冷轧带钢的板形检测

间 。它的表 面硬 度 及 材 料也 可 以 自由选 择 ，如使 用 橡 胶或 塑料 。 ３．２ 板 形检 测 的原 理
图 ３为平 直 度 测量 的原理 图 ，其 中 Ｆ ｉ为板 带 不 同测 量 区 的张力 ，Ｆ 。 为板带 总 张力 。
地使辊 缝 和带 钢板 形 匹配来 实现 的。
第 ３７卷第 ４期 ２０１１年 ８月
包 钢 科 技
Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｂａｏｔｏｕ Ｓｔｅｅｌ
Ｖｏ１．３７，Ｎｏ．４ Ａｕｇｕｓｔ，２０１ １
冷 轧 带 钢 பைடு நூலகம்板 形 检测
李 爱莲 ，郅 晓 明 ，周 鑫
（１．内蒙古科 技 大 学信 息 工程 学 院 ，内蒙古 包头 ０１４０１０； ２．内蒙 古 包钢钢联 股份 有 限公 司薄板坯 连 铸连轧 厂 ，内蒙古 包头 ０１４０１０）
从各 大钢 铁 企业 的使 用情 况 来 看 ，目前 接触 式 板形 测量 设备 技术 成熟 ，精 度很高 ，应用 广泛 。
３ 板 形 检 测仪 的应 用
其原 理 是 ：检 测 辊 是在 一个 整 体 实心 圆柱 上挖 出一 些小 孔 （如 图 １所 示 ）。在 小 孔 中埋 人 压 电传 感器 ，并 由螺栓 固定 。特 种 螺 栓对 传 感 器 施 加 的预 应力使 其处 于线 性 测量 范围之 内 。通 过 中心孔 可将 所有 的传感 器 和在 测 量 辊 一端 的放 大器 连 接 起 来 。 这样 的构造 能避 免 测量辊 弯 曲时对传 感器 产生 干扰 力 。检 测辊 的直 径 可 以选在 ２５０ ｍｔｒｌ至 ６００ ｍｍ 之
摘 要 ：文章介 绍了包钢 薄板坯连铸连轧厂冷轧带钢板形 的检 测设备及 其测量 原理 ，叙述 了检 测信号 的采集 及转
换 方 法 ，并 进 行 总结 。
关键 词 ：板形 检测 ；平直度 ；信号采集
中 图分 类 号 ：ＴＧ３３５
文 献 标 识 码 ：Ｂ
文 章 编 号 ：１００９—５４３８（２０１１）０４—００５５—０４
板 形 检 测 仪 可以 实 时 的 检 测 冷 轧 板 带 的平 直 度 测量辊 ，这 是一 种接 触式 板形检 测仪 ，它是 由德 国
度 ，安 装后 可 以及时 的调 整 轧辊 工 作 方 式 及冷 却 方 钢 铁工 艺研 究所 （ＢＦＩ）研 制 的 。接触 式 板形 仪 的检
式 ，极 大 的提 高 冷轧 板 带 的产 品质 量 和 自动化 生产 测 元件均 为 压力传 感 器 ，其 检 测 元 件 的核 心 部 分 为
Ｓｌａｂ Ｍ ｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｏｌｄ——ｓｔｒｉｐ Ｓｔｅｅｌｓ
Ａｉ— ｌｉａｎ ，ＺＨＩ Ｘｉａｏ — ｒ ｕｉｎｇ ，ＺＨＯＵ Ｘｉｎ
（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ Ｕｎｉｖｅ￣ｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ
１ 板 形 检 测 的现 状
在冷 轧 生产 过 程 中 ，对板 形控 制 的要 求 越 来越 高 ，而板形控 制 系统 只 有将 可靠 的 在线 板 形 信 息进 行 合理 的处 理 ，才 能 发 出 正确 的指令 控 制 执行 机 构 工作 。这些 在线 的板 形 信 息 ，就 要 板形 检 测 装 置提 供 。对 板形 检测装 置 的主要 要求是 ：高精 度 、良好 的 适 应性 、安装 方便 、结 构 简 单 、易 于维 护 以及 对 带 钢 不 造成任 何伤 害 。 因此 ，板 形 检测 是 一个 比较 困难 的 问题 ，也是 实现 良好 的板形 控制 的先决 条件 。
冷轧 平直 度测 量仪 是在 宽度方 向上测量 径 向张 力 。径 向张力 的分 布被测 量并 在平 直度 测量 系统 上 显示 。板 形 控 制 的任 务 是设 定 期 望 的 板 带 张 力 分 布 。带 钢 张力分 布 一致 的先决 条件 是在 宽度 方 向上 相应 的厚 度减少 量 是 一 致 的 ，这是 通 过 尽 可 能 精 确
