CN107631811A - 一种辊面温度在线检测方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种辊面温度在线检测方法及其装置。此装置包括贴附于铜辊表面的测温装置，与所述测温装置相连且套装于铜辊轴座上的信号转换发射装置，设置于真空炉外的信号处理装置，能够在真空炉内浇铸过程中对铜辊表面温度进行在线检测。本发明利用动态贴附测温技术，结合模拟计算，可准确得到铜辊浇注面的温度。本发明可以用于各种情况下的真空炉内浇铸过程中，能够在线准确检测铜辊浇注面温度；可以长时间工作、及时准确；该装置不会损伤铜辊和热电偶，节省成本，自动化程度高，有效地保证了铜辊使用的安全性和产品的质量。

Description

一种辊面温度在线检测方法及其装置

技术领域

本发明涉及一种温度在线检测装置，具体涉及一种辊面温度在线检测方法及其装置。

背景技术

在真空炉内浇铸过程中，1500℃左右的钢液浇铸在高速旋转的铜辊上，得到快淬带材。由于采用水冷却铜辊，为了保证铜辊使用的安全性以及产品的质量，需要对铜辊表面温度进行检测。

现有测试手段中包括接触式测温和非接触式测温，接触式测温中如果利用不经过任何处理的接触式热电偶来测量会因为偶头与高速旋转的铜辊接触程度不同，导致测量温度与实际温度相差太大且还会划伤铜辊、损坏热电偶偶头。

而非接触式红外测温装置在测量一些静态物体或高温物体技术已经较为成熟，但在浇铸过程中受到高速旋转、高反射率、表面光洁度随时间变化等工况影响，无法准确测得铜辊表面温度；在真空炉内浇铸过程中更会出现烟雾的干扰甚至不能使用红外测温装置测量。

上海宝信软件股份有限公司报道了一种结晶辊状态监控方法及监控装置(CN102463328A)。此装置使用红外扫描结晶辊的方法对结晶辊表面温度进行测量。由于金属做成的结晶辊具有较高的反射率，导致测试不准确。在长时间生产的情况下，处于非真空环境下结晶辊表面会产生氧化皮，导热性下降，测试误差较大。受结晶辊表面的光泽度以及红外扫描仪与结晶辊的距离影响都会使测试误差大大增加。

宝山钢铁股份有限公司公开了一种结晶辊辊面温度测温装置(CN 201172098Y)。安装有弹簧的测温系统紧压着结晶辊并位于其正下方，此装置可以实时测量结晶辊表面的温度，不划伤结晶辊，能保护热电偶偶头不损伤，方法简单。但对于软质的结晶辊长时间处于压力的状态难免会发生局部的变形缺陷，破坏结晶辊的完整性。弹簧一直处于压缩状态，寿命有限，很容易发生故障。如果需要抛光打磨结晶辊，粉尘会损坏热电偶，由于弹簧的伸长量有限，打磨后的结晶辊直径变小，使得热电偶偶头可能与结晶辊接触不良，无法正常测量。

青岛云路新能源科技有限公司报道了一种测量高速旋转结晶器表面温度的方法及其装置(CN 102914387A)。通过控制喷带过程中热电偶偶头与铜辊表面的接触程度，测得喷带过程中和喷带前铜辊的温度，计算差值，间接测得铜辊表面的温度。此方法简单巧妙，成本较低，但受铜辊跳动，铜辊膨胀量不均匀程度影响很大，膨胀测量系统的响应会滞后于这些因素导致无法及时调整，容易导致漏测想要的温度点。更忽略了一点的是，喷带前热电偶偶头处的空气热度和喷带中的相差太大，没有通过测量并计算在内，造成误差较大。

因此，急需开发一种能够在真空炉内浇铸过程中准确检测铜辊表面温度的装置。

发明内容

针对上述技术现状，为解决在真空炉内浇铸过程中铜辊表面温度无法准确测量的问题，本发明提供了一种辊面温度在线检测装置及其方法，其优点是能够用于真空炉内浇铸过程中对铜辊表面温度进行在线检测，延长铜辊使用寿命，能够确保产品质量，自动化程度高，大大提高了生产过程中稳定性。

