CN109108096B - 一种热轧平整机组激光板形监测方法及其*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及热轧带钢精整加工产品的板形监测领域，尤其涉及一种热轧平整机组激光板形监测方法及其***。本发明的热轧平整机组激光板形监测方法包括以下步骤：(1)在热轧钢卷平整生产线质量检测区域的正上方设置第一激光发射器；在热轧钢卷平整生产线质量检测区域的斜上方设置第二激光发射器；(2)以带钢为基准调整第一激光发射器和第二激光发射器方位，使第一激光发射器垂直发射出激光标准线，使第二激光发射器以10‑20度的倾斜角度发射出激光指示线，并且，激光指示线在激光标准线范围内；(3)通过监测所述激光指示线的扭曲变形程度判断带钢的浪形高度。本发明扩大了带钢缺陷的显示程度，避免了大批板形质量不合格品流向市场和用户。

Description

一种热轧平整机组激光板形监测方法及其***

技术领域

本发明涉及热轧带钢精整加工产品的板形监测领域，尤其涉及一种热轧平整机组激光板形监测方法及其***。

背景技术

随着钢铁行业市场形势的持续日益严峻，用户对薄规格热轧卷板的板形质量要求进一步提高。热轧平整机组操作员依靠肉眼观察板形进行质量检验的方式已经远远不能满足要求。由于浪形高度不超过30mm的板形缺陷不能得到有效识别，因此，导致市场随薄规格板形质量异议量大幅增加。

发明内容

为了快速解决板形质量检测把关的问题，本发明利用一字激光线以一定的倾斜角度照射在不平整的表面上会发生扭曲变形的原理，发明了一种热轧平整机组激光板形监测方法及其***。热轧平整机组操作员依据线条扭曲幅度、照射角度和板面不平度之间的关系，通过观察线条扭曲幅度的大小，判断板面不平度，从而依据激光指示线与激光标准线的位置关系判断带钢的浪形高度是否满足板形质量要求，进而操作员对平整机组进行有效调整。

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种热轧平整机组激光板形监测方法及其***。

具体的，本发明的热轧平整机组激光板形监测方法，包括以下步骤：

(1)在热轧钢卷平整生产线质量检测区域的正上方设置第一激光发射器；在热轧钢卷平整生产线质量检测区域的斜上方设置第二激光发射器；

(2)以带钢为基准调整第一激光发射器和第二激光发射器方位，使第一激光发射器垂直发射出激光标准线，使第二激光发射器以10-20度的倾斜角度发射出激光指示线，并且，激光指示线在激光标准线范围内；

(3)通过监测所述激光指示线的扭曲变形程度判断带钢的浪形高度。

上述的热轧平整机组激光板形监测方法，所述第一激光发射器与所述第二激光发射器为一字激光发射器且发射的一字型激光线垂直于带钢长度方向。

上述的热轧平整机组激光板形监测方法，所述第一激光发射器设置在平整机出口检查台的正上方；所述第二激光发射器设置在平整机出口检查台的斜上方。

上述的热轧平整机组激光板形监测方法，所述第一激光发射器由三个以上间距相等的一字激光发射器组成。

上述的热轧平整机组激光板形监测方法，所述浪形高度的计算方法为：

h＝S*tanα

其中，h为浪形高度，mm；S为激光指示线的水平扭曲变形距离，mm；α为激光指示线与带钢平面的倾斜角度。

上述的热轧平整机组激光板形监测方法，所述浪形高度的计算方法为：

h＝S*(H/L)

其中，h为浪形高度，mm；S为激光指示线的水平扭曲变形距离，mm；H为第二激光发射器至钢带表面平面的安装高度，mm；L为第二激光发射器至激光指示线的水平距离，mm。

上述的热轧平整机组激光板形监测方法，所述通过监测激光指示线的扭曲变形程度判断带钢的浪形高度，是指根据所述激光指示线的扭曲变形程度与所述激光标准线的位置关系判断所述浪形高度是否超过设定范围。

上述的热轧平整机组激光板形监测方法，在判断所述浪形高度时带钢处于运动状态。

另一方面，本发明的一种热轧平整机组激光板形监测***，包括设置在热轧钢卷平整生产线质量检测区域正上方的第一激光发射器，及设置在热轧钢卷平整生产线质量检测区域斜上方的第二激光发射器；其中，第一激光发射器与第二激光发射器为一字激光发射器且发射的一字型激光线垂直于带钢长度方向。

