CN105196178A - 非晶、纳米晶制带用冷却辊辊面粗糙度控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非晶、纳米晶制带用冷却辊辊面粗糙度控制装置及方法，其通过在线采集冷却辊的辊面粗糙度值，再通过控制机将采集的粗糙度值进行分段，按段对采集的粗糙度数据进行统计处理，得到每段的粗糙度统计值；将粗糙度统计值与粗糙度目标控制范围进行比较，从而判断是否需要磨辊。通过该控制装置和方法，能够使得辊面粗糙度进行有效采集和控制，从而使得辊面粗糙度得到精确、自动控制，始终处于粗糙度目标控制范围内。

Description

非晶、纳米晶制带用冷却辊辊面粗糙度控制装置及方法

技术领域

本发明涉及辊面粗糙度控制技术，更具体地说，涉及一种非晶、纳米晶制带用冷却辊辊面粗糙度控制装置及方法。

背景技术

众所周知，非晶、纳米晶带材是一种新型材料，与传统钢铁材料相比不仅生产流程短，而且性能更加优异。传统钢铁材料如硅钢，生产流程包括炼钢、热轧、冷轧、脱碳退火、高温退火等十余道工序，工艺长、能耗高，而非晶、纳米晶带材采用单辊平面流铸法(planarflowcasting)进行生产，即将融化后的钢水，通过特制喷嘴浇注到高速旋转的冷却辊上，钢水瞬间快冷成厚度20-40μm的带材，后续不需要进一步热轧、冷轧，直接可进行使用，生产流程大大缩短。具体生产流程如图1所示，通过熔炼包1熔化好钢水，经过喷嘴2流到高速旋转的冷却辊3上，形成非晶、纳米晶带材5，其中4为修磨辊，6为操作人员工作位。非晶、纳米晶带材由于经历了快速凝固，内部原子呈现无序排列，具有优异的软磁性能，相对于传统硅钢而言，铁损可降低80-90％，因而广泛的应用于配电变压器等领域。近年来，非晶、纳米晶合金应用于电机铁芯方面，也有将非晶合金材料用在电机上，实现了电机的高频化运行，显著提升了电机的效率、转矩密度和功率密度，大幅度减少了铜铁用量。

为了能够形成非晶、纳米晶带材，工艺要求冷却辊转速需要达到20-40m/s以保证带材能快速冷却，形成非晶态的原子无序结构。为提高冷却效果，冷却辊通常采用导热性良好的铜合金材料，因此，冷却辊表面硬度相对较软，同时承受高温钢水的快速冲刷，随制带过程的进行，钢水对冷却辊表面浸蚀，磨损，导致辊面粗糙度会逐渐增加，这一方面导致冷却辊吸热能力降低，得不到非晶、纳米晶结构的材料，另一方面直接导致制备出的带材表面粗糙度增加，恶化带材性能及表面质量，同时增加了带材在冷却辊面剥离的难度，容易导致缠辊现象的发生，最终导致生产事故。因此，在生产过程中，必须控制冷却辊面在一定的粗糙度范围内。

为保持辊面粗糙度，一种是靠人工进行辊面在线打磨，如图1所示，操作人员站在旋转的冷却辊3前面，即操作人员工作位6，用金相砂纸进行辊面打磨，钢液的熔滴很容易甩到操作人员的身上造成烫伤，这不仅增加了人身危险，同时辊面粗糙度靠手工打磨也难以受控。另一种是在冷却辊3后面配备有自动冷却辊磨光装置，通过修磨辊4，不定时进行投入，可有效改善带材粗糙度，但是，由于投入的时间和修磨时间全部靠经验确定，难以完全实现对辊面粗糙度的控制。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺点，本发明的目的是提供一种非晶、纳米晶制带用冷却辊辊面粗糙度控制装置及方法，能够便于对冷却辊辊面粗糙度进行控制。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，一种非晶、纳米晶制带用冷却辊辊面粗糙度控制装置，包括：