ＳＩＭＡＴＩＣ—ＴＤＣ机架都容纳在控制室 内的一个柜子 内， 用于板形 画面显 示 的 ＷｉｎＣＣ站 也 置于控 制室 内。用 于多 区冷却的冷却 阀通过 ｐｒｏｆ ｉｂｕｓ ｄｐ直接与板形控 制 系统连接在一起 。其余 的 自动化 系统通过名 为总体数 据存储（ＧＤＭ）与板形控制 系统连接在一起。板形控制 系统通Ａ，Ｎ速 以太网与画面显 示系统交换数 据。通 过 ＷｉｎＣＣ服务器 ，数据被提供给 了 ＷｉｎＣＣ站 。显示 画面 会在控制室 内的控制面板上实 现。屏 幕 内容会通过 与 ＨＭＩ ｂｕｓ连接 的打印机打印出来 。
单 位左 右 。 （２）信号 处理 技术 要 求 高 ，难 度 大 ，增 加 了软件
编 写 、调试 费用 。
图 ２ 压 电 晶体 传感 器
非接 触式 板形 仪 是指在 专用传 感 器与 带材 不接 触 的条件 下 检测 出带 材板形 。其 采用 的检 测方 法 主 要有 ：电磁法 、光学 法 、测温 法 、测厚 法 、测振 法 、测挠 度法 及 弹性辊 变 位测距 法 、张力计 法 等 川 。
第 ４期
冷 轧 带 钢 的板 形 检 测
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图 ３ 平 直度测 量 原理 图
其测 量原理 是 ：如 果板 带 的延伸率 相 同 ，则板 带 在宽 度方 向上不 同离散 点 的张力 应该 相 同。所 以通 过设 置测 量辊测 量 板带 的局 部 张 力 ，就 可 以测 出板 带 的平直 度 。当板 带通 过 转 向测 量辊 时 ，会 产 生 一 个 对 辊 的向下 压 力 ，由此压 力 可 以计 算 出板 带 的 张力 ｉ来 。通过 在板 带宽 度 方 向上 测量 若 干 个 点 ，就 可得 出板 带的平 直度 。如果 在板 带宽度 方 向上 的压 力不统 一 ，相 应 的板带 张力也 是不 统一 的 。随着 板带 的运行 ，离 散 的测 量＊ＬＮ方 向上不 同点 的张力 ， 就会 得到板 带在 不 同点 的平 直度 。
（１）硬 件 结 构 相 对 简 单 而 易 于 维 护 ，因 而 其 造
其 检测 元件 如 图 ２所示 。
价及 配件 要便 宜得 多 。
（２）传感 器 为非传 动 件 ，安 装方 便 。
（３）因为传感 器不 和板 面接 触 而 避免 了划 伤板
面 的可能 。
２．２．２ 缺 点
（１）板形 信 号为非 直 接信号 ，处理 精度 为 ±２．５Ｉ
从 测 量 辊 获 得 平直 度 信 息 ，通 过 ＰＣＭ 编 码 单 元 ，使 用 ＴＣＰ／ＩＰ网络 送 人 控 制 器 。控 制器 使 用 某 种 算法 处理 后 ，将 处 理 的结 果 信 号 送 人 现场 执 行 机 构 ，以便 得到 期望 的平直 度 。
其 中 电荷 放大器 、多 路转 换 器 、Ａ／Ｄ转换 器 、平 直度 信 号 ＰＣＭ 编码 器 、光 电隔离 转换 和位 置传 感器 都 固定 在 测量 辊上 。最多 ８个压 电传 感器 可 以组 合
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｌａｂ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ；ｇｌａｎｃｉｎｇ ｆｌａｔｎｅｓｓ；ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｓｉｇ ｎ ａｌｓ
随着现代工业科学技术的不断发展 ，冷轧薄板 生产 对板 带板 形 的质量 要求越 来越 高 ，然 而 ，要对 板 形实 现 良好 的控制 ，先进 的板 形检 测 方 法 和精 确 的 检测 结果 是生 产高质 量 冷轧板 带 的前 提 。板形是 衡 量冷 轧带 钢 的质 量 指 标 之一 ，板 形 模 式识 别 则 是 板 形控 制 的关键 。随着 板 形模 式 识 别 理论 的发 展 ，其 方法 大体 可 以分为传 统识 别方 法和智 能识 别方法 两 大类 。 由于板形 检 测 辊 直 接测 到 的 信号 为 模 拟 量 ， 对 其进 行一 系列 的解 调 、放 大 、检 波等 处 理 后 ，再 经 数模 变换输 入计 算机 系 统 。
到 一个通 道 ，并被 分 配 到 一个 电荷 放 大器 。压 电 晶 体 传感器 以均匀 的间 隔安装在 测量辊 圆周面 。因此 每 个测 量值 的位 置 必须 精 确 的记 录 。在此 ，用 增 量 位 置传感 器 记 录 测 量值 的位 置 。ＰＣＭ 单 元 将 测 量 值 及其位 置 组合起 来发送 。
