CN104155018B - 一种用于测量液压张力温轧机轧件温度的测温装置及方法 - Google Patents

一种用于测量液压张力温轧机轧件温度的测温装置及方法 Download PDF

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一种用于测量液压张力温轧机轧件温度的测温装置，包括双活塞杆气缸及其驱动的气动杆，气动杆管腔中有可上下运动的测温杆；测温杆置于保护套中，其下端的测温触片从保护套下端的孔中伸出，并通过压缩弹簧保持可压缩状态。用该装置测量液压张力温轧机轧件温度的步骤是：安装测温装置和夹钳位移传感器；调试测温装置；测量并记录测温装置与轧辊中心线的距离；为轧机控制***设置测温装置驱动程序；控制***按程序控制左、右测温装置的测温杆作升降运动，实现对轧件的连续测温。与用非接触式红外测温仪测温相比，测温方法简单、快捷，不需标定黑度系数；测量数据准确可靠，尤其对于镁、铝合金轧件测温效果更明显。

Description

一种用于测量液压张力温轧机轧件温度的测温装置及方法
技术领域
本发明涉及温度测量装置，特别是一种用于测量液压张力温轧机轧件温度的测温装置及方法。
背景技术
液压张力温轧机是一种用于对常温下难变形金属带材进行温轧工艺研究的实验轧机。该轧机由四辊可逆轧机、分布于四辊可逆轧机两侧的张力装置、轧件(金属带材试样)加热装置、液压***和电控***组成。由张力装置对轧件施加张力，用电阻加热方式对轧件进行在线加热，电控***通过调功装置控制轧件的加热温度。在线连续测量轧件的温度是控制轧件加热温度的前提条件。
非接触式的红外测温仪表在热轧中已经广泛应用，其测量依据之一是普朗克公式的黑体温度。然而在温轧过程中，因不同的金属材料，不同的表面氧化程度，其黑度系数不同，用红外测温仪测温，需要对各种情况进行黑度系数的反复标定，比较麻烦；同时测量结果也不够准确，失真较严重。
例如，在对硅钢进行加热温轧的实验过程中，用红外测温仪和在轧件表面焊接热电偶两种方法同时测量轧件的表面温度，其测量结果是，热电偶温度达到660℃时，红外测温仪的测量值为370℃，红外测温仪的测量误差近300℃。
再如，用同样的两种测温方法对对镁合金加热温轧进行温度测量，热电偶温度达到300℃时，红外测温仪测量值仅为65℃，误差高达235℃，失真更加严重。
发明内容
本发明的目的是针对上述红外测温仪的缺陷为液压张力温轧机提供一种能够快速准确测量轧件温度的测温装置及方法。
实现上述目的的测温装置包括双活塞杆气缸；该双活塞杆气缸的活塞下面固定连接一管状气动杆；气动杆的管腔中装有可上下运动的测温杆；测温杆的下端有与热电偶做成一体的弧形测温触片；测温杆伸出气动杆的部分置于与气动杆螺纹连接的保护套中；测温杆的下端通过限位组件从保护套下端的孔中伸出，并通过置于保护套中的压缩弹簧保持可压缩状态。
利用上述测温装置测量液压张力温轧机轧件温度的方法，包括以下步骤：
步骤1、安装测温装置和夹钳位移传感器
在轧机的入口(轧机左侧)和出口(轧机右侧)对称安装上述测温装置；将左测温装置和右测温装置的双活塞杆气缸的进气口和排气口分别通过节流阀(用于使气缸的进程和回程有一定缓冲)和电磁换向阀(用于控制气动杆的运动方向)与气源相接；在液压张力温轧机的左液压缸内安装左夹钳位移传感器，在右液压缸内安装右夹钳位移传感器，左夹钳位移传感器和右夹钳位移传感器分别与温轧机的控制***相接；
步骤2、调试测温装置
首先根据轧件的厚度调整测温装置双活塞杆气缸的安装高度，使双活塞杆气缸驱动气动杆和测温杆向下运行至最大行程时，测温杆下端的测温触片与轧件形成弹性接触，位于测温杆上的压缩弹簧被压缩；然后调节双活塞杆气缸进气口和排气口的节流阀，改变进气和排气速度，使气动杆向下运动时速度较缓慢，向上运动时速度较快；
步骤3、测温装置调好后，测量并记录测温装置下端与轧辊中心线的距离L；然后将测温装置的气动杆和测温杆升起；
步骤4、为轧机的控制***设置测温装置驱动程序
设轧机运行中左夹钳前端距轧辊中心线的距离为L1，右夹钳前端距轧辊中心线的距离为Lr，按以下控制方式为轧机的控制***设置左、右测温装置驱动程序：
当L1＞L时，使左测温装置的气动杆和测温杆降下，测温触片与金属带材接触；L1＜L+20mm时，左测温装置的气动杆和测温杆升起，测温触片脱离金属带材；
当Lr＞L时，右测温装置的气动杆和测温杆降下，测温触片与金属带材接触；Lr＜L+20mm时，右测温装置的气动杆和测温杆升起，测温触片脱离金属带材；
步骤5、开启轧机，轧机的控制***按步骤4设置的测温装置驱动程序通过电磁换向阀控制左测温装置和右测温装置的双活塞杆气缸运行，带动左测温装置和右测温装置的气动杆和测温杆依程序不停作升降运动，实现对轧件的连续测温(也可根据需要采取单点测温)；
步骤6、轧制结束后，左测温装置和右测温装置的气动杆和测温杆均升起，测温触片脱离轧件，结束测温。
液压张力温轧机轧件采用本发明装置和方法测温，与采用非接触式红外测温仪测温相比，其优点是：测温方法简单、快捷，不需标定黑度系数；测温过程中与热电偶做成一体的测温触片与轧件弹性接触，确保测量数据准确可靠，尤其对于镁、铝合金轧件表面的测温，效果更加明显。
附图说明
图1本发明测温装置的整体结构及安装示意图；
图2是图1的局部放大图(剖视图)；
