阅读说明：本技术 带面材料的超声波纠偏检测装置及防热内衬结构的冷却套 (Ultrasonic deviation-rectifying detection device with surface material and cooling jacket with heat-proof lining structure ) 是由 王海 詹旭 林明涛 于 2019-10-18 设计创作，主要内容包括：本发明提出了带面材料的超声波纠偏检测装置及防热内衬结构的冷却套,带面材料的超声波纠偏检测装置及防热内衬结构的冷却套具有超声波发生器产生的超声波经过发射天线朝带钢检测的长度方向进行发射超声波,并有超声波检测接收端检测反射的超声波；信号处理电路接收超声波的信息后,计算出左右两个超声波反射值的实际量,计算求出两侧实际值与基准值进行对比计算,得出差值计算出跑偏量,向纠偏驱动装置发出纠偏信号,驱动装置对纠偏辊进行偏转。冷却套有两个工作腔；防热内衬结构有耐高温护板、外侧金属板、高分子隔热材料、内侧金属板。优点：采用一体化的发射天线和接收天线的集合。冷却套隔热,大幅度的隔热降低了冷却气源的流量使用。(The invention provides an ultrasonic deviation rectification detection device for a belt surface material and a cooling jacket of a heat-proof lining structure, wherein the ultrasonic deviation rectification detection device for the belt surface material and the cooling jacket of the heat-proof lining structure are provided with ultrasonic waves generated by an ultrasonic generator, the ultrasonic waves are transmitted towards the length direction of strip steel detection through a transmitting antenna, and the ultrasonic waves reflected by an ultrasonic detection receiving end are detected; after receiving the ultrasonic information, the signal processing circuit calculates the actual quantity of the left and right ultrasonic reflection values, calculates and calculates the actual values on the two sides and compares the actual values with a reference value to obtain a difference value to calculate the deviation, and sends a deviation correcting signal to a deviation correcting driving device, and the driving device deflects the deviation correcting roller. The cooling sleeve is provided with two working cavities; the heat-proof lining structure comprises a high-temperature-resistant guard plate, an outer metal plate, a high-molecular heat-insulating material and an inner metal plate. The advantages are that: an integrated set of transmit and receive antennas is employed. The cooling jacket is heat-insulated, and the flow of a cooling air source is greatly reduced by heat insulation.)

带面材料的超声波纠偏检测装置及防热内衬结构的冷却套

技术领域

本发明属于钢材生产线技术领域，涉及冷轧生产线带钢纠偏检测装置。

背景技术

在连续生产线生产的钢板呈带状体，简称“带钢”,在生产过程中经过多道工序和设备才能实现最终的产品，带钢在一般是通过旋转的辊子进行方向的改变和张力的实现，在高速生产线上由于带钢与辊子接触表面的摩擦力会影响带钢的行进准确度，在实际运用中由于生产产品的性能和工艺要求不能无限的放大辊子和带钢的粗糙度，摩擦力减小，带钢容易跑偏。

带钢在高速冷轧生产线上，由于生产需要调节带钢在辊子之间或区域的松紧度，简称“张力”，区域不同需要的张力也不同，张力的大小直接影响带钢的摩擦力发生变化，造成跑偏。

在传统的方式主要是通过使用光学式检测装置、电容式检测装置、微波检测装置等，致谢检测装置在恶劣环境下容易受到环境中的水蒸气、水、粉尘、有毒有害气体、高温等影响，使用过程中检测精度随着劣化周期的缩短存在不稳定性，容易造成错误的检测导致信号输出超出范围，直接驱动纠偏设备向着相反的方向运行，严重的导致跑偏出辊停机或断带事故，不利于生产的顺行，加工成本居高不下，生产线速度不能正常提速，设备功能精度无法满足生产需要。

在退火炉内使用这些检测装置，高温状态下加上有毒有害气体对检测装置的要求更高，不能有效的冷却检测装置的本体，耐高温性能下降，故障率加大，带钢在炉内容易跑偏，生产线降速，产生热褶皱等，更加严重的制约生产。退火炉断带到恢复一般需要12-48小时的处理，处理过程中较危险，尤其立式退火炉处理危险系数增加。

