第八章 板形检测

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。 三角法量带钢高度的基本原理如图所示。 摄像机轴线为AA′ AA′， 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。 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′ A′， 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′ B′。 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 这两种情况恰好对应于带钢由位置1移动到 位置2 位置2。在接收器上可以测出像移动的距离 A′B′， A′B′，然后根据就可以求出波浪高度的 变化AB AB。 变化AB。
第九章 板形检测
• 该法是以悬挂在带钢上部的氦－氖激光器 该法是以悬挂在带钢上部的氦－ 为激光源，激光束直射在带钢上， 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， 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。 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， 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。 罩着大量蒸汽的热带钢轧机上使用。
第九章 板形检测
• 由于在一定条件下，带钢作用在传感器上 由于在一定条件下， 的压力与带钢张力有一定的关系， 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 张力， 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。 力的大小。 • 张力信号传送给在操作台上的带钢应力分 张力信号传送给在操作台上的带钢应力分 布监视器， 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， 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， 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。 便进行板形闭环控制。
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 静态： 定长度和—定宽度的钢板放在 定长度和 平台上或悬挂在一垂直平面旁边并自然下 如果钢板与平台或垂直平面处处贴紧， 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； 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， 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， 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。 则此钢板存在板形缺陷。用这种方法可对 静态平直度进行检查， 板带钢最终产品的静态平直度进行检查 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。 但它无法检查轧制过程中的动态平直度。
第八章 板形检测
一、概述 的简称， 指浪形、 • 板带材平直度的简称，一般是指浪形、瓢 板带材平直度的简称 一般是指浪形 曲或旁弯的有无及存在程度。 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， 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， 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、 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）。 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。 板形又可分为视在板形与潜在板形两类。 视在板形与潜在板形两类
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， 10个激光源 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 l0个光点的高度 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。 经过处理后就可得到板形的形状。
第九章 板形检测
• 但是随着带材张力、轧制速度的增加，以 但是随着带材张力、轧制速度的增加， 随着带材张力 及轧机本身的封闭性的加强， 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， 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。 板形缺陷。 热轧带钢、 三、热轧带钢、钢板检测方法 1、棒状光源法 • 其基本原理如图。 其基本原理如图。
第九章 板形检测
• 给后部的卷取、穿带、剪切、退火、平整、 给后部的卷取、穿带、剪切、退火、平整、 矫直等操作带来困难。 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， 致勒辊、轧卡、断带、撕裂等事故的出现， 甚至可能损坏轧机。 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 有关技术标准规定， 都不允许有明显的板形缺陷， 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， 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， 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。 可靠检测问题 先解决板形的可靠检测问题。
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 在测量辊的每个圆环中都装有4 90°的压磁式测力传感器（压头）， ），利用 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。 环上所受的径向压力。
图 多段接触辊式板形测量仪示意图 一支持辊； 一工作辊； 一带钢； 一测量辊； 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 滑环； 光电装置； 一电子设备；
第九章 板形检测
• 将使变压器的损耗增加，容易发热，对进 将使变压器的损耗增加，容易发热 发热， 一步增加电源功率造成困难。 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， 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 自动焊接。 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， 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， 一方面给带钢头尾焊接造成困难，轧制时 断带； 容易断带 容易断带；另一方面也会给冷轧时纠正板 形缺陷增加难度， 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“ 形带钢 形带钢， 钢的产品质量；镰刀弯和“S”形带钢，还 将
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 如图为我国某厂使用的由瑞典ASEA ASEA公 种，如图为我国某厂使用的由瑞典ASEA公 司和加拿大ALCAN ALCAN公司协作研制成功的多段 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。 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、 在未架轧机出口侧，其测量装置由测量辊、 滑环、敏感元件、 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 36个 一般为25 25～ 组成。其中测量辊又由36个（一般为25～ 40个 活动的圆环组成， 40个）活动的圆环组成，每个圆环称为一 个测量段。 个测量段。
第九章 板形检测
• 所谓视在板形，就是指在轧后状态眼辨别 所谓视在板形 视在板形， 的板形，它出现在热带钢轧机上； 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 是轧制时看不出的板形缺陷， 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， 部加工工序中一旦张力被解除，板形缺陷 才显露出来。例如， 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， 形并无浪瓢，但一经纵剪后，即出现旁弯 或者浪皱， 或者浪皱，于是便称这种轧后板材具有潜 在板形缺陷。 在板形缺陷。
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 与这种板形仪配套的有板形自动闭环控制 系统。 系统。该系统先对电视显像屏上的图像信 息作适当处理， 息作适当处理，然后与事先设定的板形相 比较， 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。 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
• 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 起浪和折叠。 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， 轧制过程中，带钢与测量辊相接触，由于 带钢是张紧的， 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， 压力。当测量辊转动，压磁式测力传感器 与带钢接触时， 与带钢接触时，产生激磁并输出相应的电 压信号， 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
• 当轧机的轧制速度较低，轧件在没有张力 当轧机的轧制速度较低， 或只有小张力的条件下， 目测的方法尚 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， 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 手去压或者用一根小棒敲击机 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， 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； 度来判断板形的好坏；
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 冷轧一般是在大张力下进行的。 轧制的条件下， 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， 布发生改变，故人们据此发明了两种板形 一种是非接触式的磁力板形仪， 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。 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
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第九章 板形检测
• 随着科学技术的发展，其他各工业部门对 随着科学技术的发展， 宽带钢的需求量越来越多， 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、 汽车板、 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 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、 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， 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。 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， 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， 果制造变压器的硅钢上存在着板形缺陷，
图 光学板形仪 平直； 中浪；（ ；（c （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， 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 2200K的棒 屏上。在带钢一侧竖立一辉度达2200K的棒 状荧光灯， 状荧光灯，它发出一束强光直射在带钢表 面上， 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， 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。 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 如果带钢是平直的， 虚像为一水平线，如图（ ）；如果带钢上 虚像为一水平线，如图（a）；如果带钢上 出现浪形， 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， 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， 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， 分偏离直线位置愈大，其偏移量与带钢板 形缺陷成正比。 形缺陷成正比。
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 金属本身具有磁弹性效应， 金属的磁性能（导磁率、剩磁、 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， 力等）将要发生变化。冷轧带钢生产时， 若带钢存在板形缺陷， 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， 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， 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。 力大小存在着一定的线性关系。