CN113664052A

CN113664052A - 冷轧薄带钢全长断后伸长率实时在线判定装置及方法

Info

Publication number: CN113664052A
Application number: CN202110863826.0A
Authority: CN
Inventors: 赵垒; 王平; 闵云龙; 唐成龙; 石玉; 盛宏威
Original assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Current assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date: 2021-07-29
Filing date: 2021-07-29
Publication date: 2021-11-19

Abstract

本发明提供了一种冷轧薄带钢全长断后伸长率实时在线判定装置及方法，装置包括前后布置的两根托辊，带放置在托辊上沿水平方向移动，两根托辊之间设置有电磁检测单元，电磁监测单元与控制单元相连。本发明根据带钢全长度的在线测量值是否符合带钢断后伸长率生产要求，从而对当前带钢的断后伸长率进行判定，并给出全长判定结果。实现钢板生产质量的连续检测、分类和记录，改变现有的带钢机旁拉伸测试来获取数值，数据时滞大、数据不完整等弊端。

Description

冷轧薄带钢全长断后伸长率实时在线判定装置及方法

技术领域

本发明涉及无损检测领域，具体是一种冷轧薄带钢全长断后伸长率实时在线判定装置及方法。

背景技术

冷轧带钢生产中，低碳钢因为其易加工性，是钢厂的下游用户，如汽车，家电行业的重要原材料。下游用户对带钢的基材性能各项指标要求严格。其中，冷轧薄板的力学性能指标，(包括强度和塑性)的大小和稳定性是衡量产品质量好坏的重要标准，是产品设计和选材时的主要依据。向用户提供具有准确的、合格的力学性能指标的带钢是钢厂提高其市场竞争力的前提条件之一。

断后伸长率是材料塑性的主要表征参数，其是在拉断后的试样上测取得。目前离线拉伸测试中，为了测定断后伸长率，应将试样断裂的部分仔细地配接在一起使其轴线处于同一直线上，并采取特别措施确保试样断裂部分适当接触后测量试样断后标距。计算方法如下：

式中：L₀—试样原始标距，mm；

L_u—断后试样拼接后的标距，mm。

对于冷轧低碳钢薄板而言，断后伸长率的范围为20-60％，带钢断后伸长率EL示意图如图1所示。

当前国内钢铁企业对冷轧薄带钢断后伸长率的检测主要是离线拉伸法。离线拉伸法：这是目前广泛采用的方法。即在一卷带钢的某个部位，如头、尾切样，然后送到拉伸测试机上进行拉伸测试，获取试样的断后伸长率值，由此来推断一卷带钢的断后伸长率值。这种方法的优点是简单，结果直接，且精度高。但这种方法存在如下弊端：其一，数据时滞大，对生产过程的帮助有限，在线控制更无从谈起。其二，数据不完整，仅能反应一卷带钢头、尾的值。其三，剪切浪费。机组在生产时，由于某种原因停机或者低速生产，为了维持“头、尾合格，则中间也合格”的经验判断，此时通常要切除一段“疑似不合格”的带钢。切多少没有判断标准，只能尽量多切，显然造成了浪费。其四，需要全天候有人在机旁作业，劳动强度高，人工成本高。

发明内容

本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种冷轧薄带钢全长断后伸长率实时在线判定装置及方法，通过对运行的带钢施加综合的电磁检测，完成典型钢种的断后伸长率的在线判定，实时获取冷轧薄板全长度的断后伸长率数据，实现在线质量控制，减小数据时滞，减免离线拉伸试验量，优化生产过程。

本发明提供了一种冷轧薄带钢全长断后伸长率实时在线判定装置，包括前后布置的两根托辊，带放置在托辊上沿水平方向移动，两根托辊之间设置有电磁检测单元，电磁监测单元与控制单元相连；所述的电磁检测单元包括通过探头升降装置连接的测距仪表，探头升降装置底部连接有水平位移装置；所述的控制单元包括检测传感单元控制器、探头竖直横向位移控制器和计算单元。

所述的电磁检测单元设置有机械限位装置，机械限位装置限制电磁检测单元与带钢之间保持安全距离。

所述的带钢运行速度为0-300m/min。

本发明还提供了一种冷轧薄带钢全长断后伸长率实时在线判定方法，包括以下步骤：

1)将在线测量的一组电磁参数组、带钢和传感器之间的间距实际波动值以及当前带钢厚度作为输入，通过一元线性回归统计模型，来计算得到断后伸长率，采用的一元线性回归统计模型基本形式如下：

满足条件：2≤G≤6

其中EL为材料的断后伸长率，A为常数项，X_i为所需要的电磁参数信号，C_i为相应的回归系数，A，C通过数据试验获得；

2)根据带钢全长度的在线测量值是否符合带钢断后伸长率生产要求，从而对当前带钢的断后伸长率进行判定，并给出全长判定结果，并进行统计。所述的带钢断后伸长率生产要求是指带钢断后伸长率不能超过相应的上限值，不得低于相应的下限值。

所述的统计过程中，基于钢卷米级至少有一个实时检测点，该实时检测点的断后伸长率处于基于用户合同要求的上下限范围内，则视作该实时检测值合格，记为1；若该实时检测点的断后伸长率超过基于用户合同要求的上限值或者低于基于用户合同要求的下限值，则视作该实时检测值不合格，记为0；并最终形成整卷带钢的判定结果统计报表。

