一种在线检测冷轧板表面摩擦系数的系统及其使用方法技术方案

一种在线检测冷轧板表面摩擦系数的系统，包括液压缸、摩擦系数检测装置和过程控制系统；液压缸连接进油管、出油管、压力和位移传感器；进油管、出油管分别安装电磁调节阀和开关阀；表面摩擦系数检测装置包括工作辊、支承辊、轴承座、直流发电机和电流表；工作辊安装于2个轴承座中，轴承座分别与2个液压缸的活塞杆连接；工作辊的一端与直流发电机连接，电流表安装在直流发电机上；过程控制系统包括计算机、与计算机接连接用于控制液压缸活塞动作的电磁调节阀PLC和电磁开关阀PLC，与计算机连接用于反馈液压缸中压力信息、活塞位移信息和电流表电流信息的信息反馈PLC。本发明专利技术实现了在线对冷轧板表面摩擦系数的快速和准确的检测。

【技术实现步骤摘要】
一种在线检测冷轧板表面摩擦系数的系统及其使用方法
本专利技术涉及一种在线检测冷轧板表面摩擦系数的系统及其使用方法，属于热镀锌生产

技术介绍
通常，冷轧带钢经酸洗、冷轧、连续退火等工艺处理后，会根据用户对产品的最终要求，对带钢表面进行热镀锌工艺处理。在热镀锌工艺的实际操作环节，确保冷轧板表面的锌层厚度及产品质量能够满足用户要求的关键因素，是要合理控制气刀设备喷出的气体压力(以下简称：气刀)能够满足生产环节的要求，而在生产过程中，操作人员对气刀参数进行调节的依据主要基于：锌锅内的锌液温度、轧板输送速度、气刀设备到冷轧板表面的距离、气刀设备与轧板之间的角度和冷轧板的表面粗糙度；其中锌锅内的锌液温度信息和轧板输送速度信息目前已较好的实现了在线实时检测，而气刀设备到冷轧板表面的距离、气刀设备与轧板之间的角度信息也可以事先通过测量得到准确结果，因此，在线实时掌握冷轧板的表面粗糙度信息，对于现场操作人员及时调整气刀参数，确保热镀锌质量至关重要。表面粗糙度是用于描述物体表面粗糙或是光滑的物理量，在实际生产过程中，现场操作人员对冷轧板表面粗糙度的掌握，主要是通过与其有对应关系的“摩擦系数”参数来实现，即：摩擦系数越大，冷轧板表面就越粗糙；摩擦系数越小，冷轧板表面就越光滑。现有技术中对冷轧板表面摩擦系数的检测主要是通过摩擦系数测试仪来来实现，其工作原理主要是将条状试验样品用夹样器夹住，同时用待测样包住滑块，然后将滑块安放在传感器的挂孔上，在一定的接触压力下，通过电机带动齿条使传感器移动，也就是使两试验表面相对移动，传感器所测得的力信号经过集成器放大，送入记录器，从而得到冷轧板的表面摩擦系数。这种检测方法能够得到较为准确的结果，但缺点是只能对冷轧板的表面摩擦系数进行离线检测，检测周期较长，无法能够在线、快速的为现场操作人员提供相关数据。事实上，在大数据分析技术成功实施的今天，人们已经不需要准确的掌握冷轧板表面摩擦系数的具体结果，只要能够掌握不同冷轧板之间表面摩擦系数的相对结果，就能够利用计算机得出不同冷轧板所对应的气刀参数的最优结果。因此，在线快速掌握冷轧板表面摩擦系数，对于实现气刀参数的实时优化、调整，确保冷轧板表面的热镀锌质量具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种在线检测冷轧板表面摩擦系数的系统及其使用方法，该系统能够在线实现对冷轧板表面摩擦系数的快速、准确检测，为调整热镀锌气刀参数提供依据，确保冷轧板表面的热镀锌质量。解决上述技术问题的技术方案是：一种在线检测冷轧板表面摩擦系数的系统，包括2个液压缸、表面摩擦系数检测装置和过程控制系统；所述液压缸上连接有进油管和出油管，进油管上安装有电磁调节阀，出油管上安装电磁开关阀；液压缸还安装有压力传感器和位移传感器；所述表面摩擦系数检测装置包括工作辊、支承辊、轴承座、直流发电机和电流表；工作辊和支承辊相对设置于冷轧板上、下表面，工作辊两端轴肩安装于2个轴承座中，轴承座分别与2个液压缸的活塞杆连接，通过活塞的运动带动工作辊的上下移动；工作辊的一端与直流发电机连接，电流表安装在直流发电机上；所述过程控制系统包括计算机、与计算机接连接用于控制液压缸活塞动作的电磁调节阀PLC和电磁开关阀PLC，与计算机连接用于反馈液压缸中压力信息、活塞位移信息和电流表电流信息的信息反馈PLC。