（１）造 价 高 、配件 昂贵 ，每 套售 价 为 非 接触 式 的
３～５倍 以上 。
（２）辊 面 磨 损 后 必 须 重 新 打 磨 ，否 则会 划 伤 板
面 ，重 磨后 须 进行技 术 要求很 高 的重新 标定 。
２．２ 非接 触式 动态 板型 检测 仪
图 １ ＢＦＩ测 量 辊
２．２．１ 优 点
收 稿 日期 ：２０１１—０５—１Ｉ 作 者简介 ：李爱莲 （１９７３一），女 ，河北省唐山市人 ，硕士 ，副教授 ，主要从事 自动化专业 的教学工作。
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包 钢 科 技
第 ３７卷
２ 常 用板 形 仪 简 介
３．１ 板 形检 测 仪的 结构 图 １即为现 所使 用 的板 形 测 量仪— — ＢＦＩ平 直
由于对辊 的 向下 压 力 ；的 测 量 精 度 要 求 很 高 ，所 以在 测量辊 上一般 使用 压 电式传感 器 ，这种传 感器将物理压力转换为 电荷 ，电荷再 通过一个放 大 器 转换 为对 应物理 压力 比例 的直 流 电压 。
４ 检 测 信 号 的处 理
４．１ 平直度 信号 的采集 平直度系统只作用在第五机架 。ＰＣＭ编码单元和
程 度 。板形 检测 仪 分 为 两 大类 ，接 触 式 板 形 检 测仪 电阻应 变片 。这 种 辊 的测 压 元 件 是石 英 压 电晶 体 。
和 非接 触式 动态 板形 检测 系统 。
测 量辊 中 电子仪 器的供 电及 控制信 号 的输人 和测 量
２．１ 接 触式 板形 检测 仪
信 号 的输 出一样 ，也 有 接 触 式 和无 接 触 式 两种 。 当
２．１．１ 优 点
前 所使用 的板 形 仪 大都 采 用接 触 式 ，即使 用 滑 环装
（１）信号 检测 直接 ，信号 处理 比较容 易 保真 。
置 。
（２）测量 精度 高 ，现 在 已经达 到 ±０．５Ｉ单 位 （实
际 产 品有 ±３．ＯＩ单 位就 可 以满足 高标准 要求 ）。
２．１．２ 缺 点
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂａｏｔｏｕ ０１４０１０，Ｎｅｉ Ｍ ｏｎｇｇｏｌ，Ｃｈｉｎａ；
２．ＣＳＰ Ｐｌａｎｔ ｏｆ Ｓｔｅｅｌ Ｕｎｉｏｎ Ｃｏ．Ｌｔｄ．ｏ ｆ Ｂａｏｔｏｕ Ｓｔｅｅｌ（Ｇｒｏｕｐ）Ｃｏｒｐ．，Ｂａｏｔｏｕ ０１４０１０， Ｎｅｉ Ｍｏｎｇｇｏｌ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｉｔ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ ｐｒ ｉｎｃｉｐｌｅｓ ｆｏｒ ｍｅａｓｕｒ ｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｌｄ —ｓｔｒ ｉｐ ｓｔｅｅｌｓ ｉｎ ＣＳＰ Ｐｌａｎｔ， ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ａｎｄ ｓｕｍｍ ａｒｉｚｅｄ ｔｈｅ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｒａｎｓｆｅｒ ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ ｏｆ ｓｉｇｎａｌｓ．
传感器 检测到 的压 力信 号经 过放 大处 理后 通过 多通道转换器送到信号输 出装置，信号输出装置将检 测辊 内的信号通过某种方 式传送 到检 测辊 外 ，计 算机 接 收到该 信号并与位 置传 感器 （位置传感器 的作用是 将各测量 元件发 出的信 号标上序号 ，以便信号输 出后 能识别处 理 ）送 来 的信 号进行 综 合分 析 、处 理然 后将 处 理 后 的信 号 分 为两 部分 ，一 部分 用 于 在线 显示 板 形 ，另一部 分用于板形控制 。 由于检测 元件彼此 交错 排列 ，因此 发送 的信 号也 是彼 此 错开 的。这 样 ，几个 传感器 可以共用一个放 大器 ，节省 了制造 、保 养费用 。 当前使用 的板形 仪 的数据 采集 与传 输基 本都 是按 此 原理来设 计的 ，所不 同的是信 号输 出装置 。