钢坯自动涂料设备的制作方法

本发明涉及钢坯涂料设备设备技术领域，尤其是一种钢坯自动涂料设备。

背景技术：

钢坯在加热以及后续的轧制、热处理，锻造和冷却过程中，因自身处于高温会发生氧化与脱碳现象，有时还会出现合金元素的贫化，从而影响成品的性能。此外，热加工过程中钢铁高温损耗平均约为10％，给企业造成巨大的经济损失。而目前解决这类问题最简单有效，最方便可行的方法就是预先在钢坯上涂上一层防高温氧化脱碳涂层。防高温氧化脱碳涂层的研究已经相当成熟，但有关钢坯自动涂料设备的研究却鲜有人做。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种钢坯自动涂料设备。以提高成品质量、节约企业成本。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种钢坯自动涂料设备，包括：运输系统、检测系统、涂料输入输出系统和控制系统；

所述运输系统包括：运输辊道、与所述运输辊道连接的辊道电机、第一导盘对和第二导盘对；

所述涂料输入输出系统包括输料箱、自动控制开关、空压机、输料管道、输气管道、喷头；

所述运输辊道上沿运输方向依次设置有所述第一导盘对、第一检测工位、喷涂工位、第二检测工位和所述第二导盘对。

优选的是，所述控制系统包括检测单元和中央控制器；所述检测单元包括第一电容传感器、第二电容传感器和信号转换处理器；所述信号转换处理器包括第一信号转换处理器和第二信号转换处理器；所述信号转换处理器内部至少包括调频振荡器、限幅电路、鉴频电路和放大电路。

优选的是，所述第一电容传感器与所述第一信号转换处理器电连接，所述第二电容传感器与所述第二信号转换处理器电连接，所述第一信号转换处理器和第二信号转换处理器均与所述中央控制器电连接；所述中央控制器还与所述空压机、喷头电磁阀、辊道电机均电连接。

优选的是，所述第一电容传感器的两极板设置于所述第一检测工位处的运输辊道两侧，所述第一电容传感器两极板间形成供钢坯通过的第一检测通道；所述第二电容传感器的两极板设置于所述第二检测工位处的运输辊道两侧，所述第二电容传感器两极板间形成供钢坯通过的第二检测通道。

优选的是，所述喷头包括4个，每个喷头上均设置有电磁阀；所述喷头设置于所述喷涂工位上；所述输料管道包括一输料总管和通过一五通管与所述输料总管连通的4根输料支管；所述输气管道包括通过一三通管与所述空压机连通的第一输气主管和第二输气主管、通过一五通管与所述第二输气主管连通的4根输气支管；每根所述输料支管和一根所述输气支管通过一个三通管连通到一个所述喷头上，以实现所述4根输料支管和4根输气支管对应连通到所述4个喷头上。

优选的是，所述控制系统通过所述第一电容传感器检测钢坯是否到达其极板间并对钢坯进行计数，同时通过中央控制器对所述喷头上电磁阀的开闭进行控制，其具体控制方法包括以下步骤：

1)预先测定电容值c10、c11，并将结果存储于所述中央控制器内；

其中，c10为所述第一电容传感器两极板间的介质为空气时该第一电容传感器的电容值；c11为所述第一电容传感器两极板间停有外表面未喷涂涂料的钢坯部分时，该第一电容传感器的电容值；

2)所述钢坯自动涂料设备工作时，所述第一电容传感器的电容值ca自动传输至所述第一信号转换处理器，经过所述第一信号转换处理器处理后传输至所述中央控制器；

3)所述中央控制器将ca的值与预先存储的数据比较后进行相应控制：当ca＝c10时，所述中央控制器控制关闭所述喷头上电磁阀；当ca＝c11时，所述中央控制器控制打开所述喷头上电磁阀，进行正常涂料工作；

4)所述中央控制器根据所述第一电容传感器的电容值ca的变化情况对到达所述第一电容传感器两极板间的钢坯进行计数，其具体方法为：所述中央控制器监测所述第一电容传感器的电容值ca随时间的变化情况，当ca的值由低突变到高时计数一次。

优选的是，所述控制系统通过所述第二电容传感器监测钢坯处于所述第二电容传感器的极板间的部分的外表面是否完全喷涂了涂料，并控制未完全喷涂涂料的钢坯部分返回到喷涂工位重新喷涂，其具体控制方法包括以下步骤：

