第八章-板形检测概要

第八章板形检测 一 概述板带材平直度的简称 一般是指浪形 瓢曲或旁弯的有无及存在程度 如果板带各横截面的中性线不位于同一水平面内 就出现了不平直的缺陷 称为板形缺陷 或称平直度 常见的板形缺陷有浪形 瓢曲和旁弯 又称侧弯 镰刀弯 板形又可分为视在板形与潜在板形两类 第九章板形检测 所谓视在板形 就是指在轧后状态眼辨别的板形 它出现在热带钢轧机上 而潜在板形是轧制时看不出的板形缺陷 而在后部加工工序中一旦张力被解除 板形缺陷才显露出来 例如 有时从轧机轧出的板形并无浪瓢 但一经纵剪后 即出现旁弯或者浪皱 于是便称这种轧后板材具有潜在板形缺陷 第九章板形检测 随着科学技术的发展 其他各工业部门对宽带钢的需求量越来越多 对宽带钢质量的越高 尤其是用户对汽车板 镀锡板 硅钢板等冷轧薄板的平直度都提出了很高的要求 如果带钢平直度不良 出现浪形 翘曲 局部凸起等缺陷 将严重影响其他各工业部门制成产品的寿命和质量 如电气工业对硅钢板的平直度要求就很高 如果制造变压器的硅钢上存在着板形缺陷 第九章板形检测 将使变压器的损耗增加 容易发热 对进一步增加电源功率造成困难 汽车工业中如果钢板上存在板形缺陷 则无法在自动焊接机上进行自动焊接 供冷轧的热轧带如果存在浪形 凹凸 楔形等板形缺陷 一方面给带钢头尾焊接造成困难 轧制时容易断带 另一方面也会给冷轧时纠正板形缺陷增加难度 甚至会直接影响冷轧带钢的产品质量 镰刀弯和 S 形带钢 还将 第九章板形检测 给后部的卷取 穿带 剪切 退火 平整 矫直等操作带来困难 板形严重不良会导致勒辊 轧卡 断带 撕裂等事故的出现 甚至可能损坏轧机 有关技术标准规定 对于所有板带产品来说 都不允许有明显的板形缺陷 这就要求在轧制生产过程中 必须对带钢进行板形控制 而为了实现板形的控制 必须首先解决板形的可靠检测问题 第九章板形检测 二 传统板形检测方法静态 取 定长度和 定宽度的钢板放在平台上或悬挂在一垂直平面旁边并自然下垂 如果钢板与平台或垂直平面处处贴紧 则此钢板平直度良好 如果用直角尺测量或用肉眼能观察到钢板局部不贴合 离开平台或垂直平面的最大距离超过标准值 则此钢板存在板形缺陷 用这种方法可对板带钢最终产品的静态平直度进行检查 但它无法检查轧制过程中的动态平直度 第九章板形检测 当轧机的轧制速度较低 轧件在没有张力或只有小张力的条件下 用目测的方法尚勉强可以在轧制的进程中对板形作粗略的估计 有时轧钢工人为了掌握板形情况 冒着危险用手去压或者用一根小棒敲击机架之间绷紧的带钢 根据各部分的松紧程度来判断板形的好坏 第九章板形检测 但是随着带材张力 轧制速度的增加 以及轧机本身的封闭性的加强 这些方法已根本不能满足要求 需要用特殊的板形检测仪表才能检查带钢在运动过程中存在的板形缺陷 三 热轧带钢 钢板检测方法1 棒状光源法其基本原理如图 图光学板形仪 a 平直 b 中浪 c 边浪 第九章板形检测 其方法是利用电视摄像机摄取棒状强光源在板面上的影像 并使之显示于电视显像屏上 在带钢一侧竖立一辉度达2200K的棒状荧光灯 它发出一束强光直射在带钢表面上 经带钢反射后由安装在带钢另一侧的摄像机摄取 当带钢的板形缺陷不同时 在摄像中会形成不同的像 第九章板形检测 如果带钢是平直的 则带钢反射后形成的虚像为一水平线 如图 a 如果带钢上出现浪形 则带钢反射后的虚像在与浪形对应的位置上将产生向上或同下的弯曲 如图 带钢波浪愈严重 则虚像的弯曲部分偏离直线位置愈大 其偏移量与带钢板形缺陷成正比 第九章板形检测 与这种板形仪配套的有板形自动闭环控制系统 该系统先对电视显像屏上的图像信息作适当处理 然后与事先设定的板形相比较 用由此得出的偏差信号经过放大后控制液压弯辊装置 