发明内容

本发明为解决以上技术问题，提出超声波纠偏检测装置及防热内衬结构的冷却套，以提高耐高温性能以及提高带面材料的检测精度和耐环境性。

本发明的技术方案：带面材料的超声波纠偏检测装置，沿长度方向的带钢经过带面材料的超声波纠偏检测装置超声波检测器，超声波检测器是由左右两个超声波检测和接收的一体化检测器组成，超声波纠偏检测装置的左超声波脉冲脉冲信号处理器和右超声波脉冲信号处理器组成超声波的反射检测，检测带钢左右跑偏量，左超声波脉冲信号处理器与左超声波发生器控制电路相连接，检测出的跑偏量 经过信号处理成电信号后反馈至放大比较处理器；右超声波脉冲信号处理器与右超声波发生器控制电路相连接，检测出的跑偏量经过信号处理成电信号后反馈至放大比较处理器；带钢边部覆盖三角形信号区，带钢后侧设超声波吸收板；放大比较处理器与计算模块相连接，计算模块与温度检测传感器、动作输出①、动作输出②相连接，计算模块是整个超声波检测和输出的中央指令控制模块，收到放大比较处理器的数据进行分析和距离的换算，检测左右两侧超声波变化的趋势和实际基准值的比较判断，输出具有执行元件的反馈终端的动作输出①和动作输出②进行控制实际的纠偏设备。

左超声波脉冲脉冲信号处理器连接左超声波高压模块，左超声波高压模块给超声波发生装置提供高压输出，供给左超声波发射天线，左超声波脉冲信号处理器接收超声波电信号后噪声抑制和信号过滤后反馈信号，送至左超声波发生器控制电路，超声波检测器与左超声波发生器控制电路相连接，左超声波发生器控制电路与放大比较处理器连接，左超声波发生器控制电路把信号处理后反馈至放大比较处理器；右超声波脉冲信号处理器连接右超声波高压模块，右超声波高压模块给超声波发生装置提供高压输出，供给右超声波发射天线，右超声波脉冲信号处理器接收超声波电信号后噪声抑制和信号过滤后反馈信号，送至右超声波发生器控制电路，超声波检测器与右超声波发生器控制电路相连接，右超声波发生器控制电路与放大比较处理器连接，右超声波发生器控制电路信号处理后反馈至放大比较处理器。

一体化检测器有左一体化超声波信号发射、接收和右一体化超声波信号发射、接收，左一体化超声波信号发射、接收是左超声波脉冲信号处理器中包含左超声波发射天线，发射的超声波信号照射带钢后反射的超声波信号由左反射信号接收头接收，经过信号处理后由左超声波脉冲信号处理器反馈，逸散的超声波信号绕过带钢向带钢后方发射，带钢后方的超声波吸收板吸收多余的超声波，提高超声波反射对测量值的准确性，降低无用的反射信号被反射信号接收头接收，左超声波发射天线与左反射信号接收头安装在一个保护罩内部，作为发射和接收的一体化装置；右一体化超声波信号发射、接收是右超声波脉冲信号处理器中包含右超声波发射天线，发射的超声波信号照射带钢后反射的超声波信号由右反射信号接收头接收，经过信号处理后由右超声波脉冲信号处理器反馈，逸散的超声波信号绕过带钢向带钢后方发射，带钢后方的超声波吸收板吸收多余的超声波，提高超声波反射对测量值的准确性，降低无用的反射信号被反射信号接收头接收，右超声波发射天线与右反射信号接收头安装在一个保护罩内部，作为发射和接收的一体化装置。

一种带面材料超声波纠偏检测装置的防热内衬结构的冷却套，超声波纠偏检测装置的发射和接收头安装在一起，由超声波挡板作出左发射和反射检测的三角形区域，超声波左发射腔和超声波右发射腔两个工作腔，超声波挡板是共用阻挡挡板，超声波左发射腔和超声波右发射腔两个工作腔是安装在一个整体保护罩内；防热内衬结构有耐高温护板、外侧金属板、高分子隔热材料、内侧金属板，耐高温护板是由外侧金属板作为最外边的保护结构钢板，中间填充材料是高分子隔热材料，内侧是安装超声波检测装置关键元件的一体化发射天线和反射接收头超声波信号的装置，内侧金属板是保护超声波检测器的最后保障层。

