專利名稱：活套輥式帶鋼板形檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種力的檢測裝置，特別是涉及一種在帶鋼軋制中，尤其是在帶鋼熱軋制生產中，為測定板形而對帶鋼縱向張力及帶鋼張力在橫向上的分布進行連續在線監測并將測行信號保真傳出的檢測裝置。
《鋼鐵工程師》(《IrQn aund steel Englneer》)1986年第8期刊載了加拿大G.F.Kelk，Robert H.Ellisandv.B等人所寫的一篇題為“在改善熱軋鋼板形方面的新發展-板形儀活套器和板形調節儀”(New Deve Lopmentnts Improvt Hot Strip Shpapemeter-looptr and Shapt Actimeter)的專著，該文對近年來各國在帶鋼板形檢測方面的最新成就進行了綜合評述，并重點對“多特蒙德赫施鋼鐵公司”開發研制的“赫施平直度測量和控制系統”(FMC)即“板形儀-活套支持器”以及由有關專業人員研制開發的“板形隨動儀”(Actimeter)在應用中所取得的優良效果給予了適當的肯定。但是客觀地講，以上兩種板形檢測裝置均屬于傳統的“輥接觸式板形儀張力計”，它們只能檢測潛在型板形，不能檢測顯露型板形，而且其結構復雜、設備轉動慣量較大，在一定程度上降低了原活套支持器整體剛性及其追蹤性能;通常被采用的具有“模式識別功能”的光學檢測元件式板形儀，由于軋機之間存在外張力能減小帶鋼板形的顯露分量，所以這種板形儀與前述相反，只適用于檢測帶鋼顯露型板形不能檢測潛在型板形。1989年2月23日被批準為中國87216280·X號專利的“帶鋼雙向追蹤活套調節裝置”公開了一種適用于寬帶鋼熱連軋精軋機組相鄰機架間對帶鋼軋制中相關變量進行雙向(縱向及
2、由于在空心軸內設置有能使各段活套輥分別上下位移的位置調節裝置，可根據需要隨時調節各段輥面，確保不因輥環磨損而影響檢測精度;同時因為具有彈簧承壓機構能保證在帶鋼出現“浪形”時，各段輥面均能與帶鋼接觸，使空心軸內壓力檢測裝置仍可隨時測出帶鋼橫向各處對輥面的正壓力，所以本發明不僅能如上所述檢測帶鋼潛在型板形缺陷而且可以檢測帶鋼的顯露型板形缺陷以便及時實施閉環控制。
3、由于本發明所提供的技術方案中，活套輥除了能夠像現有活套支持器那樣可以使活套輥在擺軸帶動下沿擺軸軸心擺動之外，還即能使活套輥隨帶鋼橫向變形繞擺臂軸線左上右下或左下右上轉動，又能使活套輥沿活套輥橫梁立軸軸線左前右后或右前左后轉動，還可以使活套輥在帶鋼包裹弧段接觸壓力的合力作用下隨擺臂轉動的同時繞曲柄軸的軸心線作前后旋轉擺動。即活套輥可在三維空間內作三個自由度轉動，這樣以來可充分保證活套輥在帶鋼任何軋制狀態下即使帶鋼發生偏斜(蛇行)時，活套輥也均能與帶橫向完全接觸以便隨時檢測帶鋼任何狀態下橫向張力分布參量，這就使本發明所述的板形檢測裝置能夠有效地檢測帶鋼“蛇行”以便實施閉環控制。
4、由于本發明所述的板形檢測裝置在總體幾何尺寸、安裝條件方面無明顯改動，它即可以作為常規活套輥支持器安裝使用，也可以安裝在精軋機組后與后續裝置(如卷取機張力輥)相配合作為成品帶鋼板形檢測裝置使用，以便更有效地監測和提高成品帶鋼的板形質量。
5、由于本發明所述的板形檢測裝置實現了帶鋼與活套輥面間接觸壓力檢測同活套器擺軸擺動角度檢測的隨機配合，這就可以真實地檢測各機架間的帶鋼張力，因此它可作為機架間的張力計使用，及時修正精軋機張力設定值，提高帶鋼軋制精度，并可為開發“精軋機張力AGC”技術提供基礎技術條件。
6、因該板形檢測裝置的壓力檢測元件是安裝在空心軸內中心部位，離高溫軋件遠，安裝過程中還可實施相應的屏蔽防水措施，因此，受溫度、水、汽、粉塵影響較小，另外，從整體結構看與現有輥接能式板形檢測裝置相比，本裝置結構簡單轉動慣量小、追蹤性能好，因此該裝置比現有同類裝置運行穩定、可靠、精度高。
下面結合實施方式及其附圖對本發明作進一步詳細說明。
圖1是本發明一種實施方式主要結構及傳動關系示意圖。
圖2是本實施方式或表明其主要技術特征的機構及安裝方式示意圖。