达到控制板形的目的 2 激光三角测量法 第九章板形检测 该法是以悬挂在带钢上部的氦 氖激光器为激光源 激光束直射在带钢上 并以其侧后方的摄像器件摄取带钢上光点的像 利用三角测量的原理测量带钢表面的实际高度 该高度与带钢出现的波浪的大小直接相关 由于激光穿透能力强 很适和笼罩着大量蒸汽的热带钢轧机上使用 图三角法测量高度的基本原理 第九章板形检测 三角法量带钢高度的基本原理如图所示 摄像机轴线为AA 相对于固定的辊道基准面来说 这两轴线的位置是固定的 带钢上A点反射形成的像是A 当带钢出现板形A点移动到B点时 反射形成的像是B 这两种情况恰好对应于带钢由位置1移动到位置2 在接收器上可以测出像移动的距离A B 然后根据就可以求出波浪高度的变化AB 第九章板形检测 如图所示为我国某厂使用的比利时冶金研究所研制的光学式热轧板形检测装置示意图 该装置在带钢上方宽度方向上等距离排放两组共10个激光源 分别由两个摄像器件摄取它们光点 将这l0个光点的高度经过处理后就可得到板形的形状 图激光热轧板形检测装置 第九章板形检测 三 冷轧带钢板形检测仪冷轧一般是在大张力下进行的 在大张力轧制的条件下 由于导致产生板形缺陷的不均匀延伸将使轧制张力沿板宽方向的分布发生改变 故人们据此发明了两种板形仪 一种是非接触式的磁力板形仪 另一种是接触式 张力辊式 的板形仪 1多段接触辊式板形测量仪 第九章板形检测 多段接触辊式板形测量仪是比较常用的一种 如图为我国某厂使用的由瑞典ASEA公司和加拿大ALCAN公司协作研制成功的多段接触辊式板形测量仪结构示意图 它安装在未架轧机出口侧 其测量装置由测量辊 滑环 敏感元件 电子线路和显示单元等组成 其中测量辊又由36个 一般为25 40个 活动的圆环组成 每个圆环称为一个测量段 第九章板形检测 在测量辊的每个圆环中都装有4个互相错位90 的压磁式测力传感器 压头 利用压磁式压头的磁弹性效应可以测量出每个环上所受的径向压力 图多段接触辊式板形测量仪示意图l一支持辊 2一工作辊 3一带钢 4一测量辊 5一滑环 6 光电装置 7一电子设备 8一显示装置 第九章板形检测 带钢宽向延伸不均将反映为宽向张力分布不均 张力小的地方容易起浪和折叠 在轧制过程中 带钢与测量辊相接触 由于带钢是张紧的 因而在测量辊上产生径向压力 当测量辊转动 压磁式测力传感器与带钢接触时 产生激磁并输出相应的电压信号 该电压信号直接反映了压力的大小 第九章板形检测 由于在一定条件下 带钢作用在传感器上的压力与带钢张力有一定的关系 测出了压力可以计算张力 因此该电压信号的大小也间接反映了带钢在测量辊上产生的张力的大小 张力信号传送给在操作台上的带钢应力分布监视器 它以直方分布图的形式显示出每个单独的测量段上的应力偏差值 这样操作人员可以知道正在轧制带钢的实际板形情况 同时也传给板形控制计算机 以便进行板形闭环控制 第九章板形检测 2非接触式的磁力极形仪金属本身具有磁弹性效应 即在外力作用下 金属的磁性能 导磁率 剩磁 矫顽力等 将要发生变化 冷轧带钢生产时 若带钢存在板形缺陷 则沿带钢宽度方向上应力分布不均匀 这就必然导致各点的导磁率 剩磁和矫顽力不相同 并且与张力大小存在着一定的线性关系 第九章板形检测 于是就可以通过测量导磁率 剩磁和矫顽力来测量带钢上的张力分布 如图示就是安装在英国钢铁公司奥伯厂的由英国BISRA研制的导磁率式冷轧板形检测装置结构示意图 图导磁率式冷轧板形检测装置结构示意图1一带钢 2一线圈 每臂一个 3一叠片铁心 第九章板形检测 导磁率式板形检测装置的每个探头由励磁头和检测头两部分组成 分别分布在带钢的上 下部 每个磁头又由互相垂直的两个U形磁铁组成 一个U形