本发明采用的技术方案如下：

一种辊面温度在线检测装置，包括贴附于铜辊表面的测温装置，与所述测温装置相连且套装于铜辊轴座上的信号转换发射装置，设置于真空炉外的信号处理装置。

所述测温装置和信号转换发射装置设置于真空炉内，对于处在产生烟雾的真空炉内仍然能够使用。

所述的测温装置包括贴附于铜辊表面未浇铸面的贴附膜、排布于贴附膜上的数个贴片热电偶，以及与贴片热电偶相连的集成电路。

为保持铜辊表面的完整性，在铜辊表面未浇铸面的局部吸附一片贴附膜，使其在铜辊高速旋转时仍能紧紧吸附于铜辊表面未浇铸面，贴片热电偶固定于其上。优选地，所述的贴附膜具有耐高温、耐腐蚀、导热系数好、随取随用等特性，具体可以为石墨烯，高温无机胶等。

优选地，所述的贴片热电偶的个数为5个，等间距排布于靠近浇铸面的一侧。所述的贴片热电偶的曲率半径和铜辊的曲率半径相同，具有耐高温、耐腐蚀的特性，能长时间在20℃～1200℃工作，短时间在1600℃工作，紧紧贴附于贴附膜上，能够准确测得铜辊表面的温度。

作为优选，所述的贴片热电偶选用铂铑30-铂铑6材质，工业生产中铜辊温度在200℃左右，由于浇钢时有时会有钢液溅出，而钢液的温度一般在1500℃左右，此材质的贴片热电偶测温范围广，可满足测量需求。

所述的集成电路能汇集热电偶测得的热电势信号传输给连接的信号转换器。优选地，所述的集成电路套有保护套管，保护套管耐高温、耐腐蚀。

所述的信号转换发射装置包括信号转换器和信号发射器，信号转换器一端连接于集成电路，另一端和信号发射器连接，所述的信号转换器能将热电势信号转化为电磁波信号，所述的信号发射器能将电磁波信号发射至真空炉外。作为优选，所述的信号发射器的发射频率为100Hz～10kHz。

所述的信号处理装置包括信号传输线、信号接收器和电脑，信号接收器将接收的电磁波信号通过信号传输线传给电脑，电脑快速处理得到检测部位的温度。

所述的电脑具有能快速处理信号的能力，能通过接收到的电磁波信号迅速地计算出贴片热电偶测得的温度T₁，同时通过ansys等有限元分析软件建模，模拟得到铜辊浇注面温度T₂。

一种利用上述装置进行辊面温度在线检测的方法，包括：

在真空炉内浇铸过程中，测温装置测得铜辊表面相应部位的热电势信号，利用信号转换发射装置将热电势信号转换为电磁波信号，并将电磁波信号发射至真空炉外，真空炉外的信号处理装置对接收到的电磁波信号进行处理，得到铜辊相应部位的测量温度，并通过仿真模拟推导出铜辊浇注面的真实温度。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)采用贴片测量技术，可用于各种情况下的真空炉内浇铸过程中，并结合模拟仿真计算，能够准确得到铜辊表面温度。

(2)可以长时间工作、及时准确；该装置不会损伤铜辊和热电偶，节省成本，自动化程度高，有效地保证了铜辊使用的安全性和产品的质量。

附图说明

图1是本发明实施例中辊面温度在线检测装置示意图；

图2是本发明实施例中测温装置放大示意图；

图3是本发明实施例中辊面温度在线检测装置测面局部放大示意图；

图4是本发明实施例中信号转换发射装置放大示意图；

图5是本发明实施例中信号处理装置放大示意图。

具体实施方式

以下结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。

图1～5中的附图标记为：101-贴片热电偶，102-集成电路，103-贴附膜，201-信号转换器，202-信号发射器，301-信号接收器，302-信号传输线，303-电脑，4-导流槽，5-钢液，6-铜辊，601-浇铸面，602-未浇铸面，7-快淬带材，8-真空炉。

如图1～5所示，一种辊面温度在线检测装置，包括贴附于铜辊6表面的测温装置，与所述测温装置相连且套装于铜辊6轴座上的信号转换发射装置，设置于真空炉8外的信号处理装置。

所述的测温装置包括贴附于铜辊6表面未浇铸面602的贴附膜103、排布于贴附膜103上的5个贴片热电偶101，以及与贴片热电偶101相连的集成电路102。

贴片热电偶101的曲率半径和铜辊6的曲率半径相同，五个贴片热电偶101等间距排列于贴附膜103上并与浇铸面601和未浇铸面602的分界线对齐，由集成电路102将之串联(如图2所示)。

贴附膜103选用石墨烯。

固定于贴附膜103上面的贴片热电偶101选用铂铑30-铂铑6材质的热电偶，最大量程为1600℃，可长时间工作在20℃～1200℃，短时间工作在1600℃，精度为±1℃，可测量位于贴片热电偶101下方铜辊未浇铸面602表面的温度。

