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帶鋼厚度檢測帶鋼寬度的測量帶鋼長度的測量帶鋼板形檢測41235輥縫的測量目錄

軋件位置檢測板材切頭形狀檢測帶鋼表面缺陷檢測型鋼生產過程中的自動檢測技術96787軋制過程在線檢測自20世紀60年代以來，隨著計算機自動控制技術的廣泛應用和整個科學技術水平的不斷提高，軋鋼生產技術進入了飛躍發展的階段。在現代化的軋鋼生產過程中，在線檢測越來越重要。它不僅關系到產品質量，也關系到技術經濟指標的提高。例如有了在線自動測厚，就能大大提高板帶生產的成品率，并為自動厚度控制提供條件。因此，在線檢測已成為重要的工藝參數測量任務。7.1帶鋼厚度檢測在板帶生產中為了保證產品質量，產品的厚度測量和控制是十分重要的。一般說，鋼板處于高速運動，并在振動，高溫，冷卻水，潤滑油和粉塵多的惡劣環境之中，但仍要求有高精度的測量和反應速度，記錄和控制的信號要易于實現生產自動化。

隨著板帶材軋制技術的發展，對板帶材厚度在線測量多用非接觸式儀表，常用的測厚儀以射線式測厚儀為主。7.1帶鋼厚度檢測射線式測厚儀是利用射線與物質相互作用時，為物質所吸收的效應來進行測量的一種儀表。其主要特點：(1)可進行連續和不接觸地測量；(2)測量精度較高；(3)反應速度較快；(4)能夠給出供顯示、記錄與控制的電信號，易于實現生產自動化。7.1.1射線式測厚儀的工作原理7.1.1射線式測厚儀的工作原理穿透式測厚儀的放射源和檢測器分別置于被測帶材的上、下方，其工作原理如圖7-1所示。圖7-1穿透式測厚儀原理圖7.1.2x射線測厚X射線測厚儀的測量方式分為單射線束和雙射線束兩種。前者是用同一X射線束進行測量和校正；后者是把X射線束一分為二，一束用來比較測量基準，一束用來被測量的物體。

雙射線束式測厚儀的工作原理如圖7-2所示。7.1.2x射線測厚圖7-2雙射線束式X射線刪厚儀原理圖1-C形架2-被測鋼板3-電離室4-X射線箱5-樣板6-X射線管7-標準鍥8-伺服電機9-偏差放大器10-伺服放大器11-偏差指示表12-厚度設定器13-調零裝置14-標準開關

射線測厚儀常用的射線源和測量范圍列于表7-2中。在測量極薄帶材時，X射線能量過高不便使用。射線則適用于0.8mm以下的鋼帶和銅帶等金屬材料。7.1.3β射線測厚射線測厚儀常用的射線源和測量范圍列于表7-3中，對于厚鋼板來說，X射線強度不夠，采用射線測量范圍較廣。射線測厚儀的特點在于能對軋制中的高溫鋼板進行非接觸連續式測量。能在惡劣條件下可靠的工作。7.1.2γ射線測厚7.2帶鋼寬度的測量軋制生產過程中，需要正確地測定鋼板寬度，以便進行產品的質量管理和板寬控制等。為了測量軋件寬度，通常是在帶鋼連軋機粗軋機組和精軋機組的末架軋機出口側安裝測寬儀。連續測定板寬的測寬儀都是非接觸式的，并依據使用的檢測介質(光、超聲波)和檢測裝置進行分類。現在在線使用的，多數是光電式的。7.2.1熱軋帶鋼板寬的測定方法光電測寬儀可以連續測定熱軋帶鋼車間高速運動的高溫帶鋼的寬度。在鋼板姿態變化較少的粗軋機組出口和精軋機組出口使用單眼式和雙眼式光電測寬儀。表7-4給出了單眼式和雙眼式光電測寬儀的特征參數。7.2.1熱軋帶鋼板寬的測定方法這種測寬儀的特點：

