阅读说明：本技术 一种双步进梁式热处理炉用钢板跑偏检测系统及控制方法 (Steel plate deviation detection system for double-step beam type heat treatment furnace and control method ) 是由 刘永龙 鲁伟 谢爱平 周焱民 肖颖 肖鹏 唐法丁 周萍 于 2019-09-17 设计创作，主要内容包括：一种双步进梁式热处理炉用钢板跑偏检测系统及控制方法,属于加热炉技术领域,该钢板跑偏检测系统,包括加热炉、检测装置、控制器、步进梁、步进机构和液压驱动系统,检测装置设置在与钢板输送方向垂直的加热炉炉墙的外侧且设置在加热炉中心线的两侧,检测装置发出的信号波检测钢板端部的位置并将反馈信号传输给控制器,控制器接收反馈信号并控制步进梁进行前进或后退动作,本发明的有益效果是,本发明运用钢板跑偏检测系统可实时检测加热炉内的钢板运行情况,可及时对钢板横向跑偏作出反应,降低了钢板跑偏检测成本,而且即使当步进梁在运行中出现同步,通过设计的控制方法也不影响钢板的后退出炉,提高了钢板在热处理过程中的安全性。(A steel plate off-tracking detection system for a double-walking-beam heat treatment furnace and a control method belong to the technical field of heating furnaces, and comprise a heating furnace, a detection device, a controller, a walking beam, a walking mechanism and a hydraulic drive system, wherein the detection device is arranged on the outer side of a furnace wall of the heating furnace vertical to the steel plate conveying direction and arranged on two sides of the central line of the heating furnace, a signal wave sent by the detection device detects the position of the end part of the steel plate and transmits a feedback signal to the controller, and the controller receives the feedback signal and controls the walking beam to move forwards or backwards. The designed control method does not influence the backward discharging of the steel plate, and improves the safety of the steel plate in the heat treatment process.)

一种双步进梁式热处理炉用钢板跑偏检测系统及控制方法

技术领域

本发明涉及加热炉技术领域，尤其涉及一种双步进梁式热处理炉用钢板跑偏检测系统及控制方法。

背景技术

步进梁式的加热炉炉内的钢板在从入料侧到出料侧的运动过程中，由于钢板定位不准、步进梁控制不好或者机械问题会使得钢板发生跑偏，根据钢板跑偏的方向不同，可以分为横向跑偏和纵向跑偏，横向跑偏指钢板在炉内沿炉宽方向发生位移。钢板发生横向跑偏时，很可能会由于钢板的一端距离炉墙太近而剐蹭炉墙。炉墙内壁均涂有高温耐火材料，一旦炉墙被剐蹭，炉墙耐火材料损坏，炉内的保温性能将会下降，影响钢板的质量，同时炉内的钢板也处在高温状态，撞击炉墙可能造成钢板歪斜并且存在一定的安全隐患。

虽然现在的加热炉内装有摄像头，但是一般也都安装在加热炉的入口和出口的地方，仅能观察钢板入炉和出炉情况，工作人员通过摄像头仍然无法准确的获知炉内的情况。而且由于现有液压控制双活动步进梁在运行过程中，受两组液压阀分别控制，受液压供油量等因素影响，活动梁每走一个循环都会有细微误差，累计到一定时间，误差变大，双活动步进梁会出现同步现象，因此，该控制方式需要不定期复零位。在此背景下，当步进梁表面承载的钢板发生刮炉墙现象时，由于不能及时监控，而且此时若出现双活动步进梁同步现象时，双活动步进梁带动钢板既不能前进又不能后退，会使钢板报废。因此，如何及时检测到加热炉内钢板是否出现刮墙现象，并在出现挂墙现象时及时采取措施，避免钢板撞击炉墙带来的安全隐患，是目前双步进梁式加热炉迫切需要解决的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种双步进梁式热处理炉用钢板跑偏检测系统及控制方法，主要解决了钢板跑偏不能及时检测，且由于双活动步进梁在运行中容易出现同步，当钢板跑偏时不能后退出炉的问题，目的在于，通过设计一种双步进梁式热处理炉用钢板跑偏检测系统，可实时检测加热炉内的钢板运行情况，当钢板出现横向跑偏时，可及时作出反应，而且设计一种控制方法，即使当双活动步进梁在运行中出现同步，也不影响钢板的后退出炉，降低了钢板跑偏检测成本，提高了钢板在热处理过程中的安全性。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：所述双步进梁式热处理炉用钢板跑偏检测系统，包括加热炉、检测装置、控制器、步进梁、步进机构和液压驱动系统，所述检测装置设置在与钢板输送方向垂直的加热炉炉墙的外侧且设置在加热炉中心线的两侧，所述检测装置发出的信号波检测钢板端部的位置并将反馈信号传输给控制器，控制器接收反馈信号并控制液压驱动系统和步进机构带动步进梁进行前进或后退动作。