集成电路102将5个贴片热电偶101测得的热电势信号汇集并传输给连接的信号转换器201，集成电路102外套装有保护套管，保护套管选用高温不锈钢。

所述的信号转换发射装置包括信号转换器201和信号发射器202，信号转换器201的一端与集成电路102连接，另一端与信号发射器202连接，(如图3和4所示)信号转换器201和信号发射器202均套装于轴座上。

信号转换器201能将热电势信号转化为电磁波信号，信号发射器202能将电磁波信号发射至真空炉8外，信号发射器202的发射频率为1kHz。

信号处理装置包括信号传输线302，信号传输线302的输入端连接信号接收器301，输出端连接电脑303(如图5所示)。信号接收器301将接收的电磁波信号通过信号传输线302传给电脑303，电脑303能够对电磁波信号进行快速处理，能通过接收到的电磁波信号迅速地计算出贴片热电偶101测得的温度T₁，其中，T₁为5个贴片热电偶测得的温度数据的平均值，同时通过ansys有限元分析软件建模，建立T₁与铜辊浇注面温度T₂的对应关系，建模过程中，T₂采用现有技术中的方法进行测量，从而模拟推导出铜辊6浇注面的真实温度T₂。

一种利用上述的装置在线检测辊面温度的方法，包括：

在真空炉8内浇铸过程中，排布于贴附膜103上的5个贴片热电偶101测得铜辊6表面五个部位的热电势信号，热电势信号通过集成电路102汇集并快速传给连接的信号转换器201，信号转换器201将热电势信号转换为电磁波信号，由连接的信号发射器202发射到真空炉8外，真空炉8外的信号接收器301接收到信号，通过信号传输线302传给电脑303，电脑303能够对电磁波信号进行快速处理，能通过接收到的电磁波信号迅速地计算出贴片热电偶101测得的温度T₁，同时通过ansys有限元分析软件建模，建立T₁与铜辊浇注面温度T₂的对应关系，建模过程中，T₂采用现有技术中的方法进行测量，从而模拟得到铜辊6浇注面的真实温度T₂。

本实施例的辊面温度在线检测装置及其方法，可以用于各种情况下的真空炉内浇铸过程中，能够在线准确检测铜辊表面温度；可以长时间工作、及时准确；该装置不会损伤铜辊和热电偶，节省成本，自动化程度高，有效地保证了铜辊使用的安全性和产品的质量。

Claims (8)

1.一种辊面温度在线检测装置，其特征在于，包括贴附于铜辊表面的测温装置，与所述测温装置相连且套装于铜辊轴座上的信号转换发射装置，设置于真空炉外的信号处理装置。

2.根据权利要求1所述的辊面温度在线检测装置，其特征在于，所述的测温装置包括贴附于铜辊表面未浇铸面的贴附膜、排布于贴附膜上的数个贴片热电偶，以及与贴片热电偶相连的集成电路。

3.根据权利要求2所述的辊面温度在线检测装置，其特征在于，所述的贴片热电偶的曲率半径和铜辊的曲率半径相同，个数为5个，等间距排布于靠近浇铸面的一侧。

4.根据权利要求2所述的辊面温度在线检测装置，其特征在于，所述的集成电路套有保护套管。

5.根据权利要求1所述的辊面温度在线检测装置，其特征在于，所述的信号转换发射装置包括信号转换器和信号发射器，信号转换器一端连接于集成电路，另一端和信号发射器连接。

6.根据权利要求5所述的辊面温度在线检测装置，其特征在于，所述的信号转换器能将热电势信号转化为电磁波信号，所述的信号发射器能将电磁波信号发射至真空炉外，所述的信号发射器的发射频率为100Hz～10kHz。

7.根据权利要求1所述的辊面温度在线检测装置，其特征在于，所述的信号处理装置包括信号传输线、信号接收器和电脑，信号接收器将接收的电磁波信号通过信号传输线传给电脑。

8.一种利用权利要求1～7任一项所述的装置进行辊面温度在线检测的方法，其特征在于，包括：

在真空炉内浇铸过程中，测温装置测得铜辊表面相应部位的热电势信号，利用信号转换发射装置将热电势信号转换为电磁波信号，并将电磁波信号发射至真空炉外，真空炉外的信号处理装置对接收到的电磁波信号进行处理，得到铜辊相应部位的测量温度，并通过仿真模拟推导出铜辊浇注面的真实温度。