优选的是高分子隔热材料采用的是气凝胶毡。

本发明主要以长度方向检测带钢的跑偏，带面材料的超声波纠偏检测装置及防热内衬结构的冷却套具有超声波发生器产生的超声波经过发射天线朝带钢检测的长度方向进行发射超声波，并有超声波检测接收端检测反射的超声波；信号处理电路接收超声波的信息后，计算出左右两个超声波反射值的实际量，计算求出两侧实际值与基准值进行对比计算，得出差值计算出跑偏量，向纠偏驱动装置发出纠偏信号，驱动装置对纠偏辊进行偏转，在偏转过程中时时检测超声波的实际值与基准值进行对比计算，对输出的纠偏信号逐渐修正，直到跑偏量在纠偏波动的范围内后停止对纠偏信号的输出，停止纠偏装置的驱动。

本发明的有益效果：（1）在左右两个超声波发射天线的照射范围内，采用一体化的发射天线和接收天线的集合，在左右两个超声波发射天线的照射范围采用隔板阻挡防止超声波反射信号的相互干扰。

（2）左右两个超声波发射天线的照射范围均为直角三角形，呈沿长方形的对角连线以45度角分割而成，中间经过隔板的阻挡降低互相反射的超声波影响实际测量值的准确性。左右两个超声波发射天线的照射范围均为直角三角形，直角三角形面积测量反射值，采用了最小锐角作为中间的反射面，90度直角面作为边部反射面，在不跑偏的情况下，带钢遮挡在中间，留出的反射面积最大，带钢跑偏后更加能够检测出两侧的反射检测值的偏差，以便及时发送准确的纠偏信号于纠偏驱动装置。

（3）左右两个超声波发射天线的照射范围均为直角三角形在组合后呈长方形形状，在安装和冷却安装更加方便，结构紧凑，便于设备的小型化和总体设备重量以及大幅降低外形尺寸的减小，同时降低空间内反射超声波带来的噪声，能够在小型化的外形尺寸下半封闭冷却套和防屏蔽措施的实施。

（4）呈三角形形状的发射天线及反射接收超声波的对面设计具有超声波吸收材料制成的超声波吸收板，在狭窄空间使用时尽最大可能的降低误反射超声波，影响接收端的超声波误差量，提高检测装置的测量精度，减少设备频繁动作引起的设备损耗，消除和降低异常反射波对实际检测信号的干扰。

（5）超声波吸收板采用吸波材料制成，具有耐热性能的材料制成，使超声波的散射降低到最低，提高效率，提高带面材料的超声波纠偏检测装置在恶劣环境中的适应能力，大幅降低超声波在吸波板上的波形，提高反射信号的反射效果。改变逸散在带钢意外区域的散射波的反射，规避正常返回的反射波在吸波材料上的反射角度和反射效率。

（6）冷却套采用中间使用高分子材料制成的气凝胶毡，气凝胶毡的周围采用耐高温钢板，提高气凝胶中间起到隔热的作用，大幅度的隔热降低了冷却气源的流量使用。

附图说明

图1是超声波纠偏检测装置示意图；

图2是超声波发射和接收与带钢及超声波吸收板的示意图；

图3是防热内衬结构的冷却套；

图4是左一体化发射天线接收头超声波信号的发射和接收示意图；

图5是右一体化发射天线接收头超声波信号的发射和接收示意图；

图6是带面材料的超声波纠偏检测装置防热内衬结构的冷却套断面示意图；

图7是带面材料的超声波纠偏检测装置的整体检测和反馈示意图；

符号说明：101超声波检测器、102A左超声波发射天线、102A1左发射信号处理器、102A2左发射信号放大器、102B左反射信号接收头、102B1左反射信号整形、102B2左反射信号放大器、102C右超声波发射天线、102C1右发射信号处理器、102C2右发射信号放大器、102D右反射信号接收头、102D1右反射信号整形、102D2右反射信号放大器、102T超声波挡板、102L超声波左发射腔、102R超声波右发射腔、103L左超声波高压模块、103R右超声波高压模块、104L左超声波脉冲信号处理器、104R右超声波脉冲信号处理器、105L左超声波发生器控制电路、105R右超声波发生器控制电路、106放大比较处理器、201带钢、301超声波吸收板、401耐高温护板、402外侧金属板、403高分子隔热材料、404内侧金属板、405保护冷却气、406高温环境热气流、501温度检测传感器、601动作输出①、701动作输出②、801计算模块。

具体实施方式

结合图1超声波纠偏检测装置示意图。沿长度方向的带钢201经过带面材料的超声波纠偏检测装置超声波检测器101，超声波纠偏检测装置的左超声波脉冲脉冲信号处理器104L和右超声波脉冲信号处理器104R组成超声波的反射检测，检测带钢左右跑偏量，左超声波脉冲信号处理器104L与左超声波发生器控制电路105L相连接，检测出的跑偏量经过信号处理成电信号后反馈至放大比较处理器106。右超声波脉冲信号处理器104R与右超声波发生器控制电路105R相连接，检测出的跑偏量经过信号处理成电信号后反馈至放大比较处理器106。