①由于鋼板通過下部光源作為完整的影象測定出來，故不易受鋼板的溫度變化，鋼板上鐵皮的等影響，可高精度地進行測定；

②采用微控制器，具有各種補償和自動診斷功能；

③由于采用高精度移動機構，精度非常穩定。7.2.1熱軋帶鋼板寬的測定方法圖7-3所示為光電測寬儀的原理。圖7-3光電測寬儀原理圖7.2.2冷軋帶鋼板寬的測定方法7.2.2.1冷軋伺服測寬儀冷軋伺服測寬儀用于冷軋車間，連續測定100℃以下的鋼板寬度。廣義上講，它也包含在光電測寬儀中，其主要特點是：(1)采用微控制器，擴充了各種補償功能和自診斷功能；(2)由于采用伺服方式使橫向擺動引起的誤差小。7.2.2.1冷軋伺服測寬儀圖7-4冷軋伺服式測寬儀原理圖1-光燈2-被測板3-校正片4-邊部檢測器5-讀數頭6-磁尺7-伺服放大器8-正反計數器9-微處理機7.2.2.2CCD測寬儀CCD測寬儀與光電測寬儀原理相同，但CCD直線影象檢測器用來檢測鋼板的邊部。因此與光電測寬儀相比，該檢測器的特點是不使用旋轉部分。測寬儀的進一步發展應考慮以下幾點：(1)需要具有高速響應的測寬儀；(2)需要小型測寬儀安裝在熱軋帶鋼軋機的各機架之間，測定隨時變化的寬度。(3)需要有不受水蒸氣等影響的測寬儀和進一步擴充自診斷功能的測寬儀。7.2.2.2CCD測寬儀圖7-5所示的是CCD測寬儀的原理圖。圖7-5CCD測寬儀的原理圖7.3帶鋼長度的測量板帶材長度的測量，通常可根據測量旋轉體的轉數和半徑來確定，例如摩擦輪、軋輥或導向輥，它們都是隨運動著的軋件所轉動，或者本身就是一個動力輥，其轉動造成了軋件的運動。但由于軋件和軋輥間的滑動以及軋制中輥徑經常變化，所以測量誤差較大，一般有百分之幾的偏差，因此以上這種測量方法就不能在軋機自動測量中用。對板帶材長度在線測量常用激光測長儀進行。7.3.1激光測長儀的結構和原理激光測長儀由激光器、檢測器、電子部件和顯示器等組成，其中激光器包括帶有高壓電源的激光源。由檢測器接收測量信號，然后變成脈沖送入電子部件中放大、運算，再由顯示器顯示出長度。激光測長儀可根據實際情況選用干涉法或差分多普勒法。7.3.1.1干涉法干涉法激光測長儀的原理如圖7-6所示。圖7-6干涉法工作原理圖7.3.1.2差分多普勒法差分多普勒法原理如圖7-7所示。圖7-7差分多普勒法工作原理7.3.2激光測長儀的應用在實際生產中，軋件的傳送多少帶有振動，這樣帶材上表面的運動對激光鏡頭來說就不僅漢是平移運動，它的每個點可說是作曲線運動，其曲率半徑在不斷變化，并且不可測定。根據實際測定經驗知，當從帶材邊緣處而不是從上表面測量軋件長度時，對于有振動的軋件，用干涉法較好。用差分多普勒法測量時，其測定結果與物體振動無關。激光法測量軋件長度，其優點是速度快，測量精度高，常用在生產線上的剪機和鋸機上，均得到滿意的效果。7.4帶鋼板形檢測7.4.1帶鋼板形概念7.4.1.1何謂帶鋼板形所謂板形，直觀上是指板帶的翹曲程度，其實質是指帶鋼內部殘余應力分布。衡量帶鋼板形通常包括縱向和橫向兩個方面的指標。就縱向而言，用平直度表示，俗稱浪形，即指板帶長度方向上的平坦程度；在板的橫向上，衡量板形的指標則是板帶的斷面形狀，即板寬方向上的斷面分布，包括板凸度、邊部減薄及局部高點等一系列概念。其中，板凸度是最為常用的橫向板形代表性指標。7.4.1.1何謂帶鋼板形板形就其實質而言，是指帶鋼內部的殘余應力分布。作為板形，可分為“顯性板形”和“隱性板形”。所謂“顯性板形”指的是殘余應力足夠大，帶鋼軋后用肉眼即可辨別的板形；而“隱性板形”則指帶鋼軋后殘余應力還不足以引起帶鋼的浪形，但在后續加工如縱切分條后才顯現出來。由于最終軋制是帶張力的冷軋，在軋制過程中，大的張力掩蓋了實際的板形缺陷，使得軋制的帶鋼看上去似乎平直，而一旦除去卷取張力后，帶鋼板形缺陷又重新顯露出來。因此，只有精確地檢測帶鋼內部張應力分布，才能及時通過軋機自動控制系統進行板形調整，從而保證實際板形的良好。7.4.1.1何謂帶鋼板形至于板帶產品的斷面形狀，可以描述為產品橫斷面的輪廓(圖7-8)，此輪廓通常由一系列特定位置處的厚度測量值來定義。圖7-8帶鋼橫斷面輪廓7.4.1.1何謂帶鋼板形7.4.1.1何謂帶鋼板形帶鋼斷面形狀為矩形的情況是很少的，如圖7-9所示，通常情況下有中凸和中凹兩種形式。圖7-9斷面形狀定義