圖3是分段式活套輥及相應段的空心軸(兩側端頭各一段除外)徑向剖面示意圖。
圖4是分段活套輥在空心軸上套裝結構形式及第一段活套輥處空心軸內部結構和該側空心軸與曲柄軸聯接方式示意圖。第17段活套輥處空心軸內部結構及其軸頭與該處曲柄軸聯接方式與圖4對稱相同，故省略。
圖5是圖2“B-B”向剖視圖。
圖6是圖2“C-C”向活套輥運行位置示意圖。
如圖1所示，本實施方式是在中國專利(專利號為8721680·X)“帶鋼雙向追蹤活套調節裝置”的結構形式基礎上，保留原擺臂5、導板6、擺軸7、擺軸動力調節裝置8、擺軸角度檢測器9、擺軸動力源10、雙彈簧平衡器12及15、擺臂擺角信號檢測器11、擺臂轉動軸承箱13和擺軸軸承箱14不變，只是把原整體式活套輥改變為分段式活套輥1，把原實心活套輥輥軸改變為如圖3所示的空心軸2，而且該空心軸2不再像原實心活套輥軸那樣直接經軸承與活套輥橫梁相聯，而是按圖1所示，將空心軸2兩端分別插裝到吊掛在活套輥橫梁4兩側的柄軸3上與活套輥橫梁間接相聯的，為了減輕機體重量減少其轉動慣重，把原活套輥橫梁由底板式改為類似于雙立板式的活套輥橫梁4的結構形式。另外，同現有活套支持器相同，在其擺軸7的一端如圖2所示裝有萬向接軸器33，擺軸7通過萬向聯軸器33經擺軸動力調節裝置8與擺軸動力源10聯接，以便為擺軸工作提供動力。
在本實施方式中，活套輥1分為17段，依次如圖2所示套裝到空心軸2上，各段活套輥1之間留有一定間隙，該間隙處安裝有如圖4所示的兼起定位作用的擋水環31。從圖3中可以看出，活套輥1是由輥環18、滾珠軸承19和門形架17組裝而成的，其門形架17套裝在空心軸2外面，門形架17開口端位于空心軸2正下方;在第2至第16段活套輥1安裝位置處的空心軸2內部，均對應地如圖3所示安裝有底板架27，在各底板架27上安裝有液壓缸26，液壓缸柱塞與壓力傳感器壓頭25相聯，該壓頭25上面扣裝有承壓帽24，承壓帽24的帽頂部位安裝有與承壓半球20緊靠在一起的承壓柱21，滑套22套裝在承壓柱21外面，其底部安裝有座落在承壓帽24帽沿上的彈簧23，在底板架27下面空間安裝有用于該裝置軸承潤滑的潤滑油油管29和液壓缸供油管28。以上所述的承壓半球20、承壓帽21、彈簧23、承壓帽24共同構成本發明所述的承壓機構，以上所述的滑套22、液壓缸26等共同構成其位置調節裝置。
如圖4所示，在第1段和第17段活套輥1對應位置的空心軸2及空心軸軸頭內部安裝有擋水環31和逆止閥32等裝置，第一段活套輥處空心軸軸頭安裝在一曲柄軸3的一端，該曲柄軸3的另一端則參照圖4，以吊掛形式安裝在活套輥橫梁4左側上方的軸承盒內。第17段活套輥處空心軸結構及其軸頭以與前述對稱方式安裝在活套輥橫梁4右側上方軸承盒內。由壓力傳感器的壓頭25引出的壓力檢測信號線30從空心軸2的內腔直接引出并被接到相應的軋機板形調控、張力調節等電控柜內接線端子上。
圖5，給出了本實施方式中與各段活套輥相關聯部件結構及組裝形式簡要示意，這一部分的技術要求及工作原理已在中國專利“帶鋼又向追蹤活套調節裝置”專利說明書(專利號為8721680·X)中全部公開，故不復述。
在帶鋼軋制前，安裝在同一空心軸2上的各段活套輥1，首先通過調節液壓缸柱塞位置將各段輥面調平，然后即可在擺軸動力源10的驅動和帶鋼裹持作用下進入工作狀態，當帶鋼橫向變形量，金屬秒流量、正壓力及張力分布發生變化時，能夠使分段式活套輥1隨擺臂5沿擺軸7的軸心作“上下擺動”的同時可使活套輥左右兩側沿套輥橫梁立軸16的軸心作“前后擺動”，還可使活套輥左右兩側沿擺臂5的軸心作“上下偏轉”，也可使活套輥沿曲柄軸軸心前后擺動，這種三維隨動的結構形式使活套輥1的輥面能在任何情況下始終隨時與帶鋼橫向保持良好地完全接觸。如圖1和圖5所示，當活套輥發生上述的“上下擺動”和“上下偏轉”時，角度信號檢測機構9和11便發出相應的角度檢測信號，該信號由角度信號輸出線輸出，被分別反饋到軋機的左右壓下電機調控環節，實現壓下操作自動調控，一方面能避免或減少跑偏所造成的帶鋼“縱向折迭咬人”事故，另一方面可防止或減輕帶鋼“蛇行”，避免或減少帶鋼“甩尾”事故。