超声波装置发出的超声波测量带钢板面的三角形信号区检测信号后，计算出实际带钢偏移量，三角形信号区检测信号覆盖带钢边部，靠进带钢边部逸散的超声波信号经过带钢照射到超声波吸收板301上后，防止带钢照射区域以外的超声波信号干扰实际的测量信号的准确性。

图2是超声波发射和接收与带钢及超声波吸收板的示意图，超声波检测器101经过信号处理后对带钢201照射后的反射波的测量，左超声波高压模块103L与左超声波脉冲脉冲信号处理器104L相连接，左超声波高压模块103L给超声波发生装置提供高压输出，供给左超声波发射天线102A，左超声波脉冲信号处理器104L接收超声波电信号后噪声抑制和信号过滤后反馈信号，送至左超声波发生器控制电路105L，超声波检测器101与左超声波发生器控制电路105L相连接，左超声波发生器控制电路105L与放大比较处理器106连接，左超声波发生器控制电路105L把信号处理后反馈至放大比较处理器106。右超声波高压模块103R与右超声波脉冲信号处理器104R相连接，右超声波高压模块103R给超声波发生装置提供高压输出，供给右超声波发射天线102C，右超声波脉冲信号处理器104R接收超声波电信号后噪声抑制和信号过滤后反馈信号，送至右超声波发生器控制电路105R，超声波检测器101与右超声波发生器控制电路105R相连接，右超声波发生器控制电路105R与放大比较处理器106连接，右超声波发生器控制电路105R信号处理后反馈至放大比较处理器106。

超声波检测器101发射的超声波测量带钢的实际面积得到的反馈信号作为判断依据，反射信号逸散至带钢***的超声波信号被超声波吸收板301吸收和消散，使得超声波反射接收模块接收不到带钢意外的其他超声波反射信号。

图3是带面材料的超声波纠偏检测装置的防热内衬结构的冷却套的结构，超声波检测器101的发射和接收头安装在一起，分别为左右两侧的超声波检测装置，图3中由超声波挡板102T作出左发射和反射检测的三角形区域，使用超声波挡板102T作为分界点，形成左右两侧信号的隔离，降低相互干扰，超声波左发射腔102L和超声波右发射腔102R两个工作腔，超声波挡板102T是共用阻挡挡板，超声波左发射腔102L和超声波右发射腔102R两个工作腔是安装在一个整体保护罩内，降低超声波检测装置的尺寸和安装，方便连接冷却源。图6是带面材料的超声波纠偏检测装置防热内衬结构的冷却套示意图，耐高温护板401是由外侧金属板402作为最外边的保护结构钢板，中间填充材料是高分子隔热材料403，内侧是安装超声波检测装置关键元件的一体化发射天线和反射接收头超声波信号的装置，内侧金属板404是保护超声波检测器101的最后保障层。

图4是左一体化发射天线接收头超声波信号的发射和接收示意图，左超声波脉冲信号处理器104L中包含左超声波发射天线102A，发射的超声波信号照射带钢后反射的超声波信号由左反射信号接收头102B接收，经过信号处理后由左超声波脉冲信号处理器104L反馈。逸散的超声波信号绕过带钢201向带钢201后方发射，带钢201后方的超声波吸收板301吸收多余的超声波，提高超声波反射对测量值的准确性，降低无用的反射信号被反射信号接收头102B接收。左超声波发射天线102A与左反射信号接收头102B安装在一个保护罩内部，作为发射和接收的一体化装置。

图5是右一体化发射天线接收头超声波信号的发射和接收示意图，右超声波脉冲信号处理器104R中包含右超声波发射天线102C，发射的超声波信号照射带钢后反射的超声波信号由右反射信号接收头102D接收，经过信号处理后由右超声波脉冲信号处理器104R反馈。逸散的超声波信号绕过带钢201向带钢201后方发射，带钢201后方的超声波吸收板301吸收多余的超声波，提高超声波反射对测量值的准确性，降低无用的反射信号被反射信号接收头102D接收。右超声波发射天线102C与右反射信号接收头102D安装在一个保护罩内部，作为发射和接收的一体化装置。