(a)中凸；(b)中凹7.4.1.1何謂帶鋼板形(1)凸度。凸度定義為中心厚度???和指定的邊部厚度之差。其表示方法有兩種形式，分別為中心凸度和局部凸度：1)中心凸度或整體中心凸度CI為：

(7-5)2)局部凸度CJ為：

(7-6)7.4.1.1何謂帶鋼板形7.4.1.1何謂帶鋼板形7.4.1.1何謂帶鋼板形7.4.1.2帶鋼板形缺陷的種類

就板形控制而言，通常要考慮的是以下4種主要帶鋼板形形式(圖7-10)：(a)

(b)圖7-10帶鋼板形形式

(a)應力分布；(b)帶鋼形狀7.4.1.2帶鋼板形缺陷的種類(1)理想的板形。理想的板形指的是當帶鋼寬度方向內部應力相等時的純理論情況。(2)潛在的板形。潛在的板形即為“隱性板形”，它相當于帶鋼寬度方向內部應力不等，但帶鋼的截面模量又大得足以抵抗翹曲變形時的情況。(3)表現的板形。表現的板形即為“顯性板形”，它相當于帶鋼寬度方向內部應力不相等，同時帶鋼的截面模量不能大到足以抵抗翹曲變形時的情況，導致帶鋼的局部出現彈性翹曲。(4)雙重的板形。雙重的板形指的是帶鋼的一部分具有潛在的板形，而另一部分具有表現的板形的情況。7.4.2板形檢測技術帶鋼板形檢測儀器分為接觸式和非接觸式兩大類。作為所檢測的內容，一種是測量帶鋼平直度(纖維長度)，以檢測帶鋼的顯性板形；另一種是檢測帶鋼橫向張應力的分布，以檢測帶鋼的隱性板形。熱軋帶鋼的板形檢測儀要求在高溫、潮濕的惡劣環境中工作，且熱軋帶鋼是在無張力下運行，最常見的是如圖7-11所示，采用非接觸激光測距，直接檢測帶鋼的顯性板形即可。冷軋板形檢測目前采用最多的是瑞典ABB公司的分段接觸式板形輥。7.4.2板形檢測技術圖7-11熱軋板形檢測7.4.2.1ABB帶鋼板形檢測儀的基本原理(1)板形測量輥的結構。如圖7-12所示。圖7-12傳感器在ABB板形測量輥的分布7.4.2.1ABB帶鋼板形檢測儀的基本原理圖7-13ABB分段接觸式板形輥原理圖設出口帶鋼經分段輥后轉折的角度為，在張應力的作用下，帶鋼對輥子產生的徑向壓力為：（2）ABB信號處理電路如圖7-137.4.2.2ABB帶鋼板形測量系統ABB板形測量系統功能模塊圖7-14。圖7-14板形測量系統軟件功能模塊圖7.5輥縫的測量7.5.1概述輥縫又叫軋輥開口度，是指兩輥之間的縫隙。輥縫測量儀是用來測量軋輥開口度的絕對值。目前在帶鋼軋機上廣泛應用直接測厚和間接測厚兩種方式。直接測厚一般采用射線測厚儀進行測量，多在連軋機組頭、尾兩架上采用；而中間幾架多用間接測厚，它是通過對軋制力和輥縫的測定，通過軋機彈跳方程間接確定帶鋼在每一軋制瞬間的厚度。7.5.1概述軋機的原始輥縫值(即不進行軋制時)并不等于軋件的出口厚度。因為當軋機進行軋制時，原始輥縫值將增大(因彈跳)、其增大值取決于軋機的剛度系數K和軋制力P，所以，軋機出口處的板厚h可由無負荷時軋輥開口度S0(空載輥縫)及軋機彈跳值來確定，即

(7-18)