1)预先测定电容值c20、c21、c22，并将结果存储于所述中央控制器内；

其中，c20为所述第二电容传感器两极板间的介质为空气时该第二电容传感器的电容值；c21为所述第二电容传感器两极板间停有外表面未喷涂涂料的钢坯部分时，该第二电容传感器的电容值；c22为所述第二电容传感器两极板间停有外表面完全喷涂有涂料的钢坯部分时，该第二电容传感器的电容值；

2)所述钢坯自动涂料设备工作时，所述第二电容传感器的电容值cb自动传输至所述第二信号转换处理器，经过所述第二信号转换处理器处理后传输至所述中央控制器；

3)所述中央控制器将cb的值与预先存储的数据比较后进行相应控制：当cb＝c20或cb＝c22时，所述中央控制器控制所述辊道电机保持正转；当cb>c22或cb＝c21时，即判断处于所述第二电容传感器两极板间的钢坯部分的外表面未完全喷涂涂料或未喷涂涂料，所述中央控制器控制所述辊道电机反转，同时控制所述空压机停止工作并关闭所述电磁阀，直至该未完全喷涂涂料或未喷涂涂料的钢坯部分返回到喷涂工位后，所述中央控制器再控制所述辊道电机正转，同时控制所述空压机恢复工作并打开所述电磁阀。

优选的是，所述控制系统还包括报警模块，所述中央控制器内预先设定有完全涂完一根钢坯需要的平均时间t，当所述中央控制器检测到所述辊道电机连续两次反转的时间间隔小于t时，所述中央控制器控制所述报警模块报警，同时控制关闭所述空压机和辊道电机。

优选的是，所述输料箱包括中间储料罐、设置于所述中间储料罐上方的储料包、用于连通所述储料包和中间储料罐的连通管、设置于所述连通管内部的密封圈、插设在所述密封圈内的塞棒、连接于所述塞棒底部的浮塞、与所述塞棒顶端连接的连杆、连接于所述连杆的活动端的小球及设置于所述连杆与所述储料包接触位置的支点；所述浮塞与所述密封圈配合以密封所述连通管；所述中间储料罐侧部上方与所述第一输气主管连通，所述中间储料罐侧部下方与所述输料总管连通。

优选的是，所述自动控制开关包括支柱、与所述支柱上端连接的上挡板、与所述支柱下端连接的下挡板、连接于所述上挡板下表面上的弹簧、连接于所述弹簧的活动端上的托盘、连接于所述托盘下表面上的第一接线柱及连接于所述下挡板上且与所述第一接线柱正对的第二接线柱，所述自动控制开关与所述空压机串联。

本发明至少包括以下有益效果：

(1)本发明的钢坯自动涂料设备具有自动上料功能，能保证生产的连续性。

(2)本发明的第一电容传感器配合控制系统，可识别是否钢坯已到达喷头前方，在连续生产的过程中避免不必要的涂料浪费；且还能进行钢坯计数，方便用户提前准备好钢坯及进行相应统计。

(3)本发明的第二电容传感器配合控制系统，能监测钢坯钢坯表面是否完全喷涂了涂料，并控制未完全喷涂涂料的钢坯部分返回重新喷涂，保证钢坯不漏涂，并能在出现故障时报警。

(4)本发明的采用四个与水平方向成一定倾角的喷头，且加入导盘对以保证钢坯在运输辊道上运动时的位置精度，确保喷涂过程中无死角。

附图说明

图1为本发明的钢坯自动涂料设备的系统组成示意图；

图2为本发明的输料箱和自动控制开关的配合原理示意图；

图3为本发明的钢坯自动涂料设备的输料输气管道的流程示意图；

图4为本发明的钢坯自动涂料设备的钢坯横截面与喷头之间的位置关系示意图；

图5为本发明的钢坯自动涂料设备的信号转换处理器的原理示意框图；

图6为本发明的电容传感器输出与时间关系图；

图7为本发明的钢坯自动涂料设备的控制系统的原理框图。

附图标记说明：

1—运输辊道；2—输料箱；3—自动控制开关；4—空压机；5—喷头；10—第一导盘对；11—第一检测工位；12—喷涂工位；13—第二检测工位；14—第二导盘对；15—钢坯；6—第一电容传感器；7—第二电容传感器；8—输料总管；9—第一输气主管；20—中间储料罐；21—储料包；22—连通管；23—密封圈；24—塞棒；25—浮塞；26—连杆；27—小球；28—支点；30—支柱；31—上挡板；32—下挡板；33—弹簧；34—托盘；35—第一接线柱；36—第二接线柱；37—弹簧平衡位置；40—输气输料管道密封箱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