上述的一种在线检测冷轧板表面摩擦系数的系统，所述2个液压缸分别固定于液压缸支架上，每个液压缸的活塞将液压缸分为上腔和下腔，上腔连接上腔进油管和上腔出油管，上腔进油管上安装上腔电磁调节阀，上腔出油管上安装上腔电磁开关阀；下腔连接下腔进油管和下腔出油管，下腔进油管上安装下腔电磁调节阀，下腔出油管上安装下腔电磁开关阀；上腔和下腔上分别安装有上腔压力传感器、下腔压力传感器；液压缸内安装位移传感器；上腔出油管和下腔出油管远离与液压缸连接的一端与液压油箱相连；所述表面摩擦系数检测装置还包括联轴器、从动轴和直流发电机支架；工作辊通过联轴器与从动轴的一端连接，从动轴的另一端与直流发电机连接，电流表安装在直流发电机上，直流发电机支架与液压缸的活塞杆固定连接实现与活塞的同步移动；所述过程控制系统包括计算机、分别与计算机连接进行数据通讯的液压缸上腔电磁调节阀PLC、液压缸下腔电磁调节阀PLC、液压缸上腔电磁开关阀PLC、液压缸下腔电磁开关阀PLC和信息反馈PLC；液压缸的上、下腔电磁调节阀PLC分别与液压缸上、下腔电磁调节阀相连接；液压缸上、下腔电磁开关阀PLC分别与上、下腔电磁开关阀相连接；信息反馈PLC分别与上腔压力传感器、下腔压力传感器、位移传感器和电流表相连接，并将相关信息实时反馈给计算机。上述的一种在线检测冷轧板表面摩擦系数的系统，所述液压缸的上腔和下腔还安装有上腔液压溢流阀和下腔液压溢流阀。一种在线检测冷轧板表面摩擦系数的系统的使用方法，包含以下步骤：步骤1：通过计算机控制液压缸中活塞向上移动，带动工作辊上移，使工作辊与支承辊之间的辊缝大于冷轧板的厚度；步骤2：通过计算机控制液压缸中活塞向下移动，带动工作辊下移，当电流表的电流值大于零时，表明工作辊已经与冷轧板表面接触，继续保持工作辊下移使工作辊作用到冷轧板的压力逐渐增大，计算机利用其内置的压力计算模型，得到当前时刻工作辊作用到冷轧板上的压力大小，即：式中：F为工作辊作用到冷轧板表面的压力，单位：N；Pτ为上腔压力传感器反馈出的液压缸上腔内的液压油压力，单位：Pa；D为活塞大圆直径，单位：m；d为活塞连杆直径，单位：m；G为工作辊重量，单位：N；步骤3：当电流值不再增大时，计算机记录下电流变化曲线的拐点值I0以及所对应的工作辊作用到冷轧板上的压力值F0，根据安培定则，得到作用到直流发电机上的安培力，即：FA＝B·I0·L式中：FA为作用到直流发电机上的安培力，单位：N；B为直流发电机上磁体的磁感应强度，单位：T；I0为电流表反馈给计算机的电流变化曲线的拐点值，单位：A；L为直流发电机机线圈上的导线长度，单位：m；根据牛顿力学定律，得到工作辊与冷轧板表面之间的摩擦力为FA；步骤4：计算机根据上述检测结果，得出相应工艺条件下的冷轧板表面的摩擦系数，即：式中：μ为冷轧板表面的摩擦系数。上述的一种在线检测冷轧板表面摩擦系数的系统的使用方法，更为具体的步骤为：步骤1：关闭上腔电磁调节阀、下腔电磁调节阀、上腔电磁开关阀和下腔电磁开关阀；步骤2：计算机通过控制下腔电磁调节阀PLC和上腔电磁开关阀PLC，打开下腔电磁调节阀和上腔电磁开关阀，活塞在液压油的压力下向上移动，带动工作辊向上移动；当位移传感器将活塞的最高点位置信息反馈至计算机后，控制计算机将下腔电磁调节阀和上腔电磁开关阀关闭，此时，工作辊与支承辊之间的辊缝大于冷轧板的厚度；步骤3：计算机通过控制上腔电磁调节阀PLC和下腔电磁开关阀PLC，打开上腔电磁调节阀和下腔电磁开关阀，确保上腔电磁调节阀开度不变，活塞带动工作辊向下移动；当电流表通过信息反馈PLC反馈到计算机的电流值大于零时，计算机逐渐增大上腔电磁调节阀的开度，液压缸上腔内的油压将逐渐增大，电流值逐渐增大，工作辊作用到冷轧板的压力也将逐渐增大；计算机利用其内置的压力计算模型，得到当前时刻工作辊作用到冷轧板上的压力大小，即：式中：F本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在线检测冷轧板表面摩擦系数的系统，其特征在于：它包括2个液压缸、表面摩擦系数检测装置和过程控制系统；所述液压缸上连接有进油管和出油管，进油管上安装有电磁调节阀，出油管上安装电磁开关阀；液压缸还安装有压力传感器和位移传感器(14)；所述表面摩擦系数检测装置包括工作辊(16)、支承辊(17)、轴承座(18)、直流发电机(19)和电流表(20)；工作辊(16)和支承辊(17)相对设置于冷轧板(21)的上、下表面，工作辊(16)两端的轴肩安装于2个轴承座(18)中，轴承座(18)分别与2个液压缸的活塞杆(3)连接，通过活塞(2)的运动带动工作辊(16)的上下移动；工作辊(16)的一端与直流发电机(19)连接，电流表(20)安装在直流发电机(19)上；所述过程控制系统包括计算机(25)、与计算机(25)接连接用于控制液压缸活塞(2)动作的电磁调节阀PLC和电磁开关阀PLC，与计算机(25)连接用于反馈液压缸中压力信息、活塞位移信息和电流表(20)的电流信息的信息反馈PLC(30)。

