一种中厚板坯尺寸测量核准系统及方法与流程

1.本发明属于中厚板产品质量控制技术领域，具体涉及一种中厚板坯尺寸测量核准系统及方法。


背景技术：

2.中厚板是指厚度4.5-25.0 mm的钢板，主要应用于建筑工程、机械制造、容器制造、造船、桥梁建造等。还可以用来制造各种容器、炉壳、炉板、桥梁及汽车静钢钢板、低合金钢钢板、造船钢板、锅炉钢板、压力容器钢板、花纹钢板、汽车大梁钢板、拖拉机某些零件及焊接构件等。
3.目前，中厚板厂的坯料由上游连铸工序将钢水连铸板坯后，通过火焰切割器进行切割成供中厚板轧钢厂轧制的定尺坯，其定尺坯尺寸切割的精度直接影响轧制成品钢板尺寸控制。而目前定尺坯在轧机轧制前，没有对其尺寸测量核准，因定尺坯尺寸导致的成品钢板尺寸质量问题，分析比较困难。


技术实现要素：

4.解决的技术问题：针对上述技术问题，本发明提供一种中厚板坯尺寸测量核准系统及方法，可减少因坯料尺寸差错导致的成品钢板的尺寸质量问题。
5.技术方案：第一方面，本发明提供一种中厚板坯尺寸测量核准系统，包括辊道、板坯、第一激光长度测量传感器、第二激光长度测量传感器、第三激光长度测量传感器、第四激光长度测量传感器、第五激光长度测量传感器、第一光栅传感器、第二光栅传感器、第三光栅传感器和数据处理器，所述第一激光长度测量传感器和第三激光长度测量传感器分别设置在辊道两侧，所述第一激光长度测量传感器和第三激光长度测量传感器发射的激光位于同一条直线上，均朝向辊道且垂直于辊道运输方向，所述第二激光长度测量传感器与第一激光长度测量传感器位于辊道的同一侧，且第二激光长度测量传感器发射的激光平行于第一激光长度测量传感器发射的激光，所述第四激光长度测量传感器和第五激光长度测量传感器与第三激光长度测量传感器位于辊道的同一侧，且第四激光长度测量传感器和第五激光长度测量传感器分别设置在第三激光长度测量传感器的两侧，所述第四激光长度测量传感器发射的激光与辊道运输方向的夹角为β1，第五激光长度测量传感器与辊道运输方向的夹角为β2，所述第一光栅传感器、第二光栅传感器和第三光栅传感器沿垂直于辊道运输方向的直线由下到上依次设置在辊道一侧，所述第一激光长度测量传感器、第二激光长度测量传感器、第三激光长度测量传感器、第四激光长度测量传感器、第五激光长度测量传感器、第一光栅传感器、第二光栅传感器和第三光栅传感器均与数据处理器连接，所述板坯设置在辊道上，所述辊道的挡板上开设有激光孔。
6.优选的，所述β1和β2均大于0
°
且小于90
°
。
7.优选的，所述第一激光长度测量传感器、第二激光长度测量传感器、第三激光长度测量传感器、第四激光长度测量传感器和第五激光长度测量传感器到地面的距离均相等。
8.优选的，所述第一光栅传感器测量的板坯的厚度为h1，第二光栅传感器测量的板坯的厚度为h2，第三光栅传感器测量的板坯的厚度为h3，且h1＜h2＜h3。
9.第二方面，本发明提供一种采用第一方面所述的系统进行中厚板坯尺寸测量核准的方法，包括以下步骤：s1、启动测量核准系统，判断有无板坯在测量区域的辊道上，即判断第一光栅传感器是否有信号传输给数据处理器，若数据处理器未接收到第一光栅传感器的信号，则说明无板坯在测量区域，间隔时间n1后再次进行判断；反之，则说明有板坯在测量区域内，间隔时间n2后，记录第一光栅传感器、第二光栅传感器和第三光栅传感器是否有信号传给数据处理器；s2、当步骤s1中数据处理器接收到第一光栅传感器的信号时，第一激光长度测量传感器、第二激光长度测量传感器、第三激光长度测量传感器、第四激光长度测量传感器和第五激光长度测量传感器将测量值传给数据处理器，根据公式计算板坯的宽度l6和长度l
13
，l6= (l
14-l
1-l3)
×
cosα2，l
13
= (l
9-l7cosβ
1-l
8 cosβ2)
ꢀ×
cosα3，其中，l1、l2、l3、l7、l8分别是第一激光长度测量传感器、第二激光长度测量传感器、第三激光长度测量传感器、第四激光长度测量传感器和第五激光长度测量传感器同一时刻的测量值，l4为第一激光长度测量传感器和第二激光长度测量传感器之间的距离，l
14
为第一激光长度测量传感器与第三激光长度测量传感器之间的距离，l5为第四一激光长度测量传感器与板坯的交点到第三激光长度测量传感器与板坯交点的距离，即l5=l
14-l