本发明有益效果在于：在现场运行一个月内，相关判定结果上传延时≤10s，漏检率≤1％，在10％的相对误差精度范围内，检测点在线实时检测值合格率为90％以上。

附图说明

图1为带钢断后伸长率EL示意图。

图2为本发明的***组成。

图3为现场硬件单元中电磁检测单元在线工作位置示意图。

图4为现场硬件单元中电磁检测单元下降位置示意图。

图5为数据支撑***结构图。

图6为本发明的判定流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

本发明的***组成详见图2。完整的检测***包括在线的检测硬件***，配套的软件***，数学模型，以及相应的数据服务和支撑等。

硬件检测***如附图3所示。带钢1通常以0-300m/min的速度运行，带钢经由两根前后布置的托辊2，实现带钢的运行轨迹线稳定。托辊2之间布置有可以升降和宽向横移的电磁检测单元3。电磁检测单元3置于运行带钢下方，由控制***实现其升降和横移。硬件检测***中还包括测距仪表4，作用是实时测量电磁检测单元3与带钢1下表面的间距并发送到控制计算机中。探头升降装置5实现电磁检测单元3的上下动作，机械限位装置6保障电磁检测单元3与带钢1之间的安全距离。图3，图4分别为电磁检测单元在线和下降位置。

特别地，带钢的下表面和探头表面之间的距离7是关键参数，由于带钢运行时有抖动，以及薄带钢固有的板性的波动等外部因素影响，带钢的间距是微幅波动的，通过测距仪表4进行实时测量，其目标值为5mm，允许误差为±1mm，该参数称为Gap，作为检测数学模型的一个输入。特别要说明的是，测量间距G，当4mm≤G≤6mm时，测量有效，可以对检测结果进行修正，当G＞6mm或者G＜4mm时，***处于异常状态，检测条件不满足，检测无效。

以数字钢卷米级跟踪为载体，记录带钢每米生产过程数据、经由数字钢卷平台，获取带钢的合同信息(来自云)，并和带钢断后伸长率的实时输出结果结合，实现全长度在线判定。数字钢卷对OND项目的数据支持和服务，包括数字钢卷和L4、云、以及L1的数据通讯。数据支撑***结构图如图5所示。

本发明的判定流程如图6所示，将在线测量的一组电磁参数组、带钢和传感器之间的间距实际波动值以及当前带钢厚度作为输入，通过一元线性回归统计模型，来计算得到断后伸长率，采用的一元线性回归统计模型基本形式如下：

满足条件：2≤G≤6

在一条生产线上应用了本专利技术，应用到一卷钢种的断后伸长率全长度在线判定，技术方案参见前文。

经由数字钢卷平台获取带钢的合同信息如下表所示。

表1合同信息数据集(部分)

Group	EL_MAX	EL_MIN
			1	99.9	32

将模型用于一卷带钢的实时检测，全长方向的断后伸长率的检测值以及判定输出结果如下表所示。比之现有技术的只能剪切试样来测试，数据量和实时性均大大提升。

表2实时检测值及判定结果(部分)

本发明应用在冷轧带钢机械性能质量在线判定***中，对冷轧带钢断后伸长率等指标进行实时在线判定，实现钢板生产质量的连续检测、分类和记录，对于提高生产效率、产品质量以及产品竞争力将起到非常积极的作用。

本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种冷轧薄带钢全长断后伸长率实时在线判定装置，其特征在于：包括前后布置的两根托辊，带放置在托辊上沿水平方向移动，两根托辊之间设置有电磁检测单元，电磁监测单元与控制单元相连；所述的电磁检测单元包括通过探头升降装置连接的测距仪表，探头升降装置底部连接有水平位移装置；所述的控制单元包括检测传感单元控制器、探头竖直横向位移控制器和计算单元。

2.根据权利要求1所述的冷轧薄带钢全长断后伸长率实时在线判定装置，其特征在于：所述的电磁检测单元设置有机械限位装置，机械限位装置限制电磁检测单元与带钢之间保持安全距离。

3.根据权利要求1所述的冷轧薄带钢全长断后伸长率实时在线判定装置，其特征在于：所述的带钢运行速度为0-300m/min。

4.一种冷轧薄带钢全长断后伸长率实时在线判定方法，其特征在于包括以下步骤：

满足条件：2≤G≤6

2)根据带钢全长度的在线测量值是否符合带钢断后伸长率生产要求，从而对当前带钢的断后伸长率进行判定，并给出全长判定结果，并进行统计。

5.根据权利要求4所述的冷轧薄带钢全长断后伸长率实时在线判定方法，其特征在于：步骤2)所述的带钢断后伸长率生产要求是指带钢断后伸长率不能超过相应的上限值，不得低于相应的下限值。

6.据权利要求4所述的冷轧薄带钢全长断后伸长率实时在线判定方法，其特征在于：步骤2)所述的统计过程中，基于钢卷米级至少有一个实时检测点，该实时检测点的断后伸长率处于基于用户合同要求的上下限范围内，则视作该实时检测值合格，记为1；若该实时检测点的断后伸长率超过基于用户合同要求的上限值或者低于基于用户合同要求的下限值，则视作该实时检测值不合格，记为0；并最终形成整卷带钢的判定结果统计报表。