专利名称：接触式板温自动检测装置及方法
技术领域：
本发明涉及板温检测技术领域，尤其涉及一种板温自动检测装置及方法。
背景技术：
连续退火工艺在世界上是较先进的冷轧处理工艺。带钢在整个热处理过程中，经 历预热、加热、均热，缓冷、快冷等阶段，以达到工艺要求的退火目的，满足用户要求的各项 性能指标。其生产线速度快，对带钢的性能要求高，而且不同钢种、牌号的带钢在经过各处 理段时，要求达到不同的带钢温度。所以，在线连续准确测量和控制带钢温度是保证带钢性 能指标的重要条件。目前国内生产线常采用非接触式测温仪，如辐射高温计等进行炉内带钢温度的在 线测量。但此类测温仪所测得的值与实际值之间一般存在较大的偏差，且对于不同钢种和 牌号的带钢都需要进行调校，使用繁琐。而且，目前国内机组对此类测温仪的使用仍处于人 工手动的水平，其危险性很大。所以如何安全、准确、全自动地实现板温的在线检测是各大 钢铁企业都亟待解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种接触式板温自动检测装置及方法，解决装 置安装及在线自动检测的准确性、安全性和可靠性的问题。为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是一种接触式板温自动检测装置，主要包括热电偶、电动执行机构、控制线和数据 处理及控制单元；热电偶卡套在电动执行机构上，热电偶与电动执行机构通过控制线连接 到数据处理及控制单元，数据处理及控制单元用于控制电动执行机构运行及接受热电偶传 来的温度检测信号。作为优选的技术方案，所述的接触式板温自动检测装置，还包括保护套管、气动 密封球阀和密封氮气接口 ；保护套管安装在炉体及耐火材料层中的孔道内壁，保护套管顶 部伸入炉体内腔，直到靠近带钢中心线的位置；气动密封球阀和密封氮气接口安装在在炉 体外侧的保护套管上；密封氮气接口设置在气动密封球阀之下，并一直通入到保护套管中， 用于密封和冷却。作为优选的技术方案，所述的接触式板温自动检测装置，还包括上位机和通讯总 线；数据处理及控制单元通过通讯总线与上位机进行数据交换。作为优选的技术方案，所述电动执行机构包括滑轨支架，滑动小车，带弹簧的固 定销轴，电动马达，链条轮轴，链条，限位开关；热电偶通过带弹簧的固定销轴牢牢固定在滑 动小车上，并通过电动马达、链条轮轴和链条等传动件的带动在滑轨支架上上下移动；限位 开关装在滑轨支架的上下两侧，对滑动小车的移动范围进行限制，下限位开关安装位置要 高于保护套管出口，并且两限位开关距离要大于下限位开关至带钢表面的垂直距离。作为优选的技术方案，所述的接触式板温自动检测装置，还包括焊缝检测仪；焊
4缝检测仪的焊缝信号通过控制线接入到数据处理及控制单元中。为了解决上述技术问题，本发明所采用的方法技术方案是一种接触式板温自动检测方法，包括如下步骤将热电偶卡套在电动执行机构上， 将热电偶与电动执行机构通过控制线连接到数据处理及控制单元；数据处理及控制单元自 动控制电动执行机构推动热电偶接触或远离带钢，实现对板温的测量。作为优选的技术方案，所述的接触式板温自动检测方法，还包括如下步骤数据处 理及控制单元接收焊缝检测仪通过控制线接入的焊缝信号，计算焊缝位置，合理判断启动 电动执行机构将热电偶推入炉膛内部接触带钢表面的时机，实现热电偶精确定位于带钢焊 缝附近，以保证带钢表面质量。作为优选的技术方案，所述的接触式板温自动检测方法，还包括如下步骤将保护 套管安装在炉体及耐火材料层中的孔道内壁，保护套管顶部伸入炉体内腔，直到靠近带钢 中心线的位置；将气动密封球阀和密封氮气接口安装在在炉体外侧的保护套管上，密封氮 气接口设置在气动密封球阀之下，并一直通入到保护套管中；非工作状态时，孔道出口的气 动密封球阀关闭，高压氮气始终打开，保证炉体密封性；当热电偶准备插入前，数据处理及 控制单元控制气动密封球阀自动打开，同时提高高压氮气吹入量。作为优选的技术方案，所述的接触式板温自动检测方法，还包括如下步骤数据处 理及控制单元根据热电偶测得的带钢温度，结合辐射板温计显示的板温，通过算法自动调 整辐射板温计辐射系数，来修正辐射板温计显示的温度，从而实现辐射板温计的在线连续 校核。作为优选的技术方案，所述的接触式板温自动检测方法，还包括如下步骤在上位 机控制下，将热电偶准确定位于任意目标位置，实现对同截面各区域炉温的准确测量，并可 形成报文传给上位机绘制炉温分布曲线，方便掌握炉内温度的分布特点。本发明以电动执行机构携带热电偶移动的方式摆脱了过去人工操作的问题，实现 了自动化，并提高了安全性；其数据处理及控制单元通过合理判断热电偶插入时机，准确动 作，减小了对带钢表面质量的影响；利用高压氮气密封和气动密封球阀等方式保证了装置 良好的安全性和非工作状态下的密封性；通过合理的数据处理及控制算法，还能自动快速 校正辐射板温计，解决了板温计实时在线校核的问题。
