[发明专利]一种大型筒节卧式轧制过程中外径检测系统

说明书

本发明涉及一种大型筒节卧式轧制过程中外径检测系统。本发明主要是解决现有筒节测量装置存在的测量精度低、误差大和无法投入外形闭环控制系统的技术问题。本发明的技术方案是：该系统其由激光外径检测装置、升降装置、倾斜装置、数据采集卡、编码器、上位机和PLC控制器构成，升降装置铰接在轧机操作侧牌坊上，升降装置与倾斜装置的伸缩端铰接，倾斜装置与轧机操作侧牌坊顶面连接，激光外径检测装置装在升降装置上，编码器与升降装置的一端连接，数据采集卡设在升降装置上，激光外径检测装置的信号输出端与数据采集卡的信号输入端连接，数据采集卡的信号输出端和编码器的信号端与PLC控制器的信号输入端连接，PLC控制器的信号端与上位机的信号端连接。

技术领域

本发明涉及一种大型筒节卧式轧制过程中外径检测系统，它属于检测轧制大型圆直径产品的检测设备技术领域。

背景技术

5～8m的大型筒节普遍应用于加氢及核电项目中，传统的大型筒节均采用液压压机对毛坯进行锻压扩孔，其工作效率低、筒节外形尺寸偏差大。随着卧式大型筒节轧机的发明，筒节采用轧制的方法进行制造，使得制造效率及外形尺寸精度都得到了大幅度的提升。

在筒节的轧制过程中需要对筒节的外形尺寸进行检测跟踪，使得轧制过程可控并保证产品的精度。目前的检测手段主要有抱辊位置检测反推法、远距离激光测距仪测量法等，但在实际应用中三点成圆的抱辊位置检测法由于测量精度低、误差大，无法投入外形闭环控制系统；而目前已检索到的两种远距离激光测距法，均要求将测量系统安装在厂房顶部，且底座固定，这类方法在使用过程中由于厂房行车的影响，不利于检修、维护，无法实际应用。

大型筒节的一般生产过程为下料→加热→制坯→加热→卧式轧制→精加工。在毛坯锻造的过程中，在坯料内、外径上必然会产生较大的锥度，使得筒节在卧式轧制过程中，产生非常严重的跑偏。虽然轧机配有下工作辊倾斜装置，但必须配合实时的筒节外形检测手段才能投入调控，以保证轧制过程的稳定性。大型筒节卧式轧制的工作温度范围一般为800～1200℃，采用类似锻造筒节过程的人工测量方法，存在劳动强度高、测量精度低、且无法实时反馈用于轧辊倾斜控制的缺陷。因此开发一套高精度大型卧式筒节轧机轧制过程外形检测装置及控制系统，不但可以保证轧制过程的稳定进行，还能大幅提高成品尺寸精度，对提升我国大型筒节的制造水平具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的是解决现有筒节测量装置存在的测量精度低、误差大和无法投入外形闭环控制系统的技术问题，提供一种既能测量筒节外径尺寸又能测定筒节轧制过程的横向窜动量的大型筒节卧式轧制过程中外径检测系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种大型筒节卧式轧制过程中外径检测系统，其由激光外径检测装置、升降装置、倾斜装置、数据采集卡、编码器、上位机和PLC控制器构成，升降装置的一端铰接在轧机操作侧牌坊上横梁内侧面的下部，升降装置的另一端与倾斜装置的伸缩端铰接，倾斜装置的固定端与轧机操作侧牌坊上横梁的顶面连接，激光外径检测装置装在升降装置的滑块上，编码器与升降装置的丝杆一端连接，数据采集卡设在升降装置的丝杆一端，激光外径检测装置的信号输出端与数据采集卡的信号输入端连接，数据采集卡的信号输出端和编码器的信号端与PLC控制器的信号输入端连接，PLC控制器的信号端与上位机的信号端连接。

进一步地，所述激光外径检测装置发出具有测距功能的两束激光照向筒节，并使上激光束位于筒节上沿外，下激光束位于筒节上，整个轧制过程中保证筒节外径始终保持在这两束激光之间。

进一步地，通过所述激光外径检测装置测量的数据计算筒节的实时外径，同时实时反馈筒节端面与轧机操作侧牌坊内侧面的间距，并反算出另一端面与轧机另一牌坊内侧面的距离，以此判断筒节轧制过程沿轧辊方向的横向移动情况。

进一步地，所述激光外径检测装置的升降速度为测量端的筒节外径的长大速度，并由系统进行实时调整。