进一步地，所述检测装置设置为激光测距传感器，所述加热炉的炉墙上设置有将所述激光测距传感器的激光发射入加热炉炉体内的通孔，所述通孔与平行于钢板输送方向的加热炉的炉墙之间相隔一段距离。

进一步地，所述加热炉的炉墙上安装有固定所述检测装置的隔热支架。

进一步地，所述隔热支架包括包覆在所述检测装置外部的隔热套和隔热套外对接相连的安装架，所述安装架上设置有固定支耳并通过所述固定支耳与加热炉的炉墙固定。

进一步地，所述步进梁设置有两组，每组步进梁由独立的步进机构和液压驱动系统驱动，两组步进梁交叉设置且间隔一段时间交替完成步进动作。

一种钢板跑偏控制方法，运用所述的双步进梁式热处理炉用钢板跑偏检测系统，包括以下步骤：

1)打开检测装置使其发出的信号波射入加热炉的炉体内，从成品库输送过来的钢板在上料辊道上定位好后，装料炉门打开，在液压驱动系统和步进机构的驱动下使两组步进梁根据钢板厚度要求的不同工艺存炉时间设定的运行速度下交叉前进；

2)在钢板前进过程中，若检测装置发出的信号波触碰钢板端部，控制器接收检测装置发出的反馈信号并确定钢板跑偏，然后控制液压驱动系统和步进机构带动两组步进梁完成后退动作，使钢板从进料端移出；

3)在钢板前进过程中，若检测装置发出的信号波未触碰钢板端部，控制器接收检测装置发出的反馈信号并确定钢板未跑偏，然后控制液压驱动系统和步进机构带动两组步进梁交叉前进完成分段加热处理。

进一步地，所述步骤2)中步进梁的后退动作具体步骤包括：

1)其中一组步进梁在液压驱动系统和步进机构的驱动下，抬升设定的高度后位置固定；

2)另一组在液压驱动系统和步进机构的驱动下，步进梁按照“前进→上升→后退→下降”的矩形反向循环做步进动作，其抬升的高度大于步骤1)中一组步进梁的抬升高度，逐渐将钢板从进料端移出；

3)将步骤1)中抬升的一组步进梁在在液压驱动系统和步进机构的驱动下下降回位，排查跑偏原因并进行调试。

进一步地，所述步骤1)中的一组步进梁的抬升高度大于或等于所述步骤2)中的另一组步进梁的抬升高度的1/2。

进一步地，所述步骤1)和3)中两组步进梁交叉前进的具体步骤包括：

1)在液压驱动系统和步进机构的驱动下，按照设定的速度曲线驱动其中一组步进梁按照“抬升→前进→下降→后退”的矩形正向循环做步进动作；

2)当步骤1)中的一组步进梁完成前进动作并开始下降动作运行的同时，在液压驱动系统和步进机构的驱动下，按照设定的速度曲线驱动另一组步进梁按照“抬升→前进→下降→后退”的矩形正向循环做步进动作，与前一组步进梁的运行轨迹无缝衔接；