保护冷却气405是冷却内侧金属板404的冷却气源，进一步的降低热量，保护超声波检测器101，高温环境热气流406是在正常工作环境中受到现场环境温度影响的热气流，高温环境热气流406直接作用于外侧金属板402的表面，外侧金属板402受到空气对流传热后温度升高，向高分子隔热材料403传递导热。高分子隔热材料403采用气凝胶毡作为阻挡温度的主要阻挡层，可以阻挡超过1000摄氏度的高温，耐热性能极佳，有效的降低热量传导至内侧金属板404上，达到冷却套的冷却目的。

保护冷却气405在工作场合温度不高的场所可以使用压缩空气作为冷却介质，在工作场所环境温度较好的场所可使用氮气作为冷却介质，两种冷却气体均可以先进行水冷换热降低温度后作为冷却介质效果更好。

图7是带面材料的超声波纠偏检测装置的整体检测和反馈示意图，超声波检测器101是由左右两个超声波检测和接收的一体化检测器组成，左超声波高压模块103L连接左超声波脉冲信号处理器104L，左超声波脉冲信号处理器104L包含超声波发射天线所需的超声波（以下简称超声波发射组）和带钢201反射后的反射信号接收头（以下简称超声波反射检测组）组成的检测反馈信号处理模块。

左超声波发射组由左超声波高压模块103L提供的超声波基准信号发送至左超声波脉冲信号处理器104L，左超声波脉冲信号处理器104L分别处理超声波发射组和超声波反射检测组。

左超声波发射组是左超声波发射天线102A与左发射信号处理器102A1相连，左发射信号处理器102A1与左发射信号放大器102A2相连组成，左超声波高压模块103L发送的处理信号送至左发射信号放大器102A2，左发射信号放大器102A2放大控制信号后送至左发射信号处理器102A1做最终信号，由左超声波发射天线102A发射检测超声波照射至带钢201表面形成受限的三角形检测区域。

左超声波反射检测组是左反射信号接收头102B与左反射信号整形102B1相连，左反射信号整形102B1与左反射信号放大器102B2相连，左反射信号放大器102B2与左超声波高压模块103L相连，

左反射信号接收头102B检测完成的超声波反射信号转换成电信号后送至左反射信号整形102B1对信号进行整形，将无用的其他信号进行隔离和滤波，降低反射信号的干扰，再由左反射信号放大器102B2放大检测信号反馈至左超声波高压模块103L处理。

右超声波发射组由右超声波高压模块103R提供的超声波基准信号发送至右超声波脉冲信号处理器104R，右超声波脉冲信号处理器104R分别处理超声波发射组和超声波反射检测组。

右超声波发射组是右超声波发射天线102C与右发射信号处理器102C1相连，右发射信号处理器102C1与右发射信号放大器102C2相连组成，右超声波高压模块103R发送的处理信号送至右发射信号放大器102C2，右发射信号放大器102C2放大控制信号后送至右发射信号处理器102C1做最终信号，由右超声波发射天线102C发射检测超声波照射至带钢201表面形成受限的三角形检测区域。

右超声波反射检测组是右反射信号接收头102D与右反射信号整形102D1相连，右反射信号整形102D1与右反射信号放大器102D2相连，右反射信号放大器102D2与右超声波高压模块103R相连，

右反射信号接收头102D检测完成的超声波反射信号转换成电信号后送至右反射信号整形102D1对信号进行整形，将无用的其他信号进行隔离和滤波，降低反射信号的干扰，再由右反射信号放大器102D2放大检测信号反馈至右超声波高压模块103R处理。

超声波检测器101与左超声波发生器控制电路105L和右超声波发生器控制电路105R相连接，左超声波发生器控制电路105L和右超声波发生器控制电路105R分别与放大比较处理器106连接，检测信号反馈至放大比较处理器106。

图7中放大比较处理器106与计算模块801相连接，计算模块801与温度检测传感器501、动作输出①601、动作输出②701相连接，计算模块801是整个超声波检测和输出的中央指令控制模块，收到放大比较处理器106的数据进行分析和距离的换算，检测左右两侧超声波变化的趋势和实际基准值的比较判断，输出具有执行元件的反馈终端的动作输出①601和动作输出②701进行控制实际的纠偏设备，可以是液压缸、气缸或电动缸等类型的驱动设备控制纠偏辊的动作，计算模块801与放大比较处理器106形成实际上的闭环控制模式，时时检测和控制纠偏量，使跑偏量维持在正常的接受范围。