因此，正確設定和測量軋機的空載輥縫，對保證成品的厚度和軋機負荷的合理分配是很必要的。7.5.2SGF型輥縫測量儀工作原理SGF型輥縫測量儀由光電式角度位移脈沖轉換器、主機(測量儀表)和外顯示器三部分組成。光電式角度位移脈沖轉換器的工作原理如圖7-15所示。圖7-15光電角度位移脈沖轉換工作原理圖7-16兩個光敏管的電流波形7.5.2SGF型輥縫測量儀工作原理輥縫值的增大或減小，對應著壓下螺絲的正轉或反轉，也即對應著掃描光柵(光碼盤)的正轉或反轉。為了辨別光碼盤旋轉方向，固定光柵的二排光柵相差90o的電角，同時采用兩只光敏管。當掃描光柵順時針轉動時，光敏管l先感光，則其輸出信號在相位上超前光敏管2的輸出信號90o；反之，當逆時針轉動時，光敏管2先感光，則其輸出信號應超前光敏管1的輸出信號90o。兩個光敏管的電流波形如圖7-16所示。因此通過其感光的先后來判別光碼盤的旋轉方向，也即判別輥縫值的增大或減小。7.6軋件位置檢測在連軋生產的自動控制中，檢測金屬的存在性和通過的位置，對保證高速、連續和自動化生產是非常重要的，完成這一功能的多用熱金屬檢測器和冷金屬檢測器。(1)熱金屬檢測器(HMD)熱金屬檢測器(HMD)是通過檢測熱軋件的紅外線來檢測軋件存在或邊部位置的監測器。它是熱軋自動運行不可缺少的傳感器。圖7-17(a)是它的原理圖。7.6軋件位置檢測圖7-17軋件位置檢測原理圖(a)熱金屬檢測器(HMD)(b)射線板邊監測器(c)冷金屬檢測器(CMD)7.6軋件位置檢測(2)射線板邊監測器應用射線檢測軋件的存在或板邊的位置，是加熱爐和粗軋工序自動運行中，不可缺少的監測器之一。圖7-17(b)是它的原理圖。(3)冷金屬檢測器(CMD)冷金屬檢測器(CMD)用于冷軋的生產過程和熱軋的較后工序，它用來檢測板坯等金屬材料的存在性和通過位置。7.7板材切頭形狀檢測在熱軋帶鋼生產線的粗軋工序，板坯頭尾變成舌形或魚尾伏。為確保精軋的穿帶特性和提高成材率，帶鋼必須以最小的剪切量切頭尾。常用的方法是采用電視攝像機監視生產中的切頭形狀，確定最佳剪切位置。測定時，安裝的檢測攝像機的視野與鋼板的運動方向成直角。攝像機與鋼板移動速度同步運動，進行掃描，檢測數據并儲存到存儲裝置，則得到鋼板的形狀數據。通常運動方向的分辨率低于橫向的分辨率。圖7-18為該裝置的功能框圖。7.7板材切頭形狀檢測圖7-18形狀測定裝置框圖1-熱軋鋼板2-線形影象檢測攝象機3-錄像監視器4-微處理機7.8帶鋼表面缺陷檢測帶鋼熱軋生產中，如何盡早測出帶鋼表面的氧化鐵皮、輥印、邊裂、翹皮等缺陷，已經成為熱軋生產中的一個重要問題。由于熱軋的軋制速度快、環境惡劣以及帶鋼本身是熱輻射體，因而實現熱軋表面的在線檢測的難度非常大。使用現代化的數據處理系統，激光掃描器和CCD攝像掃描器組成一個檢測單元己不再受限制了。這種帶鋼表面檢查綜合系統提高了對缺陷檢查的能力，從而提高了缺陷分類的精度。7.8.1檢測系統通過光學模塊和電子處理模塊進行組合而構成一種簡單的邏輯裝置，從而使該系統能滿足各種用途的要求。每個單獨的模塊均對整個系統的性能起著重要的作用。檢測系統的主要部件是檢測單元和統計分析系統。檢測單元安裝在主產線上，并完成帶鋼表面實時光學檢測。對于帶鋼表面檢測系統，通常使用兩種不同的掃描系統。究竟使用激光掃描還是使用CCD攝像掃描器，須視被檢查材料的表面特征而定。但根據檢測要求，必要時，也可以將攝像掃描器和激光掃描器組合成一個檢測單元。7.8.1.1檢測單元(1)激光掃描器激光掃描器是按照連續生產的帶鋼表面檢查的要求而設計的。如圖7-20所示。圖7-20確保獲取整個帶鋼寬度方問影象的激光掃描器示意圖7.8.1.2數據處理系統數據處理系統EVl000是光學掃描器用的通用測量數據處理系統，適用于激光掃描器和CCD攝像掃描器，可同時處理來自一個或多個測量通道的數據。使用這種數據處理系統時，可以把激光掃描器與CCD攝像掃描器組合成一個檢測單元。這種靈活的數據處理系統再作合適的改進和擴充后。非常適用于處理各種問題。7.8.1.3工作站工作站是檢測系統控制中心。一個帶有彩色圖形終端、彩色打印機和行式打印機的工作站用于數據輸出。所有數據通過公用標準接口可傳輸到外部計算機或過程控制系統。數據處理軟件有各種用于帶鋼檢查的標準程序：·周期性缺陷的檢測·所有參數輸入對話·所有參數的存儲·輸出信號.........7.8.1.4外圍設備彩色監控器可顯示運行中的缺陷圖(RDM)、狀態數據、圖象元素放大、灰度圖象、系統參數、檢驗參數集以及缺陷匯總信息顯示。彩色打印機可將所有圖形以彩色形式打印出來，如圖象元素放大、灰度圖象、缺陷直方圖等。另外，還有一臺行式打印機，可將檢查報告、系統參數和檢測參數打印輸出。7.8.1.5激光掃描器與CCD攝像掃描器的組合來自激光掃描器和CCD攝像掃描器測量通道的視頻信號發送到數據處理系統EVl000進行處理。雖然激光掃描器和CCD攝像掃描器產生各自的掃描線，但在不同測量通道中產生的缺陷信號在SCT處理模塊中作相關分析，然后用先進的缺陷分類方法進行數據處理。兩種不同物理原理的掃描系統結合在一起增強了光學測定缺陷的優點。激光掃描器當然最適用于檢查細小缺陷，而CCD攝像掃描器更適合在更廣泛的波長范圍內使用各種光源以低的反差檢測大面積缺陷。7.8.2帶鋼表面缺陷的測定和先進的分類方法帶鋼表面缺陷的測定和先進的分類需要一個靈敏而且多功能的檢查和數據處理系統。勻質鋼板表面缺陷區域使掃描激光束的特性發生變化。主要作用和對應的典型性缺陷如下：(1)反射增強→壓痕、輥印(2)吸收→氧化鐵皮、軋入氧化皮(3)光束偏轉→結疤、邊浪(4)散射→劃痕、邊裂7.8.2.1從斑點事件到缺陷來自信號處理器(SPT)和信號調制模塊(SICO)經整理和數字化的視頻信號發送給點缺陷分析(PDA)，以便檢測信號點狀缺陷。當有關缺陷信號至少越過了PDA模塊編程設定的振幅門限值之時，缺陷就被檢查出來。若超過了PDA模塊中編程設定的振幅門限(mv)，缺陷信號就會在相應系統總線通道(A—F)中生成事件信號。PDA模塊的門限值可在稱之為“參數設定”的菜單中進行調整。