3)钢板在加热炉内依次经过各加热段，完成整个热处理过程，加热好的钢板到达加热炉的出料端，依次输送到冷床缓冷。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过设置的钢板跑偏检测系统可实时检测双步进梁式热处理炉内的钢板运行情况，当钢板的端部偏离设定的距离后被检测装置检测到后，检测装置将信号反馈给控制器，控制器接收信号并控制液压驱动系统和步进机构带动步进梁后退，降低了钢板跑偏检测成本，实现了自动化控制；步进梁的后退控制方法是，其中一组步进梁抬升设定的高度后固定，另外一组步进梁按照“前进→上升→后退→下降”的矩形反向循环做步进动作，其抬升高度大于另外一组步进梁的抬升高度，避免了两组步进梁交叉运行而出现的同步现象，使钢板在出现挂墙趋势时可及时作出反应，使钢板顺利后退出炉，提高了钢板在热处理过程中的安全性。

2、具体地，其中的检测装置设置为测距传感器，且该测距传感器设置有两个，分别设置在加热炉中心线两侧且与钢板输送方向垂直的加热炉炉墙上，加热炉炉墙与测距传感器相隔一段距离，测距传感器通过加热炉炉墙上的通孔射入加热炉炉体内，在钢板正常步进过程中，测距传感器检测的是到对面加热炉炉墙的距离，若钢板在输送过程中其端部触碰测距传感器的信号波时，测距传感器检测到的距离变小，则判断钢板将要出现跑偏，而在控制器内提前设定测距传感器到对面加热炉炉墙之间的距离，若小于这个距离则使控制器输出钢板跑偏控制指令，这种检测方式结构简单、检测精度高、反应灵敏，进一步提高了钢板在热处理过程中的安全性。

综上，本发明运用钢板跑偏检测系统可实时检测加热炉内的钢板运行情况，当钢板出现横向跑偏时，可及时作出反应，检测精度高，降低了钢板跑偏检测成本，而且即使当双活动步进梁在运行中出现同步，通过设计的跑偏控制方法控制钢板运行，也不影响钢板的后退出炉，提高了钢板在热处理过程中的安全性。

附图说明

下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明中双步进梁式热处理炉用钢板跑偏检测系统的结构示意图；

图2为加热炉内部的结构示意图；

上述图中的标记均为：1.加热炉，11.通孔，2.检测装置，3.控制器，4.步进梁，5.步进机构，6.液压驱动系统，7.隔热支架，71.隔热套，72.安装架，721.固定支耳。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明具体的实施方案为：如图1和图2所示，一种双步进梁式热处理炉用钢板跑偏检测系统，包括加热炉1、检测装置2、控制器3、步进梁4、步进机构5和液压驱动系统6，检测装置2设置在与钢板输送方向垂直的加热炉1炉墙的外侧且设置在加热炉1中心线的两侧，检测装置2发出的信号波检测钢板端部的位置并将反馈信号传输给控制器3，控制器3可设置成PLC控制单元，控制器3接收反馈信号并确定钢板的跑偏情况，控制液压驱动系统6和步进机构5带动步进梁4进行前进或后退动作。该钢板跑偏检测系统可实时检测双步进梁式热处理炉内的钢板运行情况，当钢板的端部偏离设定的距离后被检测装置2的信号波检测到后，检测装置2将信号反馈给控制器3，控制器3接收信号并控制液压驱动系统6和步进机构5带动步进梁4后退，降低了钢板跑偏的检测成本，检测精度高，避免了钢板跑偏出现剐蹭炉墙的现象，实现了自动化控制，降低了工人的劳动强度。

具体地，如图2所示，该检测装置2设置为激光测距传感器，加热炉1的炉墙上设置有将激光测距传感器的激光发射入加热炉1炉体内的通孔11，通孔11与平行于钢板输送方向的加热炉1的炉墙之间相隔一段距离，及时对钢板跑偏做出反应，在钢板正常步进过程中，测距传感器检测的是到对面加热炉炉墙的距离，若钢板在输送过程中其端部触碰测距传感器的信号波时，测距传感器检测到的距离变小，则判断钢板将要出现跑偏，而在控制器3内提前设定测距传感器到对面加热炉炉墙之间的距离，若小于这个距离则使控制器3输出钢板跑偏控制指令，及时对钢板跑偏进行控制。这种检测方式结构简单、检测精度高、反应灵敏，进一步提高了钢板在热处理过程中的安全性。

