气动板形仪动态标定及系统圆周误差鉴相补偿

　　1 前言

　　20世纪60年代,板形检测装置的研制已非常活跃,目前有日本三岛、比利时冶金研究中心、德国蒂森钢铁公司、法国钢铁研究院的光学板形仪,日本钢管公司的测振式板形仪,日本川崎制铁等研制的热轧板形仪,新日铁等研制的测频式板形仪等[1]。国内东北大学、北京科技大学、燕山大学、西安建筑科技大学等亦开展了板形仪的研制工作。但应用最多的仍是瑞典ABB公司的分段检测辊式板形仪和英国DAVY公司的空气轴承分段检测辊式板形仪[2]。

　　本课题研制的气动板形仪采用气压测微技术,通过检测与辊环外表面接触的箔材张力来反映板形情况。但由于气动板形仪检测辊(主要是辊环和芯轴)存在加工误差(即辊环与芯轴间的径向间隙沿圆周方向分布不均匀导致气压波动)而引起系统圆周误差,其静态标定方法只能标定辊环某一点的特性曲线,不能体现整个辊环沿圆周的特性[3-5]。为此,本文针对由于加工误差引起的辊环和芯轴沿圆周分布误差问题提出了光纤传感器鉴相定位的修正补偿方法,可对气动板形检测辊动态标定,并设计了动态标定加载试验台。

　　2 气动板形检测辊系统的组成

　　2.1 七段式气动板形检测辊的结构及原理

　　气动板形检测辊是采用气压测微技术进行板形检测的一种接触分割辊式检测辊,其结构如图1所示。检测辊由一根两端固定的中空通气芯轴,外面套上一排可以自由转动的辊环,以及对应每段辊环芯轴上的双排出气节流孔组、对应每段辊环芯轴上下顶点的两个测压孔,以及置于左、右两边部检测辊环外端的气动止推轴承等组成。辊环的段数要根据实际的带材宽度和检测精度确定,在检测宽度一定的情况下,分的段数越多,检测精度越高。本文介绍的检测辊为七段式,检测带材最大宽度为250mm。

　　当向中空芯轴腔内通入压缩空气时,气体通过节流孔进入芯轴和辊环之间,形成气膜,使辊环浮起,工作时辊环可以绕芯轴基本无摩擦转动。当某段辊环上加以朝下的载荷时,该辊环向下运动,与辊环对应芯轴部分的上部分气膜间隙减小,上测压孔处的压力p增大;同时芯轴下部分气膜间隙增大,下测压孔处压力p减小,这样就有压力差作用于该加载辊环上以平衡外载荷和辊环的自重。此压力差和载荷在一定范围成相应的线性关系,当有载荷作用于辊环时,只要测量出测压孔处的压差,经过数据处理,就可以得出载荷大小。测量每段辊环所对应的测压孔处压差,经过信号处理,可以给出载荷沿轴向的分布,再经数据计算就可以得出板带沿轴向的板形分布。

　　2.2 动态标定实验台及其光纤传感器鉴相定位方法