【技术特征摘要】
1.一种在线检测冷轧板表面摩擦系数的系统，其特征在于：它包括2个液压缸、表面摩擦系数检测装置和过程控制系统；所述液压缸上连接有进油管和出油管，进油管上安装有电磁调节阀，出油管上安装电磁开关阀；液压缸还安装有压力传感器和位移传感器(14)；所述表面摩擦系数检测装置包括工作辊(16)、支承辊(17)、轴承座(18)、直流发电机(19)和电流表(20)；工作辊(16)和支承辊(17)相对设置于冷轧板(21)的上、下表面，工作辊(16)两端的轴肩安装于2个轴承座(18)中，轴承座(18)分别与2个液压缸的活塞杆(3)连接，通过活塞(2)的运动带动工作辊(16)的上下移动；工作辊(16)的一端与直流发电机(19)连接，电流表(20)安装在直流发电机(19)上；所述过程控制系统包括计算机(25)、与计算机(25)接连接用于控制液压缸活塞(2)动作的电磁调节阀PLC和电磁开关阀PLC，与计算机(25)连接用于反馈液压缸中压力信息、活塞位移信息和电流表(20)的电流信息的信息反馈PLC(30)。2.如权利要求1所述的一种在线检测冷轧板表面摩擦系数的系统，其特征在于：所述2个液压缸分别固定于液压缸支架(1)上，每个液压缸的活塞(2)将液压缸分为上腔和下腔，上腔连接上腔进油管(4)和上腔出油管(5)，上腔进油管(4)上安装上腔电磁调节阀(6)，上腔出油管(5)上安装上腔电磁开关阀(7)；下腔连接下腔进油管(8)和下腔出油管(9)，下腔进油管(8)上安装下腔电磁调节阀(10)，下腔出油管(9)上安装下腔电磁开关阀(11)；上腔和下腔上分别安装有上腔压力传感器(12)、下腔压力传感器(13)；液压缸内安装位移传感器(14)；上腔出油管(5)和下腔出油管(9)远离与液压缸连接的一端与液压油箱(15)相连；所述表面摩擦系数检测装置还包括联轴器(22)、从动轴(23)和直流发电机支架(24)；工作辊(16)通过联轴器(22)与从动轴(23)的一端连接，从动轴(23)的另一端与直流发电机(19)连接，电流表(20)安装在直流发电机(19)上，直流发电机支架(24)与液压缸的活塞杆(3)固定连接实现与活塞(2)的同步移动；所述过程控制系统包括计算机(25)、分别与计算机(25)连接进行数据通讯的液压缸上腔电磁调节阀PLC(26)、液压缸下腔电磁调节阀PLC(27)、液压缸上腔电磁开关阀PLC(28)、液压缸下腔电磁开关阀PLC(29)和信息反馈PLC(30)；液压缸的上、下腔电磁调节阀PLC分别与液压缸上、下腔电磁调节阀相连接；液压缸上、下腔电磁开关阀PLC分别与上、下腔电磁开关阀相连接；信息反馈PLC(30)分别与上腔压力传感器(12)、下腔压力传感器(13)、位移传感器(14)和电流表(20)相连接，并将相关信息实时反馈给计算机(25)。3.如权利要求1或2所述的一种在线检测冷轧板表面摩擦系数的系统，其特征在于：所述液压缸的上腔和下腔还安装有上腔液压溢流阀(31)和下腔液压溢流阀(32)。4.一种在线检测冷轧板表面摩擦系数的系统的使用方法，其特征在于：包含以下步骤：步骤1：通过计算机(25)控制液压缸中活塞(2)向上移动，带动工作辊(16)上移，使工作辊(16)与支承辊(17)之间的辊缝大于冷轧板(21)的厚度；步骤2：通过计算机(25)控制液压缸中活塞(2)向下移动，带动工作辊(16)下移，当电流表(20)的电流值大于零时，表明工作辊(16)已经与冷轧板(21)表面接触，继续保持工作辊(16)下移使工作辊(16)作用到冷轧板(21)的压力逐渐增大，计算机(25)利用其内置的压力计算模型，得到当前时刻工作辊作用到冷轧板(21)上的压力大小，即...

【专利技术属性】
技术研发人员：许斌，范佳，靖振权，孙玉虎，高福彬，丁剑，周丹，巩彦坤，孙志溪，
申请(专利权)人：河钢股份有限公司邯郸分公司，
类型：发明
国别省市：河北,13