需指明的是，本发明中所指的钢坯15选用常用的方坯，且由于在后续的轧制工序中，头尾部会产生翘曲，在实际生产中坯料的头尾部会在轧制后切除掉，因而，在后续的涂料工作的叙述中，对与钢坯15运动方向垂直的两个面不做考虑，即后续所指的钢坯15表面是否喷涂有涂料或未完全喷涂涂料或完全喷涂涂料时均不考虑与钢坯15运动方向垂直的两个面。

如图1所示，本实施例的一种钢坯15自动涂料设备，其特征在于，包括：运输系统、检测系统、涂料输入输出系统和控制系统；

运输系统包括：运输辊道1、与运输辊道1连接的辊道电机、第一导盘对10和第二导盘对14；

涂料输入输出系统包括输料箱2、自动控制开关3、空压机4、输料管道、输气管道、喷头5；

运输辊道1上沿运输方向依次设置有第一导盘对10、第一检测工位11、喷涂工位12、第二检测工位13和第二导盘对14。

其中，每个导盘对包括2个导盘，第一导盘对10和第二导盘对14用于保证钢坯15在运输辊道1上运动的位置精度，以确保四个喷头5能将涂料喷射到钢坯15表面的每一个地方。

参考图5和图7，控制系统包括检测单元和中央控制器；检测单元包括第一电容传感器6、第二电容传感器7和信号转换处理器；信号转换处理器包括第一信号转换处理器和第二信号转换处理器；信号转换处理器内部至少包括调频振荡器、限幅电路、鉴频电路和放大电路。信号转换处理器将第一电容传感器6和第二电容传感器7传输的信号进行转换处理后再传输至中央控制器。

其中，中央控制器可选用微型计算机或单片机。

第一电容传感器6与第一信号转换处理器电连接，第二电容传感器7与第二信号转换处理器电连接，第一信号转换处理器和第二信号转换处理器均与中央控制器电连接；中央控制器还与空压机4、喷头5电磁阀、辊道电机均电连接。

其中，当空压机4停止时，中央控制器自动控制关闭喷头5上的电磁阀以停止喷料，同时控制辊道电机停止。

参考图3，喷头5包括4个，每个喷头5上均设置有电磁阀；喷头5设置于喷涂工位12上；输料管道包括一输料总管8和通过一五通管与输料总管8连通的4根输料支管；输气管道包括通过一三通管与空压机4连通的第一输气主管9和第二输气主管、通过一五通管与第二输气主管连通的4根输气支管；每根输料支管和一根输气支管通过一个三通管连通到一个喷头5上，以实现4根输料支管和4根输气支管对应连通到4个喷头5上。即每个喷头5上均连通一根输料支管和一根输气支管，以压缩空气作为动力进行涂料喷涂。输料管道和输气管道由输气输料管道密封箱40密封。

参考图4，将喷头5按照如图,4所示的位置进行摆放，喷头5的中心对准钢坯15的四个角且喷头5与水平方向成一定的倾角(生产上多采用方坯，故初始角度设置为45°)，调节喷头5的位置保证从每个喷头5边缘喷出的涂料能够喷到与之相近的两条矩形的边的中点。由于在后续的轧制工序中，头尾部会产生翘曲，在实际生产中坯料的头尾部会在轧制后切除掉，因而我们对与钢坯15运动方向垂直的两个面不做考虑。该图为沿钢坯15运动方向的侧视方向的视图。

第一电容传感器6的两极板设置于第一检测工位11处的运输辊道1两侧，第一电容传感器6两极板间形成供钢坯15通过的第一检测通道；第二电容传感器7的两极板设置于第二检测工位13处的运输辊道1两侧，第二电容传感器7两极板间形成供钢坯15通过的第二检测通道。钢坯15在运输辊道1的作用下先后穿过第一电容传感器6的两极板形成的第一检测通道和第二电容传感器7的两极板形成的第二检测通道，钢坯15的穿过会使第一电容传感器6和第二电容传感器7的电容值发生变化，通过检测分析其电容值的变化情况来对第一检测通道和第二检测通道内是否有钢坯15及钢坯15的喷涂涂料情况进行判断。