图3是图2中测温杆的示意图；
图4是图1的右视图；
图5是采用本发明测温装置和方法的液压张力温轧机的示意图；
图6是本发明测温方法中测温装置的升降控制示意图。
图中符号说明：
1-双活塞杆气缸，2-安装横梁，3-气动杆，4-压缩弹簧，5-(紧固半环衬套)顶丝，6-保护套，7-测温触片，8-半环衬套，9-限位环，10-测温杆，11-轧件，12-接线端，13-测温端，14-法兰，15-(固定安装横梁)顶丝，16-螺栓，17-机架，18-安装板，19-左位移传感器，20-左液压缸，21-左夹钳，22-左测温装置，23-轧辊，24-右测温装置，25-右夹钳，26-右液压缸，27-右位移传感器，28-调功装置，29-变压器，30-电缆。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
采用本发明测温装置和方法的液压张力温轧机如图5所示，其轧件11由左液压缸20、左夹钳21、右液压缸26、右夹钳25构成的张力装置对轧件施加张力；对称安装在轧机入口和出口的本发明测温装置(左测温装置22和右测温装置24)与安装在左液压缸20和右液压缸26内的位移传感器(左位移传感器19和右位移传感器27)相配合，对轧件进行在线测温；控制***(未图示)通过调功装置28调节变压器29的输出，通过电缆30对轧件11通电，进行加热。
参照图1、图2和图3，用于测量轧机轧件温度的本发明测温装置，包括双活塞杆气缸1；该双活塞杆气缸的活塞与由钢管构成的气动杆3固定连接；气动杆3的管腔中装有可上下运动的测温杆10；测温杆10的上端为接线端12，下端为测温端13，测温端13的直径大于其上部测温杆的直径，测温端13底部有与热电偶做成一体的弧形测温触片7；测温杆10伸出气动杆的部分置于保护套6中，保护套6的上端与气动杆3螺纹连接，下端有直径小于保护套内经、略大于测温杆测温端直径的孔，测温杆的测温端13从该孔中伸出；测温端上部的测温杆上安装有测温杆限位组件，该限位组件由限位环9和半环衬套8组成，限位环9的外壁与保护套的内壁成滑动配合，半环衬套8置于限位环9的内孔中，用顶丝5将限位环9和半环衬套8与测温杆固定成一体；在限位环和气动杆之间的测温杆上置压缩弹簧4，使测温杆的测温端只保持可压缩状态，而不能从保护套中脱出。为保证测温触片受到超过自身变形量的最大压力后能缩回到保护套内，弹簧的刚度不宜过大，弹簧丝直径在0.5mm左右，弹簧的长度在90mm左右，弹簧直径小于保隔套内径0.5～1mm为宜。
利用上述测温装置测量液压张力温轧机轧件温度，按下述步骤进行：
步骤1、安装测温装置和夹钳位移传感器
本实施例采取利用轧机的机架安装测温装置，为此需要在测温装置上增设与机架连接的部件：如图4所示，在测温装置的双活塞杆气缸的外壁上用螺栓和角片固定安装一安装板18，在安装板18的中间部位用螺栓通过安装孔(该安装孔采用腰形，便于调整测温装置的上下高度)将安装板与方形安装横梁2固定连接，安装横梁2的两端部为圆形，置于法兰14的套筒中，可转动，法兰14的套筒上有使安装横梁2定位用顶丝15。
参照图5和图1，将两个安装有上述连接部件的测温装置，对称安装在轧机的入口(图中左侧)和出口(图中右侧)，使测温装置尽量靠近轧辊23，用螺栓16和法兰14将安装横梁2安装在轧机的机架17上；转动安装横梁2，使测温装置处于垂直状态，然后拧紧顶丝15，将安装横梁2定位，测温装置在水平方向定位；然后将左测温装置和右测温装置的双活塞杆气缸的进气口和排气口分别通过节流阀和电磁换向阀与气源相接(未图示)；再在液压张力温轧机的左液压缸20内安装左位移传感器19，在右张力液压缸26内安装右位移传感器27，将左位移传感器和右位移传感器与温轧机的控制***相接(未图示)。
步骤2、调试测温装置
首先根据轧件的厚度通过安装板18上的安装孔调整测温装置双活塞杆气缸的上下高度，使双活塞杆气缸驱动气动杆和测温杆向下运行至最大行程时，测温杆下端的测温触片与轧件形成弹性接触，此时位于测温杆上的压缩弹簧被压缩；然后手动调节双活塞杆气缸进气口和排气口的节流阀，改变进气和排气速度，使气动杆向下运动时速度较缓慢，以避免测温触片与轧件猛烈撞击；气动杆向上运动时速度较快，使测温触片能快速脱离轧件。
步骤3、测温装置调好后，测量测温装置下端与轧辊中心线的距离，记为L；然后使测温装置的气动杆和测温杆升起。
步骤4、为轧机的控制***设置测温装置驱动程序
如图6所示，设轧机运行中左夹钳前端距轧辊中心线的距离为L1，右夹钳前端距轧辊中心线的距离为Lr，按以下控制方式为轧机的控制***设置左、右测温装置驱动程序：
当L1＞L时，使左测温装置的气动杆和测温杆降下，测温触片与轧件接触；L1＜L+20mm时，左测温装置的气动杆和测温杆升起，测温触片脱离轧件；
当Lr＞L时，右测温装置的气动杆和测温杆降下，测温触片与轧件接触；Lr＜L+20mm时，右测温装置的气动杆和测温杆升起，测温触片脱离轧件；
步骤5、开启轧机，轧机的控制***按步骤4设置的测温装置驱动程序通过电磁换向阀控制左测温装置和右测温装置的双活塞杆气缸活塞运行，带动左测温装置和右测温装置的气动杆和测温杆按图6所示状态升降，实现对轧件的连续测温(根据需要也可采用单点测温)；
步骤6、轧制结束后，左、右两测温装置的气动杆和测温杆同时升起，使测温触片脱离轧件，测温即告结束。