1-l3，l9为第四激光长度测量传感器与第五激光长度测量传感器之间的距离，l
10
为第四激光长度测量传感器到板坯边缘的水平距离，l
11
为第四激光长度测量传感器与板坯的交点到第五激光长度测量传感器与板坯交点的距离，即l
11
=l
9-l
10-l
12
，l
12
为第五激光长度测量传感器到板坯边缘的水平距离，α1和α3均为板坯长度方向与辊道运输方向的夹角，α2为板坯宽度方向与垂直辊道运输方向的夹角，且α1=α2=α3；s3、设定时间段内，对同一板坯进行m次测量，计算板坯宽度l6的平均值以及长度l
13
的平均值作为板坯最终的宽度和长度；s4、将步骤s3得到的板坯11的最终宽度和长度与坯料计划尺寸进行比较，偏差超出阈值时，所述板坯11尺寸不合格，反之，所述板坯11尺寸合格，进入下一工序。
10.优选的，步骤s1中若数据处理器接收到第一光栅传感器的信号，而未接收到第二光栅传感器和第三光栅传感器的信号，则板坯的厚度为h1；若数据处理器接收到第一光栅传感器和第二光栅传感器的信号，则板坯的厚度为h2；若数据处理器接收到第一光栅传感器、第二光栅传感器和第三光栅传感器的信号，则板坯的厚度为h3。
11.有益效果：本发明系统通过判断光栅传感器的信号有无，得出板坯的厚度；通过激光长度传感器的测量值计算出板坯的宽度和长度，本发明系统精度高、投资少、安装方便、并且传感器防护要求低，可减少因坯料尺寸差错导致的成品钢板的尺寸质量问题。
附图说明
12.图1是本发明系统结构示意图；
图2是本发明系统测量核准板坯厚度的原理图；图3是本发明系统测量核准板坯长度和宽度的原理图；图4是本发明系统控制流程图；图中序号：1、第一激光长度测量传感器，2、第二激光长度测量传感器，3、第三激光长度测量传感器，4、第四激光长度测量传感器，5、第五激光长度测量传感器，6、第一光栅传感器，7、第二光栅传感器，8、第三光栅传感器，9、数据处理器，10、辊道，11、板坯。
具体实施方式
13.下面结合附图和具体实施例对本发明作详细说明：实施例1如图1-图2，一种中厚板坯尺寸测量核准系统，包括辊道10、板坯11、第一激光长度测量传感器1、第二激光长度测量传感器2、第三激光长度测量传感器3、第四激光长度测量传感器4、第五激光长度测量传感器5、第一光栅传感器6、第二光栅传感器7、第三光栅传感器8和数据处理器9，所述第一激光长度测量传感器1和第三激光长度测量传感器3分别设置在辊道10两侧，所述第一激光长度测量传感器1和第三激光长度测量传感器3发射的激光位于同一条直线上，均朝向辊道10且垂直于辊道运输方向，所述第二激光长度测量传感器2与第一激光长度测量传感器1位于辊道10的同一侧，且第二激光长度测量传感器2发射的激光平行于第一激光长度测量传感器1发射的激光，所述第四激光长度测量传感器4和第五激光长度测量传感器5与第三激光长度测量传感器3位于辊道10的同一侧，且第四激光长度测量传感器4和第五激光长度测量传感器5分别设置在第三激光长度测量传感器3的两侧，所述第四激光长度测量传感器4发射的激光与辊道运输方向的夹角为β1，第五激光长度测量传感器5与辊道运输方向的夹角为β2，所述第一光栅传感器6、第二光栅传感器7和第三光栅传感器8沿垂直于辊道运输方向的直线由下到上依次设置在辊道10一侧，所述第一激光长度测量传感器1、第二激光长度测量传感器2、第三激光长度测量传感器3、第四激光长度测量传感器4、第五激光长度测量传感器5、第一光栅传感器6、第二光栅传感器7和第三光栅传感器8均与数据处理器9连接，所述板坯11设置在辊道10上，所述辊道10的挡板上开设有激光孔。
14.上述β1和β2均大于0
°
且小于90
°
。
15.上述第一激光长度测量传感器1、第二激光长度测量传感器2、第三激光长度测量传感器3、第四激光长度测量传感器4和第五激光长度测量传感器5到地面的距离均相等。
16.上述第一光栅传感器6测量的板坯11的厚度为h1，第二光栅传感器7测量的板坯11的厚度为h2，第三光栅传感器8测量的板坯11的厚度为h3，且h1＜h2＜h3。
17.实施例2如图4所示，一种中厚板坯尺寸测量核准方法，包括以下步骤：s1、启动测量核准系统，判断有无板坯11在测量区域的辊道10上，即判断第一光栅传感器6是否有信号传输给数据处理器9，若数据处理器9未接收到第一光栅传感器6的信号，则说明无板坯11在测量区域，间隔时间n1后再次进行判断；反之，则说明有板坯11在测量区域内，间隔时间n2后，记录第一光栅传感器6、第二光栅传感器7和第三光栅传感器8是否有信号传给数据处理器9；若数据处理器9接收到第一光栅传感器6的信号，而未接收到第