所有事件信息均通過系統總線傳輸到DLC/HISC(缺陷定位器／高速協同處理模塊)中。每個事件按事件數據組寫入帶有相應CWC坐標和DWC坐標的先進先出緩沖器中。先進先出存儲單元中最多可寫入4096個事件數據組。7.8.2.2缺陷評定和分類

(1)階段1事件與斑點的關系；(2)階段2斑點與缺陷的相關性；(3)階段3缺陷分類；(4)階段4缺陷分類；(5)結果。7.9型鋼生產過程中的自動檢測技術7.9.1軋件尺寸的在線檢測在線快速地檢測軋件尺寸的變化，是實現型鋼自動尺寸控制的一項必要條件，根據型鋼斷面形狀的不同，其尺寸檢測又可分為測徑、測厚、測寬、測長等幾種不同類型。7.9.1.1線棒材測徑儀(1)英國IPL公司的ORBIS測徑儀這種測徑儀由測頭、計算機信號處理裝置和顯示器3個主要部分組成。測頭的光路圖如圖7-21所示。圖7-21ORBIS測量儀1-光源2-平行光透鏡3-軋件4-物鏡5-光闌6-濾光器7-攝象機旋轉速度:100r/min7.9.1.1線棒材測徑儀(2)德國EBG公司的激