Claims (2)

1.一种用于测量液压张力温轧机轧件温度的测温装置，包括双活塞杆气缸(1)；其特征在于，该双活塞杆气缸的活塞下面固定连接一管状气动杆(3)；气动杆(3)的管腔中装有可上下运动的测温杆(10)；测温杆(10)的下端有与热电偶做成一体的弧形测温触片(11)；测温杆(10)伸出气动杆的部分置于与气动杆(3)螺纹连接的保护套(6)中；测温杆(10)的下端通过限位组件(5、8、9)从保护套(6)下端的孔中伸出，并通过置于保护套中的压缩弹簧(4)保持可压缩状态。
2.一种利用权利要求1所述测温装置测量液压张力温轧机轧件温度的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、安装测温装置和夹钳位移传感器
在轧机的入口和出口对称安装上述测温装置；将左测温装置和右测温装置的双活塞杆气缸的进气口和排气口分别通过节流阀和电磁换向阀与气源相接；在液压张力温轧机的左液压缸内(20)安装左夹钳位移传感器(19)，在右液压缸(26)内安装右夹钳位移传感器(27)，左夹钳位移传感器和右夹钳位移传感器分别与温轧机的控制***相接；
步骤2、调试测温装置
首先根据轧件的厚度调整测温装置双活塞杆气缸的安装高度，使双活塞杆气缸驱动气动杆和测温杆向下运行至最大行程时，测温杆下端的测温触片与轧件形成弹性接触，位于测温杆上的压缩弹簧被压缩；然后调节双活塞杆气缸进气口和排气口的节流阀，改变进气和排气速度，使气动杆向下运动时速度较缓慢，向上运动时速度较快；
步骤3、测温装置调好后，测量并记录测温装置下端与轧辊中心线的距离L；然后将测温装置的气动杆和测温杆升起；
步骤4、为轧机的控制***设置测温装置驱动程序
设轧机运行中左夹钳前端距轧辊中心线的距离为Ll，右夹钳前端距轧辊中心线的距离为Lr，按以下控制方式为轧机的控制***设置左、右测温装置驱动程序：
当Ll>L时，使左测温装置的气动杆和测温杆降下，测温触片与金属带材接触；Ll<L+20mm时，左测温装置的气动杆和测温杆升起，测温触片脱离金属带材；
当Lr>L时，右测温装置的气动杆和测温杆降下，测温触片与金属带材接触；Lr<L+20mm时，右测温装置的气动杆和测温杆升起，测温触片脱离金属带材；
步骤5、开启轧机，轧机的控制***按步骤4设置的测温装置驱动程序通过电磁换向阀控制左测温装置和右测温装置的双活塞杆气缸运行，带动左测温装置和右测温装置的气动杆和测温杆依程序不停作升降运动，实现对轧件的连续测温；
步骤6、轧制结束后，左测温装置和右测温装置的气动杆和测温杆均升起，测温触片脱离轧件，结束测温。
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Denomination of invention: A temperature measuring device and method for measuring the rolled piece temperature of hydraulic tension warm rolling mill

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Record date: 20211223

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