图1是本发明一优选实施例的结构示意图。主要零部件说明1簧片式或滚轮式热电偶，2滑轨支架，3滑动小车，4带弹簧的固 定销轴，5电动马达，6链条轮轴，7链条，8限位开关，9气动密封球阀，10密封氮气接口，11 保护套管，12带钢，13炉体及耐火材料层，14数据处理及控制单元，15控制线，16上位机，17 通讯总线。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以 更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。如图1所示，本发明接触式板温自动检测装置一优选实施例，主要包括簧片式或滚轮式热电偶1，滑轨支架2，滑动小车3，带弹簧的固定销轴4，电动马达5，链条轮轴6，链 条7，限位开关8，气动密封球阀9，密封氮气入口 10，保护套管11，数据处理及控制单元14， 控制线15，上位机16，通讯总线17。在炉体及耐火材料层13中开有相通孔道，保护套管11安装在孔道内壁，保护套管 11的顶部伸入退火炉内腔，直到靠近带钢12中心线的位置。在炉体外侧的保护套管11上 装有气动密封球阀9和密封氮气接口 10。密封氮气接口 10设置在气动密封球阀9之下，并 一直通入到保护套管11中以发挥密封和冷却的作用。簧片式或滚轮式热电偶1通过带弹 簧的固定销轴4牢牢固定在滑动小车3上，并通过电动马达5、链条轮轴6和链条7等传动 件的带动在滑轨支架2上上下移动。限位开关8装在滑轨支架2的上下两侧，对滑动小车 3的移动范围进行限制。下限位开关安装位置要高于保护套管11出口，并且两限位开关距 离要大于下限位开关至带钢表面的垂直距离。簧片式或滚轮式热电偶1、电动马达5的控制 信号和焊缝检测仪的焊缝信号通过控制线15接入到数据处理及控制单元14中。而数据处 理及控制单元14通过通讯总线17与上位机16进行数据交换。使用本发明装置的进行板温自动检测的方法如下首先，安装热电偶，并做好运行准备工作。具体操作如下通过数据处理及控制单 元14面板上的手动升降按钮将滑动小车3移动到滑轨支架2底部，并打开保护套管11上 的气动密封球阀9。将簧片式或滚轮式热电偶1套进带弹簧的固定销轴4中，并穿过保护套 管U插入炉内轻压在带钢12上。调整好热电偶1位置后，拧紧带弹簧的固定销轴4将热 电偶1固定牢，然后按一下数据处理及控制单元14面板上的自检按钮，装置进入自检程序。 其主要的一项内容是自动将热电偶1从滑轨支架2顶部勻速移动到底部，并记录移动时间 T，为测量工作提供参数。同时，将带钢运行最大速度、焊缝检测仪至检测点距离等数据通过 面板输入到数据处理及控制单元14中，带钢运行实时速度V由上位机16通过通讯总线17 向数据处理及控制单元14给定。当需要对板温进行测量时，数据处理及控制单元14在焊缝检测仪的焊缝信号到 来后，自动打开密封球阀9，并控制滑动小车3使簧片式或滚轮式热电偶1按一定的控制算 法向下运动到底部接触带钢，此时带钢焊缝也刚好到达检测位置。此时，簧片式或滚轮式热 电偶1精确定位于带钢焊缝附近，检测其温度并经过数据判断和处理再传回上位机16。其 算法描述如下，假设焊缝至检测位置的距离为Sh，带钢焊缝经过焊缝检测仪后的行进时间 为Th，簧片式或滚轮式热电偶1从滑轨支架2顶部勻速移动到底部的移动时间为T，焊缝检 测仪至检测点距离为S，带钢运行最大速度为Vmax，带钢运行实时速度为V，上下限位开关的 距离为L，滑动小车3至下限位开关8的距离为1，则满足当&=+!/皿]7( = 0，1,2,...)时，数据处理及控制单元14保证将滑动小车3移动到
/ =+Z的位置上。当η > 6后，滑动小车3 —次性将簧片式或滚轮式热电偶1推入底部使 之接触焊缝附近的带钢表面。当测量结束后，数据处理及控制单元14控制滑动小车3将簧片式或滚轮式热电偶 1从保护套管11中抽出，并提升到上限位开关位置，以保证簧片式或滚轮式热电偶1完全抽出，最后关闭气动密封球阀9。当需要对辐射板温计进行校核时，除进行板温测量外，数据处理及控制单元14根 据簧片式或滚轮式热电偶1测得的带钢温度，结合辐射板温计显示的板温，通过算法自动 调整板温计辐射系数就可以修正板温计显示温度了。上位机16通过通讯总线17接入数据处理及控制单元14，可以实现装置的上位机 远程控制。并且通过上位机16控制，可以实现簧片式或滚轮式热电偶1准确定位于垂直直 线上的任意目标位置，实现对同直线上各区域炉温的准确测量，并可形成报文传给上位机 绘制炉温分布曲线，方便掌握炉内温度的分布特点。本发明技术能在带钢正常运行时，在不影响带钢表面质量的情况下，安全、准确、 全自动地实现板温的在线检测，并能自动校核辐射板温计，进行炉温区域分布曲线绘制，实 用性强，具有很高的推广价值。以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范 围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明 的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