上述的热轧平整机组激光板形监测***，所述第一激光发射器由三个以上间距相等的一字激光发射器组成。

本发明的技术方案具有如下的有益效果：

1)本发明提供的激光板形监测方法与现有技术相比，能够更加直观地显示出带钢的浪形高度是否满足板形质量要求；

2)本发明提供的激光板形监测方法，将凭借肉眼直接估算浪形高度是否超过设定值的方式，改进成为利用光线的扭曲程度直观判断浪形高度是否超过设定值。本方法扩大了带钢缺陷的显示程度，避免了大批板形质量不合格品流向市场和用户，降低了产品板形质量异议；

3)本发明提供的激光板形监测方法，通过在带钢运行过程中实时观察判断浪形高度是否超过设定值，不仅保证了板形调整的及时性还减少了需要准确测量浪形高度值时进行的停车测量时间，提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的热轧平整机组激光板形监测方法及其***的整体布置及立体原理示意图；

图2为本发明实施例提供的热轧平整机组激光板形监测方法及其***的整体布置及长度方向剖面原理示意图；

图3A为本发明实施例提供的激光指示线中间浪示意图；

图3B为本发明实施例提供的激光指示线双边浪示意图；

图3C为本发明实施例提供的激光指示线单边浪示意图；

其中，1为理想带钢上表面平面；2为带钢浪形高度h；3为运动状态下带钢的第一纵剖面；4为运动状态下带钢的第二纵剖面；5为第一激光发射器；6为激光指示线的水平扭曲变形距离S；7为激光指示线与理想带钢上表面平面的倾斜角度α；8为第二激光发射器到激光指示线的水平距离L；9为第二激光发射器；10为第二激光发射器安装的高度H；11为带钢；12为激光标准线；13为激光指示线。

具体实施方式

为了充分了解本发明的目的、特征及功效，通过下述具体实施方式，对本发明作详细说明。本发明的工艺方法除下述内容外，其余均采用本领域的常规方法或装置。下述名词术语除非另有说明，否则均具有本领域技术人员通常理解的含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“正上方”、“斜上方”、“垂直”、“倾斜”“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明应用激光照射在不平的表面会扭曲变形的原理，将钢板板形质量缺陷放大，从而便于操作员快速判断出带钢的浪形高度。

具体的，一方面，结合图1和图2所示，本发明提供了一种热轧平整机组激光板形监测方法，包括以下步骤：

(1)在热轧钢卷平整生产线质量检测区域的正上方设置第一激光发射器5；在平整生产线质量检测区域的斜上方设置第二激光发射器9；

其中，所述第一激光发射器5与所述第二激光发射器9为一字激光发射器，且发射的一字型激光线垂直于带钢11长度方向；

(2)以带钢11为基准调整第一激光发射器5和第二激光发射器9方位，使第一激光发射器5垂直发射出激光标准线12，使第二激光发射器9以10-20度的倾斜角度7发射出激光指示线13，并且，激光指示线13在激光标准线12范围内；

其中，本发明的第二激光发射器发射角度7的确定方法如下：

通常情况下，带钢11浪形高度≤10mm的状态即可判定为合格品，浪形高度2大于＞10mm时即为不合格品，此装置的目的是识别高度大于10mm的浪形，当浪形高度2为10mm时，要通过该装置将浪形高度h转化为指示线的水平扭曲距离S直接读取出来，第一激光发射器5为一组并排的激光器，受元件外形尺寸影响，其形成的一组激光标准线12的间距最小只能为30mm，即当浪形高度2为10mm第二激光发射器9发射的激光指示线水平扭曲距离6必须要＞30mm方能识别出来，也就是说，h/S＝1/3，α的最大值为arctan(1/3)≈20度，当然α的值越小，h/S也就越小，激光指示线水平扭曲距离6相对于钢带浪形高度2的放大倍数越大，浪形表现的也就越明显，但是，受第二激光发射器9的安装高度10和安装位置限制，H/L的最小比值为1/5，也就是α的最小值为arctan(1/5)≈10度。

(3)通过监测所述激光指示线13的扭曲变形程度判断带钢的浪形高度2。

为了清晰地描述带钢浪形高度h和激光指示线的扭曲变形程度S，如图2所示，发明人采用了运动中的带钢11两个不同时刻对应的剖面浪形曲线相互叠加来描述。其中第一纵剖面3(虚线曲线)表示激光指示线13照射到浪形波谷位置时刻，第二纵剖面4(实线曲线)表示激光指示线13照射到浪形波峰位置时刻，这两个位置之间就是此浪形高度时钢板在运行过程中激光指示线13的摆动区域。

其中，所述激光指示线的扭曲变形程度的判断，可以通过操作员目测也可以通过平整效果监测设备进行判断。其中，平整效果监测设备包括激光接收器、信息处理器和控制面板，其位置关系及连接关系均为本领域常见的，在此不做具体限定。