其中，电容传感器的电容值：

ε为电容传感器两极板间介质的介电常数，s为极板正对面积，d为极板间的距离。固电容传感器两极板间的介质发生变化时，其电容值c会发生相应改变，所以电容传感器两极板间有无钢坯15、电容传感器两极板间的钢坯15部分的表面的涂料刷涂情况均会对电容传感器的电容值c产生影响，从而能以此为依据形成本发明的检测判断方案。

其具体的检测判断方案如下述。

i控制系统通过第一电容传感器6检测钢坯15是否到达其极板间并对钢坯15进行计数，同时通过中央控制器对喷头5上电磁阀的开闭进行控制，其具体控制方法包括以下步骤：

1)预先测定电容值c10、c11，并将结果存储于中央控制器内；

其中，c10为第一电容传感器6两极板间的介质为空气时该第一电容传感器6的电容值；c11为第一电容传感器6两极板间停有外表面未喷涂涂料的钢坯15部分时，该第一电容传感器6的电容值；

2)钢坯15自动涂料设备工作时，第一电容传感器6的电容值ca自动传输至第一信号转换处理器，经过第一信号转换处理器处理后传输至中央控制器；

3)中央控制器将ca的值与预先存储的数据比较后进行相应控制：当ca＝c10时，即此时第一电容传感器6两极板间没有钢坯15，中央控制器控制关闭喷头5上电磁阀，从而在下一个钢坯15到来之前停止喷料，可以避免涂料；当ca＝c11时，即此时有钢坯15到达第一电容传感器6两极板间，中央控制器控制打开喷头5上电磁阀，对钢坯15进行正常涂料工作；

4)中央控制器根据第一电容传感器6的电容值ca的变化情况对到达第一电容传感器6两极板间的钢坯15进行计数，其具体方法为：中央控制器监测第一电容传感器6的电容值ca随时间的变化情况，当ca的值由低突变到高时计数一次。

参考图6，在一种实施例中，中央控制器监测第一电容传感器6的电容值ca随时间的变化情况，并绘制第一电容传感器6的输出(即其电容值ca)与时间的关系图，当ca的值由低突变到高时计数一次，即到达的钢坯15数加一，从而实现中对到达的钢坯15进行计数统计，统计结果存储于中央控制器内。

ii根据权利要求6的钢坯15自动涂料设备，其特征在于，控制系统通过第二电容传感器7监测钢坯15处于第二电容传感器7的极板间的部分的外表面是否完全喷涂了涂料，并控制未完全喷涂涂料的钢坯15部分返回到喷涂工位12重新喷涂，其具体控制方法包括以下步骤：

1)预先测定电容值c20、c21、c22，并将结果存储于中央控制器内；

其中，c20为第二电容传感器7两极板间的介质为空气时该第二电容传感器7的电容值；c21为第二电容传感器7两极板间停有外表面未喷涂涂料的钢坯15部分时，该第二电容传感器7的电容值；c22为第二电容传感器7两极板间停有外表面完全喷涂有涂料的钢坯15部分时，该第二电容传感器7的电容值；

2)钢坯15自动涂料设备工作时，第二电容传感器7的电容值cb自动传输至第二信号转换处理器，经过第二信号转换处理器处理后传输至中央控制器；

3)中央控制器将cb的值与预先存储的数据比较后进行相应控制：当cb＝c20(即此时第二电容传感器7两极板间无钢坯15，需等待下一钢坯15到来，固电机需保持正转)或cb＝c22(即第二电容传感器7两极板间停有外表面完全喷涂有涂料的钢坯15部分)时，中央控制器控制辊道电机保持正转；当c22<cb<c21(此时第二电容传感器7两极板间停有表面未完全喷涂涂料的钢坯15部分，即第二电容传感器7两极板间的钢坯15部分表面喷涂有部分涂料，但涂料未完全覆盖钢坯15表面)或cb＝c21时(第二电容传感器7两极板间停有的钢坯15部分的外表面未喷涂涂料)，即判断处于第二电容传感器7两极板间的钢坯15部分的外表面未完全喷涂涂料或未喷涂涂料，中央控制器控制辊道电机反转，同时控制空压机4停止工作并关闭电磁阀，直至该未完全喷涂涂料或未喷涂涂料的钢坯15部分返回到喷涂工位12后，中央控制器再控制辊道电机正转，同时控制空压机4恢复工作并打开电磁阀，重新进行喷涂。从而保证钢坯15表面被完全喷涂，不漏涂。

