轧制测试技术

013-2014-1学期材料成型测试技术课程（考查）

一、简述题

1.简述电阻应变片的黏贴工艺步骤

答：1）应变片的检查与选择首先要对采用的应变片进行外观检查，观察应变片的敏感栅是否整齐、均匀，是否有锈斑以及短路和折弯等现象。其次要对选用的应变片的阻值进行测量，阻值选取合适将对传感器的平衡调整带来方便。

2）试件的表面处理为了获得良好的黏合强度，必须对试件表面进行处理，清除试件表面杂质、油污及疏松层等。一般处理方法可采用砂纸打磨，较好的处理方法是采用无油喷砂法，这样不但能得到比抛光更大的表面积，而且可以获得质量均匀的效果。为了表面的清洁，可用化学清洗剂如氯化碳、丙酮、甲苯等进行反复清洗，也可采用超声波清洗。值得注意的是，为避免氧化，应变片的粘贴尽快进行。如果不立刻贴片，可涂上一层凡士林暂作保护。

3）底层处理为了保证应变片能牢固地贴在试件上，并具有足够的绝缘电阻，改善胶结性能，可在粘贴位置涂上一层底胶。

4）贴片将应变片底面用清洁剂清洗干净，然后在试件表面和应变片底面各涂上一层薄而均匀的黏合剂。待稍干后，将应变片对准划线位置迅速贴上，然后盖一层玻璃纸，用手指或胶辊加压，挤出气泡和多余的胶水，保证胶层尽可能薄而均匀。

5）固化黏合剂的固化是否完全，直接影响到胶的物理机械性能。关键是要掌握好温度、时间和循环周期。无论是自然干燥还是加热固化都要严格按照工艺规范进行。为了防止强度降低、绝缘破坏及电化腐蚀，在固化后的应变片上应涂上防潮保护层，防潮层一般可采用稀释的黏合剂。

6）粘贴质量检查首先是从外观上检查粘贴位置是否正确，黏合层是否有气泡、漏粘，破损等。然后是测量应变片敏感栅是否有断路或短路现象以及测量敏感栅的绝缘电阻。

7）引线焊接与组桥连线检查合格后既可焊接引出导线，引线应适当加以固定。应变片之间通过粗细合适的漆包线连接组成桥路、连接长度应尽量一致，且不宜过长。

2.电桥的和差（加减）特性

答：1）相邻桥臂的电阻有大小相等、符号一致的变化，或相对桥臂的电阻有大小相等、符号相反的变化，不影响电桥的输出。

2）相邻桥臂的电阻有大小相等、符号相反的变化，或相对桥臂的电阻有大小相等、符号一致的变化，则电桥的输出加倍，即电桥的灵敏度提高为原来的两倍。

3）若相邻桥臂的电阻有大小相等、符号相反的变化，而相对桥臂的电阻有大小相等、符号相同的变化，则电桥的输出将增加三倍，即电桥的灵敏度提高为原来的四倍。

3.简述热电偶温度计的测温原理、测温范围及应用条件

答：1）测温原理：利用热电效应，将两根不同导体焊接在一起而构成热电偶，其工作端（冷端，温度T ）插入被测介质中，自由端（冷端，温度T 0）测温时可用导线连接测量仪器。当T≠T 0时，在回路中将产生热电势，热电势与热电偶材质及两端温度有关，而与导体长度直径无关。若T O 不变，则热电势随温度T 而变化。

2）测温范围：铂铑-铂材料：0—1600℃，其他材料：-200—1100℃

应用条件：可直接测量、控制和调节各种生产过程中0—1800℃温度范围内液体、蒸气和气体等介质及固体表面的温度。

3）应用条件：适用于炼钢炉、炼焦炉等高温地区，也可测量液态氢、液态氮等低温物体。

4.简述应力测量法的工作原理

答：通过测量机架立柱的拉伸应变测量轧制压力。对于闭口牌坊，牌坊立柱同时承受拉应力P σ和弯曲应力N σ，其中最大应力在内表面max =+P N σσσ，最小应力在外表面min =P N σσσ-，中性面max min 0.5()P σσσ=+。故一扇牌坊受到拉力12P P A σ=，式中A 为牌坊一根立柱的横截面积，若四根立柱受力相同，则总轧制力124P P P A σ==。或由杠杆原理得1/()2/()P P Pl l a Al l a σ=-=-,式中l 为压下螺丝的中心距，a 为P 的作用点到所测牌坊压下螺丝的距离。

二、综述题

1.轧钢生产中温度测量技术及新进展。

答：轧钢生产中温度测量技术：轧制生产中，温度是重要的检测项目，对各种温度计的要求量大面广。目前使用的温度传感器主要是热电偶和辐射温度计。全辐射高温计、硅光电池比色高温计、光电管色高温计电、红外辐射高温计等飞接触式测温仪已实用化，主要用于开坯、粗轧机出口、精轧机入口和出口、卷取机入口等处的温度测量。

