CN102027354A - 测量钢带材清洁度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于测量连续运动的金属片材或带材的表面清洁度的线内且自动的方法，其特征在于以下步骤：将辐射束或颗粒束或甚至火化集中于运动中的带材表面上，对传送功率和焦直径进行选择以便获得对于产生等离子体或热点足够的功率密度，所述等离子体或热点以被周边氧化环包围的中央区域的形式局部地蚀刻金属；通过光学影像采集装置和通过图像处理对涵盖所述氧化的环且任选涵盖所述中央区域的区域特性进行分析；由此推导表面清洁度的目标值指数。

Description

测量钢带材清洁度的方法
技术领域
本发明涉及用于测量钢片材或带材的表面清洁度的在线方法。
本发明的背景技术与现有技术
在钢片材的制造期间，冷轧方法在片材表面基本产生了两类杂质：第一，表面碳，其来自于轧制油的降解，以及第二，来自与用于轧制的柱体的相互反应的铁细粉(fine)。
该表面污染是有问题的，因为其需要更频繁地清洁柱体，且酸洗浴液更快地被污染。这显然带来了附加成本。还必须将不洁片材进行较长时间的退火，这也是花费较多的。最后，在后续电镀或镀覆步骤中，这些沉积量的粘结缺陷具有对成品的耐腐蚀性不利的后果。
为了评价表面清洁度，存在两种不同的方法，可将其分为两组：
-实验室方法，其是精确的，但是“离线的”。这些方法基于X射线荧光、原子吸收、质谱法等。它们通常需要长时间且对于实施是昂贵的；
-在线控制法，其通常是快速但较不精确的。其中，
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胶带试验”(或Tesa试验)是最好的已知方法。该方法在于将一些粘结剂(下文称为
Figure BPA00001255247800012
胶带”)以尽可能可再现的方式施加于片材上，然后将其去除并粘附于白纸上。然后测量由
Figure BPA00001255247800013
胶带”反射的光的百分数，所述
Figure BPA00001255247800014
胶带带有从片材去除的颗粒。这要么通过与标准进行对比，要么使用特定设备进行。
然而，该后者方法依赖于操作者，且特别依赖于将
Figure BPA00001255247800015
胶带施加于片材上的方式(施加速度、压力、去除速度等)。这导致了结果的显著分散，这可在反射率测量上达到大于20％。
最近，开发了半自动方法。该方法允许将
Figure BPA00001255247800016
胶带自动地施加于可处于运动中的片材上，然后测量反射率百分数，这也是自动进行的。然而，仍存在操作者，且结果的分散显然是仅仅较低的。此外，测量的不连续性质仍成为主要缺陷(参见INNSITEC Lasertechnologies GmbH公司的CoilScooter-TG装置-www.innsites.com)。
最近，研究了一种基于红外辐射的吸收的完全自动的方法。据所知，其仍处于开发中，且在任何情形中，并非广泛展开的(参见KrauthP.J.，“de la propretédes surfacesd’acier”，La Revuede Méttallurgie-CTT，2002年7月)。
发明目的
本发明旨在提供用于测量钢带材表面清洁度的在线且连续的方法，其允许克服现有技术的缺陷。
本发明更特别地旨在提供可靠的、可再现的和完全自动的方法。
本发明的主要特征元素
本发明涉及用于测量连续运动的金属片材或带材的表面清洁度的在线且自动的方法，其中：
-将辐射束或颗粒束或甚至火花集中于运动中的带材表面上，对传送功率和焦直径进行选择以便获得对于产生等离子体或热点足够的功率密度，所述等离子体或热点以被周边氧化环包围的中央区域的形式局部地蚀刻金属；
-通过光学影像采集装置和通过图像处理对涵盖所述氧化的环且任选地涵盖所述中央区域的区域的特性进行分析；
-由此推导表面清洁度的目标值指数。
本发明的优选实施方案还公开了以下组合特征中的一个或多个：
-所述束是激光束或电子束；
-光学影像采集装置是在紫外、可见和/或红外区中工作(active)的照相机；
-图像处理包括氧化环的宽度和/或其着色强度的分析；
-将获得的颜色图像转换成灰度，且确定它们的校正柱状图；
-在图像处理中调节亮度，使得可以分别与相应于清洁标准片材和不洁标准片材的柱状图平均值相当；
-对于每个待检验的片材，对涵盖被周边氧化环所包围的中央区域的区域进行限定，计算相应于该区域的柱状图的平均值或中值，对于大于由清洁片材和不洁片材的校准所预定值的平均值或中值而言，片材的清洁度被认为是令人满意的；
-金属带材或片材是由钢制备的；
-金属带材或片材的运动速度大于0.5m/s。
附图简要说明
图1显示了在根据本发明的方法将颜色图像转换为灰度并校正柱状图后，在清洁片材上的六个激光坑的视图。
图2显示了在根据本发明的方法将颜色图像转换为灰度并校正柱状图后，在不洁片材上的六个激光坑的视图。
在图3中，阴影线区域表示用于限定局部柱状图的区域，其平均值允许量化清洁度水平(清洁片材)。
在图4中，阴影线区域表示用于限定局部柱状图的区域，其平均值允许量化清洁度水平(不洁片材)。
图5是清洁片材的起始照片。
图6是不洁片材的起始照片。
本发明的优选实施方案的描述
本发明中提出的装置属于全自动测量装置的类别。可将其置于工业生产线上且在无操作者干预的情况下工作。
下面描述该装置的原理。
将激光束(优选为脉冲的)集中于运动中的片材的表面上。选择激光功率和焦直径使得在片材上获得的功率密度足以在片材表面上产生等离子体。
在这些条件下，注意到包围等离子体区域的氧化环的形成。该环具有取决于表面清洁度的宽度和褐色。
通过使用照相机或任何其它等效装置分析氧化区域的特性，可推导出与操作者主观性无关的表面清洁度的指标值。
图像的处理在于分析受影响区域的宽度和/或其着色的强度。
施用方法的实施例
在下面实施例中，使用的激光源是包括在由LSA-LaserAnalytical System&Automation GmbH，Aachen公司的TeleLis，LIBS激光仪器中的激光源。
在待测量的片材表面下，将具有300mJ能量的激光束集中为150mm，该源的位置距离该片材4米。该片材以约0.6m/s的线性速率移动。激光以具有20Hz的交替频率的“双脉冲”模式工作。
随着每个脉冲，产生等离子体，且在片材表面上产生微坑。其深度取决于激光的能量。在坑附近，或多或少的暗褐色区域出现了：令人惊讶地，已注意到其颜色强度和其宽度取决于片材的表面清洁度。
作为例子，图1和2显示了分别对于清洁片材和对于不洁片材获得的一些坑的图像。将这些具有相似放大率的图像从颜色照片转换成灰度，且对亮度进行适调，使得两个照片具有其柱状图的相仿平均值。在所示实施例中，该值为129。
因此应注意，对于不洁片材，暗环在每个坑周围清晰可见，中央位置是黑色的，而其对于清洁片材其几乎不出现。
在这两种情形中，如果在坑(图3和4中的阴影线区域)周围划界为良好限定的区域，然后使用这些区域的柱状图的平均值，则对于不洁片材获得了100的值，而对于清洁片材获得了120的值。
如果使用中值(分别为88和131)，则该差别甚至更显著。作为对比，使用的确定表面清洁度的传统反射率测量分别产生了约58％和38％的值。应注意，片材越不洁，反射率百分数越降低，而局部柱状图的平均值升高。
基于柱状图的这些标准仅是基于自动图像分析来量化片材光洁度的一种可能性。本领域技术人员所知的更精密的处理将允许甚至更深的辨别。实际上，对于清洁片材而言，环的弱着色对于肉眼是可见的，而上述施用的基本灰度转化使其完全消失，因而降低了该方法的辨别力。
为信息目的，图5和6显示了起始颜色的照片。
本发明的优势
该方法具有完全自动的优势，且因此不依赖于操作者的技巧和判断。
其还可在运动中的片材上工作，用于连续监测。
最后，其仅需要可用于工业生产线上的简单而坚固的材料，离开足够距离以避免在事故的情形中损坏。

