶鋼以一定的角度覆蓋輥體表面。此時(shí)，檢測(cè)輥1內(nèi)部的壓力傳感器8檢測(cè)到帶鋼施加給檢測(cè)輥1的徑向壓力，同時(shí)溫度傳感器10檢測(cè)到帶鋼傳熱給檢測(cè)輥1的瞬時(shí)溫度變化。壓力傳感器8和溫度傳感器10同步將壓力信號(hào)和溫度信號(hào)傳輸至板形測(cè)控系統(tǒng)4，形成板形信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行必要的工藝誤差補(bǔ)償和控制量計(jì)算，獲得真實(shí)的有效板形信號(hào)。

精細(xì)加工一體式的彈性骨架9，在其內(nèi)部安裝壓力傳感器(壓磁式或壓電式)8，并在其頂部固定溫度傳感器(熱電偶或熱電阻)10，組成敏感組件7。然后利用專用工裝，將敏感組件7以過盈配合的方式依次內(nèi)置于可測(cè)溫板形檢測(cè)輥1主輥體5的通孔內(nèi)，且上下敏感組件7一一對(duì)稱分布，每一對(duì)形成一個(gè)檢測(cè)單元。敏感組件7內(nèi)部的耐高溫線纜通過彈性骨架9內(nèi)孔，從可測(cè)溫板形檢測(cè)輥1的一端軸頭引出，接入外部的信號(hào)處理器，實(shí)時(shí)將板形、溫度信號(hào)傳輸至板形測(cè)控系統(tǒng)4，實(shí)施板形溫度誤差的同步補(bǔ)償。