二光栅传感器7和第三光栅传感器8的信号，则板坯11的厚度为h1；若数据处理器9接收到第一光栅传感器6和第二光栅传感器7的信号，则板坯11的厚度为h2；若数据处理器9接收到第一光栅传感器6、第二光栅传感器7和第三光栅传感器8的信号，则板坯11的厚度为h3；s2、当步骤s1中数据处理器9接收到第一光栅传感器6的信号时，第一激光长度测量传感器1、第二激光长度测量传感器2、第三激光长度测量传感器3、第四激光长度测量传感器4和第五激光长度测量传感器5将测量值传给数据处理器9，根据公式计算板坯11的宽度l6和长度l
13
，如图3所示：l6=l5×
cosα2= (l
14-l
1-l3)
×
cosα2，l
13
=l
11
×
cosα3=(l
9-l
10-l
12
)
×
cosα3= (l
9-l7cosβ
1-l
8 cosβ2)
ꢀ×
cosα3，其中，l1、l2、l3、l7、l8分别是第一激光长度测量传感器1、第二激光长度测量传感器2、第三激光长度测量传感器3、第四激光长度测量传感器4和第五激光长度测量传感器5同一时刻的测量值，l4为第一激光长度测量传感器1和第二激光长度测量传感器2之间的距离，l
14
为第一激光长度测量传感器1与第三激光长度测量传感器3之间的距离，l5为第四一激光长度测量传感器1与板坯11的交点到第三激光长度测量传感器3与板坯交点的距离，即l5=l
14-l
1-l3，l9为第四激光长度测量传感器4与第五激光长度测量传感器5之间的距离，l
10
为第四激光长度测量传感器4到板坯11边缘的水平距离，l
11
为第四激光长度测量传感器4与板坯11的交点到第五激光长度测量传感器5与板坯11交点的距离，即l
11
=l
9-l
10-l
12
，l
12
为第五激光长度测量传感器5到板坯11边缘的水平距离，α1和α3均为板坯11长度方向与辊道运输方向的夹角，α2为板坯11宽度方向与垂直辊道运输方向的夹角，且α1=α2=α3=arctan(|l
1-l2|/ l4)；s3、设定时间段内，对同一板坯11进行m次测量，计算板坯11宽度l6的平均值以及长度l
13
的平均值作为板坯11最终的宽度和长度；s4、将步骤s3得到的板坯11的最终宽度和长度与坯料计划尺寸进行比较，偏差超出阈值时，所述板坯11尺寸不合格，反之，所述板坯11尺寸合格，进入下一工序。
18.实施例3一条5m宽厚板生产线，其坯料由上级流程炼钢连铸提供，经过坯料火切后，其规格为：厚度 220、250、320mm三种规格；宽度范围1300～2700mm；长度范围2600～4800mm。在其1#加热炉出钢辊道第二组安装了本发明系统，其安装示意图见图1，由于测量的钢坯温度大于1000℃，采用在辊道两侧安装激光长度测量传感器，并在辊道两侧挡板进行开孔，为传感器留出测量光通道同时，辊道挡板可以遮挡钢坯散发的热量，辊道的运行速度为1m/s， 控制程序设计如下：如图4所示，启动测量核准系统，程序判断第一光栅传感器6是否有信号，如果没有信号则一直进行判断，如果有则认为有板坯11检测到，延时n2=0.5秒去除板坯头部干扰（根据辊道速度可以灵活设置延时时间），计数器m置零，判断光第一光栅传感器6、第二光栅传感器7和第三光栅传感器8状态，根据其逻辑判断原理，计算板坯11目前的厚度值；同时记录5只激光长度测量传感器的测量值，根据测量值计算板坯11的长度和宽度值；将本次测量的长、宽、厚的数据送至数据库，然后计数器m 1，判断计数器数值是否大于设定次数m（此数值可以根据需要灵活设置），如果小于m，则进行下一次测量，如果等于或大于m，则判断第一光栅传感器是否有信号，如果有，则继续判断第一光栅传感器的状态，如果没有跳转到程序开
始前。
19.数据处理器9将当前坯料的尺寸数据送至轧机mes系统与坯料计划尺寸数据进行比较核实，超出设定偏差时，根据情况是否对轧机轧制自动进行禁止，并在操作员电脑画面将此信息进行提醒。由操作人员进行判断是否进行轧制还是回炉处理。
20.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。