热电偶温度计是热电偶与现实仪表或控制盒调节仪表相配套，构成热电偶温度计，可以直接测量、控制和调节各种生产过程中0~1800℃温度范围内的液体、气体、蒸汽等介质及固体表面的温度。具有精度高、测温范围广、便于远距离和多点测量等优点，是接触式温度计中应用最普遍的仪器。热电偶温度计的原理是两种不同材料的金属焊接在一起，当参考端和测量端有温差时，就会产生热电势，根据该热电势与温度的单值关系就可以测量温度。热电阻是根据材料的电阻和温度的关系来进行测量的，输出信号大，准确度比较高，稳定性好，但元件结构一般比较大，动态响应较差，不适宜测量体积狭小和温度瞬变区域。其中铂热电阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。热敏电阻工作原理是基于半导体的电阻值随温度变化而变化的特性，电阻与温度关系呈指数关系，是一种电阻值随温度呈指数变化的半导体热敏感元件。

辐射温度计时依据热辐射原理来检测温度。常用的热辐射温度计有光学高温计、光电比色高温计、红外温度计和光导纤维温度计等。电磁辐射的传播无需任何媒介物。用辐射温度计测温，感温元件不需与被测物体接触，因而也称非接触

式温度计。正是由于感温元件不与被测物体直接接触，不存在原件被烧损、侵蚀、或磨损等问题，因而测温上限高，寿命长；感温元件不进入被测空间，不会破坏其温度分布可能减少的测量误差；还适于运动着的物体工作表面的温度测量。此外，感温元件的热惯性可以很小，输出信号可以足够大，因而测温滞后小，灵敏度高。主要缺点是测温的准确度不够高。尽管如此，由于非接触式测温的若干特点，此类测温仪表在冶金工业中应用也比较广。

轧钢生产中温度测量技术的新进展：随着科技的迅速发展，高温、超高温、低温、超低温等非常态实验及工程应用越来越多，越来越复杂，轧钢生产中工件复杂程度以及对质量、精度的更高要求也对温度测量的要求越来越高。在当现在已被普遍使用的热电现象被发现时，随着热电偶的研制成功和在冶炼过程的应用，冶金过程就从传统的经验观察方法的冶炼术变为一门科学。而当根据热辐射原理研制成功的各种红外辐射温度测量仪表的应用，则对整个从原料烧制、冶炼、铸造、轧钢等过程的工艺温度的有效控制起到极大作用，提高了钢铁产品的质量控制水平和降低了工艺能耗。同时，随着钢铁生产过程控制要求的提高，对温度测量提出更高要求，如冶炼过程控制模型的发展，提出的铁水温度连续测量和钢水连续测温的课题，促进测量技术研究人员去研究和开发更耐高温、响应更快、测量可靠的测温装置或研究新的测温方法。轧钢过程热板型控制和控轧控冷技术将温度测量要求扩展到连续多点、动态高速和低允许误差的水平，而且这些测量是在轧钢过程这样的恶劣环境下完成，因此需要开发相应的检测装置或检测技术以适应高精度的检测量要求。轧制生产中，温度是重要的检测项目，对各种温度计的要求量大面广。目前实用中的温度传感器主要是热电偶和辐射溢度计。板材轧制过程中温度控制关系到产品的尺寸精度和力学性能。采用机器视觉技术进行温度测量具有方便、快速、准确、无接触和损伤的有点。应用最广泛的为红外测温仪，红外测温系统一般由光学系统、红外探测器、信号处理器和显示输出等部分组成：光学系统汇聚其视场内目标的红外辐射能量，红外能量聚焦在红外探测器上并转变成电信号，该信号传到处理电路后通过处理计算得到物体表面温度或温度分布，实现对目标进行远距离热状态图像成像和温度测量。使用红外测温仪可以实现钢板点、线、面上的温度测量。在国内，目前有上海自动化仪表所、云南仪表厂、鞍山光学仪表厂近10家企事业单位研制生产温度检测仪表。其中，上海自动化仪表所研制的红外辐射双传感器测温装置，量程为800-1400℃，精度为1.5%，距离系数为30，具有平均值、最大和最小值、采样保持、自检工作状态指示、越限报警等功能，用于加热炉钢坯表面温度的测量。WFHZ红外辐射温度计量程为50-1500℃和200-1900℃，响应时间不大于1s，距离系数为30，具有时间、自检、报警功能。个别品种的响应时间可达30ms，距离系数为200，适用于精轧机出口、卷取前等部位的温度测量。云南仪表厂引进美国LAND公司技术现已经可以提供产品。