Claims (9)

1.用于测量连续运动的金属片材或带材的表面清洁度的在线且自动的方法，其中：
-将辐射束或颗粒束或甚至火花集中于运动中的带材表面上，对传送功率和焦直径进行选择以便获得对于产生等离子体或热点足够的功率密度，所述等离子体或热点以被周边氧化环包围的中央区域的形式局部地蚀刻金属；
-通过光学影像采集装置和通过图像处理对涵盖所述氧化的环且任选地涵盖所述中央区域的区域的特性进行分析；
-由此推导表面清洁度的目标值指数。
2.权利要求1的方法，其中所述束是激光束或电子束。
3.权利要求1的方法，其中光学影像采集装置是在紫外、可见和/或红外区中工作的照相机。
4.权利要求1的方法，其中图像处理包括氧化环的宽度和/或其着色强度的分析。
5.权利要求1的方法，其中将获得的颜色图像转换成灰度，且确定它们的校正柱状图。
6.权利要求5的方法，其中在图像处理中调节亮度，使得可以与分别相应于清洁标准片材和不洁标准片材的柱状图平均值相当。
7.权利要求6的方法，其中对于每个待检验的片材，对涵盖被周边氧化环所包围的所述中央区域的区域进行限定，计算相应于该区域的柱状图的平均值或中值，对于大于由清洁片材和不洁片材的校准所预定值的平均值或中值而言，片材的清洁度被认为是令人满意的。
8.上述权利要求中任一项的方法，其中金属带材或片材是由钢制备的。
9.上述权利要求中任一项的方法，其中金属带材或片材的运动速度大于0.5m/s。
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