在上述工作狀態下，由于每段活套輥1都與對應的空心軸2上的門形架17裝在一起，并且在帶鋼作用下活套輥1可繞曲柄軸3旋轉，這就使空心軸2內部的壓頭的軸線能與帶鋼對輥面的正壓力的合力始終保持在同一平面內并相互平行，因此，當帶鋼內應力發生變化以及其橫向張力分布發生變化時，各段活套輥1則將其受到的來自帶鋼的正壓力經由門形架17承壓半球20、承壓柱21、彈簧23、承壓帽24傳到壓力傳感器的壓頭25上，該壓力經壓力傳感器轉變為壓力信號經信號輸出線30直接從空心軸2兩側引出被送到電控裝置內相應的張力調節環節和板形調節環節。如上所述，本裝置便可較理想地完成對帶鋼潛在型板形和張力分布的檢測及調控。
當帶鋼軋制中產生浪形、飄曲(顯露型板形)時，安裝在空心軸2內的彈簧23靠其固有的彈力推動承壓柱21、承壓半球20及門形架17一齊上升，致使活套輥本身的滾珠軸承19和輥環上移，保持輥面與帶鋼接觸，彈簧23的壓縮力經承壓帽24傳至壓頭25，被檢測出來并被輸出。浪形過后活套輥1本身的輥環18、滾珠軸承19、門形閥17、承壓半球20、承壓柱21便會在加大了的帶鋼正壓力作用下一齊下移，直到承在柱21同承壓帽24接觸為止，使壓頭恢復其正常檢測壓力參數。由于在上述過程中能夠在有“浪形”的情況下使活套輥1的輥環18表面與帶鋼仍可保持良好接觸，而且其接觸壓力仍能如前所述被直接測得并引至電控裝置相應的板形調節環節，所以本裝置亦可實現對帶鋼顯露型板形的檢測及調控，在上述監測調控過程中，有關參量間的數值關系可用以下數學模型予以描述(1)浪形高度h＝H- (p)/(e)其中H是由調整確定的承壓柱21下端面到承壓帽24上頂面的距離。
P是壓頭檢測到的彈簧壓縮力，它的最小值Pmin為安裝時預先調定值，它的最大值Pmax等于承壓柱受壓后與承壓帽24接觸時彈簧23的壓縮力。
e為彈簧23的壓縮剛度系數。
(2)浪形長度t＝ (Vc)/(z)其中Vc是帶鋼軋制或運行速度。
z是浪形頻率，它等于壓頭25檢測到的彈簧23的壓縮力波動頻率值。
當上述數學模型中P＜Pmax帶鋼進入顯露型板形檢測狀態。因此，根據上述帶鋼張力在橫向上分布狀態數學模型即可檢測、判斷帶鋼表面是平形還是凸形或凹形，并相繼予以控制使帶鋼板形達到最佳狀態。
本實施方式中活套輥1運行位置如圖6所示，活套輥橫梁立軸16的軸線與地平面垂線間呈18度傾斜角。擺臂5的軸線與地平面垂線間的夾角在工作輥換輥時為15度，在時該檢測裝置工作狀態下，活套輥1處于最高位置時該夾角為35度。
權利要求
1.一種帶鋼板形檢測裝置，它包括活套輥、活套輥內軸、活套輥橫梁、活套輥橫梁立軸、帶軸承箱的擺臂、擺軸、擺軸軸承箱、活套護板、彈簧平衡器、及相應的角度信號檢測機構和擺軸動力裝置，其特征在于，該活套輥為各自均由輥環、滾珠軸承、門型架組裝而成的分段式活套輥，其活套輥內軸為“空心軸”，“在空心軸”內，除兩端頭部各一段之外與其它各段活套輥對應位置處均安裝有帶彈簧的承壓機構、壓力檢測裝置、位置調節裝置及相應的潤滑和液壓油管路，并且把原活套輥內軸與活套輥橫梁之間直接經軸承聯接改為將“空心軸”經曲柄軸吊掛在活套輥橫梁兩端上方的軸承盒里。
2.如權利要求1所述的帶鋼板形檢測裝置，其特征在于，活套輥橫梁立軸的軸線與地平面垂線間的夾角為18度，“空心軸”同曲柄軸的軸線平行且均與壓力檢測裝置的壓頭的軸線在同一平面內呈90度夾角。
3.如權利要求1或2所述的帶鋼板形檢測裝置，其特征在于，該分段式活套輥分為十七段。
全文摘要
本發明提供了一種由“分段活套輥式張力檢測裝置”與一套能使活套輥除被動旋轉外，還能使其隨同活套輥橫梁及擺臂沿擺軸軸心以及沿活套輥橫梁下的立軸軸心作三個自由度擺動的“帶鋼雙向追蹤活套調節裝置”所組成的“活套輥式帶鋼板型檢測裝置”，它能使活套輥在任何情況下與帶鋼保持良好接觸，因而既可檢測潛在型板形又可檢測顯露型板形還可檢測帶鋼“蛇行”并且能移避免或減少“帶鋼縱向折迭咬入”事故及“帶鋼甩尾”事故。
文檔編號G01L5/00GK1107229SQ9411240
公開日1995年8月23日 申請日期1994年7月21日 優先權日1994年7月21日
發明者孔慶仕 申請人:本溪鋼鐵公司連軋廠