轧制力传感器校准及注意事项简析

摘 要：对轧制力传感器的种类、其应用领域及其校准过程进行简要介绍，并阐述几个校准过程中需要注意的事项。

关键词：计量校准；轧制力传感器；计量性能

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.07.012

轧制力传感器，常见的有两种，一种是加拿大KELK公司生产的电阻应变式轧制力传感器，一种是瑞典ABB公司生产的磁弹性式轧制力传感器，主要应用于钢铁冶金行业。钢铁厂轧钢的过程是轧钢机通过辊轮连续不断地对钢板施加压力，进而将钢材轧制成符合工艺要求的钢板。为了保证施加在辊轮两端的力值一致，满足实时显示轧机轧制力大小及准确有效地控制轧机，通常在辊轮轴承箱下面的两端安装轧制力传感器来测量轧机辊轮两端的力。

轧制力传感器一般安装于轧机下辊轮轴承箱下面，由于轧机的轧制力大都比较大，从7.5MN至60MN都有，使用较多的一般为20MN左右的，工作环境比较恶劣，这些都在一定程度上影响着轧制力传感器的使用寿命及测量精度，再加上不同程度的过载，更使得轧制力传感器在使用一定周期后需要拆下修复并校准后才能重新使用。

1 轧制力传感器主要的计量性能要求

轧制力传感器的计量性能通常参照1级力传感器的计量技术指标，重复性为：1.0%FS；直线度为：±1.0%FS；滞后为：±1.0%FS。在实际校准过程中发现，修复状态较为理想的轧制力传感器的重复性一般都在0.10%FS以内，直线度及滞后两者均能达到0.60%FS左右，更多的情况是直线度小滞后大或直线度大滞后小。

2 轧制力传感器校准环境要求

通常要求校准时，实验室环境温度要满足：（20±5）℃，相对湿度不大于80%，此外，校准轧制力传感器过程中，环境温度的变化不得超过1℃/h。

校准时，周围应无影响轧制力传感器校准结果的振动、冲击、电磁场等干扰。

一般要求校准时使用的力标准机等级要不得低于0.1级，由于轧制力传感器的过载的特殊性，而力标准机的满量程力值最好要超过被检的轧制力传感器设计力值的120%。

3 轧制力传感器校准过程

（1）轧制力传感器在校准前，应提前在标准环境下放置一定时间，通常为8h以上，保证其温度与满足校准条件的温度相一致。

（2）校准前，将轧制力传感器置于力标准机上，与激励电源、显示仪表等连接，将轧制力传感器调整到工作状态，通电预热三十分钟以上。

（3）对轧制力传感器进行预负荷，力值保持时间30s以上，而后力值卸载至零，等待30s以上以便传感器回零，往返预加载3次以上。

（4）轧制力传感器的校准点一般要求做到均匀分布，不少于5个校准点，常用的校准点有额定负荷的10%、20%、40%、60%、80%、100%。

（5）逐级加载至满负荷，再逐级卸载至领负荷，到达设定的每级校准点后，标准机力值保持一定时候，待轧制力传感器力值稳定后，从显示仪表上读取相应的数据值并记录。通常标准机力值保持时间为30s，具体视实际情况而定。传感器进回程力值校准至少三次以上。

4 轧制力传感器校准时的注意事项

（1）由于轧制力传感器过载能力强，且针对返修后再校准的特殊性，不论是电阻式应变式轧制力传感器还是磁弹性式轧制力传感器，一般按照设计载荷的120%对其进行预负荷，超载预负荷还可以将帮助轧制力传感器更快地达到工作状态下的实际零点。

（2）电阻式应变式轧制力传感器满量程灵敏度输出值一般在（1.5～2.0）mV/V范围内，若预加载过程中发现满量程灵敏度输出值低于1.5mV/V，基本可以初步认为该传感器弹性体过载严重至性能受损，修复的可能性比较小，这一点也可以从该传感器的直线度及滞后通常也是远超1.0%FS的性能指标要求、重复性也不好的校准结果中得出。

（3）磁弹性式轧制力传感器在预负荷阶段可以根据力值显示仪表示值，调整其控制电路中的输出电阻值，可以實现对输出力值大小的调整，甚至可以根据客户要求的指定力值点进行调整，保证该力值点实现显示值与标准值误差基本为零。

需要注意的是，力值调整不是一次调整到位的，需要分步经过几次调整实现的。力值调整的步骤大致如下：

1）超载预负荷结束后，将力值显示仪表清零，再直接加载至轧制传感器的满量程负荷力值，此时，对电路阻值进行大致调整，将显示力值调整至标准力值附近，再将标准机力值卸载至零，观察被检轧制力传感器的零点值。

2）记录下该轧制力传感器的零点值后清除零点力值，控制力标准机逐级加载力值至满量程，记录加载过程中各级的传感器力值仪表的显示值，结合传感器零点值及各校准点示值，分析确定电阻阻值调整方向及大小，进行第二次电路阻值调整，阻值调整后，还是需要将力值卸载至零点。

3）在记录传感器零点示值后清零，控制力标准机再次逐级加载至满量程，验证阻值调整方案是否正确。

4）如果达到预期结果，则可以开始正式的校准测量过程，如果与预期结果还存在一定出入，则重复3.2电阻调整的步骤再次进行调整，直至符合要求。

（4）由于磁弹性式轧制力传感器结构的特殊性，传感器侧面固定螺栓的锁紧扭力值能较大程度上对传感器的线性产生影响，通常要求磁弹性式测力传感器在修复完成后，用定值扭力扳手将各螺栓按标准扭力值将其锁止。

（5）校准完成后，按照不同类别的轧制力传感器，测量相关参数，如电阻式应变式轧制力传感器，还需测量其输入电阻、输出电阻、各电桥桥臂的阻值等；而磁弹性式测轧制力传感器则需要测量其输出电阻，通常情况下，轧制力传感器还要进行绝缘电阻测量，检查其是否符合要求。

作者简介：林志伟（1987-），男，福建福州人，助理工程师，研究方向：计量检测校准。