具体地，如图2所示，为了保护检测装置2的工作不被加热炉1内的高温环境所影响，加热炉1的炉墙上安装有固定检测装置2的隔热支架7，该隔热支架7包括包覆在检测装置2外部的隔热套71，该隔热套71可设置为隔热棉，隔热套71外对接相连有安装架72，两个安装架72上分别相对设置有固定支耳721并通过固定支耳721与加热炉1的炉墙固定。

具体地，如图2所示，步进梁4设置有两组，每组步进梁4由独立的步进机构5和液压驱动系统6驱动，两组步进梁4交叉设置且间隔一段时间交替完成步进动作。

运用上述双步进梁式热处理炉用钢板跑偏检测系统对钢板跑偏的控制方法，包括以下步骤：

1)打开检测装置2使其发出的信号波射入加热炉1的炉体内，从成品库输送过来的钢板在上料辊道上定位好后，装料炉门打开，在液压驱动系统6和步进机构5的驱动下使两组步进梁4根据钢板厚度要求的不同工艺存炉时间设定的运行速度下交叉前进，若要求的存炉时间长可设定较小的运行速度，即其具体前进步骤为，首先，在液压驱动系统6和步进机构5的驱动下，按照设定的速度曲线驱动其中一组步进梁4按照“抬升→前进→下降→后退”的矩形正向循环做步进动作；然后，当一组步进梁4完成前进动作并开始下降动作运行的同时，在液压驱动系统6和步进机构5的驱动下，按照设定的速度曲线驱动另一组步进梁4按照“抬升→前进→下降→后退”的矩形正向循环做步进动作，与前一组步进梁的运行轨迹无缝衔接；最后，钢板在加热炉1内依次经过各加热段，各加热段包括预热段、加热段和均热段，完成整个热处理过程，加热好的钢板到达加热炉1的出料端，依次输送到冷床缓冷。

2)在上述钢板前进过程中，若检测装置2发出的信号波触碰钢板端部，控制器3接收检测装置2发出的反馈信号并确定钢板跑偏，然后控制液压驱动系统6和步进机构5带动两组步进梁4完成后退动作，使钢板从进料端移出，具体控制方法为，首先，其中一组步进梁4在液压驱动系统6和步进机构5的驱动下，抬升设定的高度后位置固定；然后，另一组在液压驱动系统6和步进机构5的驱动下，步进梁4按照“前进→上升→后退→下降”的矩形反向循环做步进动作，逐渐将钢板从进料端移出，其抬升的高度上限大于另一组步进梁4的抬升高度上限的1/2，避免了由于液压驱动系统6工作时出现液压油泄露而使抬升高度达不到要求，而且保证了步进梁在上下限位平移中都不会与钢板底部发生摩擦而带歪钢板；将抬升后固定的一组步进梁4在液压驱动系统6和步进机构5的驱动下下降回位，排查跑偏原因并进行调试。

3)在上述钢板前进过程中，若检测装置2发出的信号波未触碰钢板端部，控制器3接收检测装置2发出的反馈信号并确定钢板未跑偏，然后控制液压驱动系统6和步进机构5按照步骤1)的驱动方法带动两组步进梁4交叉前进完成分段加热处理。

综上，本发明运用钢板跑偏检测系统可实时检测加热炉内的钢板运行情况，当钢板出现横向跑偏时，可及时作出反应，检测精度高，降低了钢板跑偏检测成本，而且即使当双活动步进梁在运行中出现同步，通过设计的跑偏控制方法控制钢板运行，也不影响钢板的后退出炉，提高了钢板在热处理过程中的安全性。

以上所述，只是用图解说明本发明的一些原理，本说明书并非是要将本发明局限在所示所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。