权利要求
一种接触式板温自动检测装置，其特征在于，主要包括热电偶、电动执行机构、控制线和数据处理及控制单元；热电偶卡套在电动执行机构上，热电偶与电动执行机构通过控制线连接到数据处理及控制单元，数据处理及控制单元用于控制电动执行机构运行及接受热电偶传来的温度检测信号。
2.根据权利要求1所述的接触式板温自动检测装置，其特征在于，还包括保护套管、 气动密封球阀和密封氮气接口 ；保护套管安装在炉体及耐火材料层中的孔道内壁，保护套 管顶部伸入炉体内腔，直到靠近带钢中心线的位置；气动密封球阀和密封氮气接口安装在 在炉体外侧的保护套管上；密封氮气接口设置在气动密封球阀之下，并一直通入到保护套 管中，用于密封和冷却。
3.根据权利要求1所述的接触式板温自动检测装置，其特征在于，还包括上位机和通 讯总线；数据处理及控制单元通过通讯总线与上位机进行数据交换。
4.根据权利要求1所述的接触式板温自动检测装置，其特征在于，所述电动执行机构 包括滑轨支架，滑动小车，带弹簧的固定销轴，电动马达，链条轮轴，链条，限位开关；热电 偶通过带弹簧的固定销轴牢牢固定在滑动小车上，并通过电动马达、链条轮轴和链条等传 动件的带动在滑轨支架上上下移动；限位开关装在滑轨支架的上下两侧，对滑动小车的移 动范围进行限制，下限位开关安装位置要高于保护套管出口，并且两限位开关距离要大于 下限位开关至带钢表面的垂直距离。
5.根据权利要求1所述的接触式板温自动检测装置，其特征在于，还包括焊缝检测 仪；焊缝检测仪的焊缝信号通过控制线接入到数据处理及控制单元中。
6.一种接触式板温自动检测方法，其特征在于，包括如下步骤将热电偶卡套在电动执行机构上，将热电偶与电动执行机构通过控制线连接到数据处 理及控制单元；数据处理及控制单元自动控制电动执行机构推动热电偶接触或远离带钢，实现对板温 的测量。
7.根据权利要求6所述的接触式板温自动检测方法，其特征在于，还包括如下步骤 数据处理及控制单元接收焊缝检测仪通过控制线接入的焊缝信号，计算焊缝位置，合理判断启动电动执行机构将热电偶推入炉膛内部接触带钢表面的时机，实现热电偶精确定 位于带钢焊缝附近，以保证带钢表面质量。
8.根据权利要求6所述的接触式板温自动检测方法，其特征在于，还包括如下步骤 将保护套管安装在炉体及耐火材料层中的孔道内壁，保护套管顶部伸入炉体内腔，直到靠近带钢中心线的位置；将气动密封球阀和密封氮气接口安装在在炉体外侧的套管上，密封氮气接口设置在气 动密封球阀之下，并一直通入到保护套管中；非工作状态时，孔道出口的气动密封球阀关闭，高压氮气始终打开，保证炉体密封性； 当热电偶准备插入前，数据处理及控制单元控制气动密封球阀自动打开，同时提高高 压氮气吹入量。
9.根据权利要求6所述的接触式板温自动检测方法，其特征在于，还包括如下步骤 数据处理及控制单元根据热电偶测得的带钢温度，结合辐射板温计显示的板温，通过算法自动调整辐射板温计辐射系数，来修正辐射板温计显示的温度，从而实现辐射板温计的在线连续校核。
10.根据权利要求6所述的接触式板温自动检测方法，其特征在于，还包括如下步骤 在上位机控制下，将热电偶准确定位于任意目标位置，实现对同截面各区域炉温的准 确测量，并可形成报文传给上位机绘制炉温分布曲线，方便掌握炉内温度的分布特点。
全文摘要
本发明涉及板温检测技术领域，具体公开了一种接触式板温自动检测装置及方法。本发明装置主要包括热电偶、电动执行机构和数据处理及控制单元，热电偶卡套在电动执行机构上，数据处理及控制单元控制电动执行机构推动热电偶接触或远离带钢，实现对板温的在线检测，同时还能对辐射板温计进行在线校核。本发明实现全自动运行，不影响产品表面质量，测量准确可靠，操作简单方便安全。
文档编号C21D9/52GK101985687SQ20101052675
公开日2011年3月16日 申请日期2010年11月1日 优先权日2010年11月1日
发明者孙云鹏, 张凯, 强健, 陈惠敏 申请人:中冶南方工程技术有限公司