在一个实施方式中，结合图1和图2所示，所述第一激光发射器5设置在平整机出口检查台的正上方；第二激光发射器9设置在平整机出口检查台的斜上方，并以角度α发射激光指示线13。其中，α的范围为10-20度。

其中，第一激光发射器5设置在平整机出口检查台的正上方。本发明对第一激光发射器5到带钢11的垂直距离没有特殊的要求，只对其发射的激光标准线12的发射角度有限定，即：激光标准线12垂直于理想带钢11的上表平面，且垂直于带钢11的长度方向。从而保证激光标准线12在垂直于带钢11长度方向上呈直线状态。

第二激光发射器9设置在平整机组出口检查台的斜上方，为了便于快速通过激光指示线13的水平扭曲变形距离6快速获得其浪形高度2，本领域的技术人员可根据提前设定好的激光标准线的倾斜角度7对第二激光发射器9的位置进行设计。

在另一个实施方式中，可以提前设置第一激光发射器5和第二激光发射器9的安装位置，并调整激光标准线12和激光指示线13的位置后，再测量激光指示线13与理想带钢上表面平面1的倾斜角度7。

在一个优选的实施方式中，结合图1和图2所示，所述第一激光发射器5由三个以上且间距相等的一字激光发射器组成，用于发射出平行的且间距相等的激光标准线12。所述激光标准线12作为判定板形变化程度的刻度线。

平整机组操作员通过激光标准线12，可以直接目视测量出激光指示线13的水平扭曲变形距离6，然后根据激光指示线的水平扭曲变形距离6及其倾斜角度7即可推算出钢板在高度方向上的不平度。

在一个优选的实施方式中，所述第一激光发射器5为三个间距相等的一字激光发射器。当钢板的平度为理想状态时，调整第二激光发射器9，使激光指示线13与中间的激光标准线12重合。

将第一激光发射器5设置成三个间距相等的一字激光发射器的有益效果为：第一，可以更直观地起到刻度标识作用，使判断激光指示线13水平扭曲变形程度过程更容易；第二，节约设备成本。

在又一个优选的实施方式中，所述第一激光发射器5由多个间距相等的一字激光发射器组成，且如果条件允许的话，一字激光发射器越多识别到的激光指示线的水平扭曲变形距离6越精确。

在一个实施方式中，如图2所示，本发明的热轧平整机组激光板形监测方法，带钢浪形高度2的计算方法为：

h＝S*tanα

其中，h为浪形高度，mm；S为激光指示线的水平扭曲变形距离，mm；α为激光指示线与带钢平面的倾斜角度。

又因为激光指示线13的水平扭曲变形距离S和浪形高度h的比值与第二激光发射器9到激光指示线的水平距离L与第二激光发射器至钢带表面平面的安装高度H的比值相等，即：h/s＝tanα＝H/L，所以可以推算出：

h＝S*(H/L)

其中，H为第二激光发射器至钢带表面平面的安装高度，mm；L为第二激光发射器至激光指示线的水平距离，mm。

根据上述计算公式对应关系，可以推断出将激光标准线12与带钢不平度的浪形高度2呈正比，且以激光标准线12的刻度值为参照标准，平整机组操作员根据激光标准线12刻度值直接判断出浪形高度2是否在设定的范围内，将判断出的浪形高度2作为质量记录和操作调整的依据。

其中，当浪形切线斜率大于指示线倾斜角度正切值(tanα)时，这种浪形在实际生产中很少存在，即使存在，用肉眼观察很明显就能发现和估计浪形高度，明显属于不合格品。

在一个可选的实施例中，上述热轧平整机组激光板形监测方法，通过监测激光指示线的扭曲变形程度判断带钢的浪形高度2具体指的是：根据激光标准线12确定激光指示线的水平变形距离6，然后再根据激光指示线的倾斜角7计算带钢的浪形高度2，从而判断浪形高度2是否超过设定范围。

参照图3A所示，当带钢11呈现中间浪时，减小正弯辊值或增大负弯辊值；参照图3B所示，当带钢11呈现双边浪时，增大正弯辊值或减小负弯辊值；参照图3C所示，当带钢11呈现单边浪时，如果呈现出操作侧单边浪时，工作辊倾斜向传动侧，如果呈现传动侧单边浪时，工作辊倾斜向操作侧。

本发明的热轧平整机组激光板形监测方法，在判断浪形高度时带钢11处于运动状态。

带钢11处于运动状态，首先减少人工操作时间，减少停车测量时间，提高了生产效率；其次在带钢11处于运动状态，操作员可以实时判断带钢11的不平度，及时做出有效的参数调整。

