[发明专利]一种直接压阻无滑环分段接触式板形仪

说明书

技术领域

本发明属于板带冷轧、热轧机的板形检测与闭环控制领域，涉及电气工程、机械工程、信号处理专业。具体涉及电阻应变片的压阻转换、板带张力通过分段辊环传递的机械设计、端部密封技术，弱电信号处理技术。

背景技术

在冶金行业中，带材轧制的板形质量问题作为评价冷、热轧带材产品优劣的重要质量指标之一，会直接影响后续深加工产品的质量，如汽车用钢、家电用钢、铝加工、铜加工等高附加值的板带等产品。板形检测是板带轧制领域的核心关键技术，也是实现冷、热轧带材板形闭环控制的关键和前提。多年来，我国所有冷、热轧生产线上的板形仪（冷轧多于热轧）及控制系统均为进口，由于国外的技术制约和限制，致使我国一流轧机难以生产一流的冷、热轧带材产品。

目前在我国板带材轧制线上使用的接触式板形检测仪表主要有三种形式：压磁式（ABB公司的stressmeter辊）、压电式（德国钢铁研究所的BFI辊）和空气轴承式（DAVY公司的vidimon辊和BRONE公司的空气轴承式检测辊）。应用最多的还是瑞典ABB公司的压磁式与英国DAVY公司的空气轴承式。它们有两个共同的特点：机械加工精度要求很高；信号输出引线机构复杂，特别是滑环机构严重地影响了仪表的使用寿命。

发明内容

本发明目的是在克服现有板形仪的机械加工精度要求很高；信号输出引线机构复杂，特别是滑环机构严重地影响了仪表的使用寿命的问题，提供基于电阻应变片的压阻转换、外辊环、无滑环的分段辊接触式板形仪。

一种直接压阻无滑环分段接触式板形仪，其特征是由多个分段辊组成整体板形检测辊，采用分段辊检测板带箔沿宽度方向的张力变化离散值。每个分段辊部件由耐磨钢外辊环1、鼠笼式内定子2、鼠笼条应变梁3、电阻应变片4、无油优质轴承5、外辊环公端6、外辊环母端7、内定子空心轴8构成。

每个分段辊检测装置的内定子是本发明的关键。分段辊检测装置设计为：鼠笼式内定子2由贴附有电阻应变片4的鼠笼条应变梁3构成。

外辊环1与鼠笼式内定子由3个优质无油滚动轴承5连接，每个分段辊之间以内定子空心轴8花齿松动配合连接，每个分段辊外辊环1端部由外辊环公端6和与另一个分段辊外辊环母端7紧密配合连接，整体检测辊由4支长螺栓穿过螺孔9连接。每个分段辊外辊环1装配完毕后，整体磨削加工，以此保证整体检测辊10的表面光洁度。

整体检测辊两端设计干油密封端盖17，内定子信号线无需滑环连接，引出引入信号线通过航空插头12密封连接。

信号的放大处理由信号转换电路13、计算机采集接口14和计算机信号处理子系统15完成。

板形检测辊应用在热连轧机组中可以安装在机架之间的活套臂21上，同时充当活套辊使用的。当应用在冷连轧机组中可以直接安装在机架之间或机架与卷取机机之间，同时充当直接张力辊使用的。

本发明原理是首先由板带的运动带动外辊环转动，并将板带张力转化为分段辊的径向力，外辊环与应变式内定子由优质无油滚动轴承连接，径向力由外辊环传递给优质无油滚动轴承的内圈，直接作用到应变式内定子上，形成应变片的阻值变化，通过桥式电路，测得每个分段辊承受压力的大小，由此直接压阻转换而在线测得板带沿宽度方向的张力变化离散值，将分段压力信号转换为弱电信号输出。再经信号的放大处理，通过计算机信号处理子系统控制板形显示子系统16进行板形显示、板形曲线拟合、特征值提取，采用最优化压下、弯辊、分段冷却等控制手段，投入板形闭环控制，实现高精高速的轧制，提高冷轧机的生产效率和产品质量。

本发明无需滑环机构，机械加工精度易于实现，同时由于外辊环转动惯量较小，无需配置传动装置，克服了测量辊与带材速度不同步问题。目前从国外进口一套板形仪大约需要100万欧元，板形闭环控制的运行需要另加30%的费用，而国产化费用仅为1/3左右，这将直接带来可观的经济效益和显著的社会效益。

附图说明

图1是本发明的分段辊部件结构示意图。图中1是耐磨钢外辊环，2是鼠笼式内定子，3是鼠笼条应变梁，4是电阻应变片，5是无油优质轴承，6是外辊环公端，7是外辊环母端，8是内定子空心轴。

图2是鼠笼式内定子部件结构示意图。图中3是鼠笼条应变梁，4是电阻应变片，8是内定子空心轴，9是长销螺杆固定孔。

图3是直接压阻无滑环分段接触式板形仪系统示意图。图中10是整装检测辊，11是支撑座，12是航空插头引线盒，13是信号转换电路，14计算机采集接口，15是计算机信号处理子系统，16是板形显示子系统，17是密封端盖。