其中，本发明的涂料为不导电的材料，若钢坯15处在两极板间的部分完全被喷涂，显然此时钢坯15外表面无法聚集电荷，但仍会对电容传感器的两极板间的介电常数产生产生影响，即使电容传感器的总电容增大。上述各个电容值大小顺序为：、c11>c10；c21>c22>c20。

第一电容传感器6和第二电容传感器7可选用相同的电容传感器，也可选用不同的电容传感器，当第一电容传感器6和第二电容传感器7选用的型号相同时，c10＝c20。

控制系统还包括报警模块，中央控制器内预先设定有完全涂完一根钢坯15需要的平均时间t，当中央控制器检测到辊道电机连续两次反转的时间间隔小于t时，中央控制器控制报警模块报警，同时控制关闭空压机4和辊道电机。

参考图2，输料箱2包括中间储料罐20、设置于中间储料罐20上方的储料包21、用于连通储料包21和中间储料罐20的连通管22、设置于连通管22内部的密封圈23、插设在密封圈23内的塞棒24、连接于塞棒24底部的浮塞25、与塞棒24顶端连接的连杆26、连接于连杆26的活动端的小球27及设置于连杆26与储料包21接触位置的支点28。塞棒24可在连通管22内的密封圈23内伸缩，浮塞25大小与密封圈23匹配，以密封连通管22；中间储料罐20侧部上方与第一输气主管9连通，中间储料罐20侧部下方与输料总管8连通。

其中，当塞棒24向上运动至浮塞25与密封圈23贴合时，浮塞25将连通管22密封，储料包21内的原料无法通过连通管22向下流动；当塞棒24向下运动至浮塞25脱离密封圈23时，由于塞棒24与密封圈23之间具有空隙，中间储料罐20上方的空气由该空隙外排，储料包21内的原料由该空隙向下流至中间储料罐20内。

自动控制开关3包括支柱30、与支柱30上端连接的上挡板31、与支柱30下端连接的下挡板32、连接于上挡板31下表面上的弹簧33、连接于弹簧33的活动端上的托盘34、连接于托盘34下表面上的第一接线柱35及连接于下挡板32上且与第一接线柱35正对的第二接线柱36，自动控制开关3与空压机4串联。第一接线柱35和第二接线柱36分别与电源线连接，当第一接线柱35和第二接线柱36接触时，第一接线柱35和第二接线柱36之间导通，即自动控制开关3处于通路状态，空压机4能正常工作；当第一接线柱35和第二接线柱36分开时，第一接线柱35和第二接线柱36之间断开，即自动控制开关3处于断路状态，空压机4停止工作。

输料箱2与自动控制开关3配合工作的过程为：当中间储料罐20内的液面下降时，浮塞25会在重力的作用下向下移动直至浮塞25和密封圈23完全脱离，此时连杆26与第二塞棒24的连接端向下运动，在支点28的作用下，连杆26的另一端上的小球27上移，直至小球27对托盘344的压力消失，弹簧33柱回到弹簧平衡位置37，此时第一接线柱35和第二接线柱36分开，两组之间处于断路状态，即自动控制开关3断开，与自动控制开关3串联的空压机4停止工作，中央控制器自动控制关闭喷头5上的电磁阀以停止喷料，同时控制辊道电机停止。液面上方的压缩空气会从塞棒24与密封圈23之间的空隙溢出直到与外界压强达到平衡。此后，储料包21中的涂料在重力的作用下注入中间储料罐20。

当中间储料罐20内的液面逐步上升至浮塞25下表面，在浮力的作用下，浮塞25也会上升直到与密封圈23之间完全密封，浮塞25到达最高点，储料包21内的原料无法继续下流至中间储料罐20内，中间储料罐20内存储的原料达到最大量，此时连杆26塞棒24的连接端向上运动至顶点，在支点28的作用下，连杆26的另一端上的小球27下移至最低点，小球27将托盘34下压至最低点，将第一接线柱35紧紧的压到第二接线柱36上，使第一接线柱35和第二接线柱36之间处于导通，使与自动控制开关3串联的空压机4恢复工作，在中央控制器的控制下，喷头5上的电磁阀打开开始喷料，同时控制辊道电机恢复工作，涂料重新以一定的压力进入输料管，恢复涂料工作。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。