本发明还提供了一种热轧平整机组激光板形监测***，包括设置在热轧钢卷平整生产线质量检测区域正上方的第一激光发射器5，及设置在热轧钢卷平整生产线质量检测区域斜上方的第二激光发射器9；其中，第一激光发射器5与第二激光发射器9为一字激光发射器且发射的一字型激光线垂直于带钢11长度方向。

在一个可选的实施方式中，热轧平整机组激光板形监测***，第一激光发射器5由三个以上间距相等的一字激光发射器组成。

在一个可选的实施方式中，第一激光发射器5为能够发射出三条以上且间距相等的一字型激光发射器。

实施例

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件。下列实施例中使用的原料均为常规市购获得。

本发明在太钢热连轧厂2250平整机组安装使用，安装位置在平整机出口的切分剪后检查台：

(一)激光发射器的安装及调试

1、依据现场实际确定合适地安装位置，制作安装支架。

2、依据设备要求安装合适的电源。

3、安装第一激光发射器5，使其发射出垂直于理想钢板上表面平面1的激光标准线12；经准确测量，激光标准线12的间距为50mm。

4、安装第二激光发射器9，并调整第二激光发射器9使其发射的激光指示线13和激光标准线12照射在带钢11的同一个区域内，并保证一字激光线垂直于带钢11长度方向。

5、准确测量激光指示线13与钢带11的倾斜角度7。

经测量，第二激光发射器9的发射点距离带钢表面的安装高度10为H＝500mm，发射点到带钢表面激光指示线的水平距离8为L＝2500mm。则第二激光发射器的角度α＝arctan(H/L)。

6、依据角度、距离、高度等参数计算激光标准线12间距对应的浪形高度值2。

(二)实际使用方法

例如，当带钢11在运动中激光指示线13中部漂移幅度为一个标准间距50mm时，说明带钢11此时存在中间浪，浪形高度2为：

h＝50*tanα＝50*H/L＝50*500/2500＝10mm

此时，平整机组操作人员便可根据浪形高度值2，相应地减小正弯辊值或增大负弯辊值，使带钢趋于平整。

经实施本发明的方法后，2250平整机组板形质量异议损失明显下降，平均吨钢异议损失额下降0.27吨/元，下降幅度35.79％。按照平整机组每年产量75万吨计算，每吨钢板形质量异议损失额下降幅度为0.27元/吨，全年可创效：75万吨×0.27元/吨＝20.25万元。

此外，平整机组因板形测量造成的停车大幅降低，生产效率大幅提高，平均每月减少停车时间12小时，增产12h*80吨/h＝960吨，每年增产：960吨*12月＝11520吨，按每吨效益100元计算，每年可创效11520吨*100元＝1152000元＝115.2万元。

两项合计，每年创效：20.25万元+115.2万元＝135.45万元。

本发明在上文中已以优选实施例公开，但是本领域的技术人员应理解的是，这些实施例仅用于描绘本发明，而不应理解为限制本发明的范围。应注意的是，凡是与这些实施例等效的变化与置换，均应设为涵盖于本发明的权利要求范围内。因此，本发明的保护范围应当以权利要求书中所界定的范围为准。

Claims (4)

1.一种热轧平整机组激光板形监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在热轧钢卷平整生产线质量检测区域的正上方设置第一激光发射器；在热轧钢卷平整生产线质量检测区域的斜上方设置第二激光发射器；

其中，所述第一激光发射器由三个以上间距相等的一字激光发射器组成；

(2)以带钢为基准调整第一激光发射器和第二激光发射器方位，使第一激光发射器垂直发射出激光标准线，使第二激光发射器以10-20度的倾斜角度发射出激光指示线，并且，激光指示线在激光标准线范围内；

(3)计算所述激光标准线间距对应的浪形高度，所述浪形高度的计算方法为：h＝S*(H/L)或h＝S*tanα；其中，h为浪形高度，mm；S为激光指示线的水平扭曲变形距离，mm；H为第二激光发射器至钢带表面平面的安装高度，mm；L为第二激光发射器至激光指示线的水平距离，mm；α为激光指示线与带钢平面的倾斜角度；

(4)实际使用时，根据所述激光指示线的扭曲变形程度与所述激光标准线的位置关系判断所述浪形高度是否超过设定范围。

2.根据权利要求1所述的热轧平整机组激光板形监测方法，其特征在于，所述第一激光发射器与所述第二激光发射器为一字激光发射器且发射的一字型激光线垂直于带钢长度方向。

3.根据权利要求1所述的热轧平整机组激光板形监测方法，其特征在于，所述第一激光发射器设置在平整机出口检查台的正上方；所述第二激光发射器设置在平整机出口检查台的斜上方。

4.根据权利要求1-3任一项所述的热轧平整机组激光板形监测方法，其特征在于，在判断所述浪形高度时带钢处于运动状态。

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