粗糙度在线测量装置，包括光源发射装置和带显微镜的高速摄像机，光源发射装置发射光源，经冷却辊辊面反射，由高速摄像机接收并拍摄辊面图像；

辊面修磨装置，包括修磨辊，用以对冷却辊辊面进行修磨；

控制机，接收拍摄的辊面图像，对辊面图像进行处理并转换为对应的粗糙度值，进而进行分段得到粗糙度统计值，并与输入的粗糙度目标控制范围进行比较，若粗糙度统计值不在粗糙度目标控制范围内，则控制修磨辊进行冷却辊辊面的修磨；若粗糙度统计值符合粗糙度目标控制范围，则控制修磨辊不修磨或停止磨辊。

所述的修磨辊后配置有吸尘装置，所述的粗糙度在线测量装置前配置有吹扫装置。

另一方面，一种非晶、纳米晶制带用冷却辊辊面粗糙度控制方法，采用粗糙度控制装置进行控制，包括以下步骤：

A.在线采集冷却辊的粗糙度值；

B.通过控制机将采集的粗糙度值进行分段，按段对采集的粗糙度数据进行统计处理，得到每段的粗糙度统计值；

C.根据生产控制要求，输入相应的粗糙度目标控制范围；

D.根据步骤B和C，判断粗糙度统计值是否满足粗糙度目标控制范围，若粗糙度统计值不在粗糙度目标控制范围，则控制修磨辊进行冷却辊辊面的修磨；若粗糙度统计值符合粗糙度目标控制范围，则控制修磨辊不修磨或停止磨辊。

所述的步骤A中包括以下步骤：

A1.通过高速摄像机在线采集冷却辊的辊面图像；

A2.将采集的图像经传输至控制机；

A3.通过控制机对辊面图像进行处理并转换为对应的粗糙度值。

在步骤B中，所述的分段是按冷却辊周长或相应时间周期进行分段，每一个段内含有多个粗糙度值；按段对采集的粗糙度值进行统计处理是将每段内的粗糙度值取平均值。

在上述技术方案中，本发明的非晶、纳米晶制带用冷却辊辊面粗糙度控制装置及方法，通过在线采集冷却辊的辊面粗糙度值，再通过控制机将采集的粗糙度值进行分段，按段对采集的粗糙度数据进行统计处理，得到每段的粗糙度统计值；将粗糙度统计值与粗糙度目标控制范围进行比较，从而判断是否需要磨辊。通过该控制装置和方法，能够使得辊面粗糙度进行有效采集和控制，从而使得辊面粗糙度得到精确、自动控制，始终处于粗糙度目标控制范围内。

附图说明

图1是现有技术的冷却辊辊面人工在线打磨的示意图；

图2是本发明的辊面粗糙度控制装置的结构示意图；

图3是本发明的辊面粗糙度控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

请结合图2所示，本发明的非晶、纳米晶制带用冷却辊辊面粗糙度控制装置主要包括粗糙度在线测量装置、辊面修磨装置和控制机。其中，粗糙度在线测量装置采用光切法原理进行测量，其包括光源发射装置7和带显微镜的高速摄像机9，光源发射装置7发射光源，经冷却辊3辊面反射，由高速摄像机9接收并拍摄辊面图像；辊面修磨装置包括修磨辊11，用以对冷却辊3辊面进行修磨；控制机10，接收拍摄的辊面图像，对辊面图像进行处理并转换为对应的粗糙度值，进而进行分段得到粗糙度统计值，并与输入的粗糙度目标控制范围进行比较，并根据比较结果向修磨辊11发出控制指令：若粗糙度统计值不在粗糙度目标控制范围内，则控制修磨辊进行冷却辊辊面的修磨；若粗糙度统计值符合粗糙度目标控制范围，则控制修磨辊不修磨或停止磨辊。为提高粗糙度检测效果，在修磨辊后还配置有吸尘装置12，在粗糙度在线测量装置前还配置有吹扫装置13，通过吸尘和吹扫，使得粗糙度在线测量精度更高。

请结合图3所示，本发明的非晶、纳米晶制带用冷却辊辊面粗糙度控制方法是采用上述辊面粗糙度控制装置实现的，其主要步骤包括：

A.在线采集冷却辊的粗糙度值(即图中的粗糙度数据)；

B.通过控制机将采集的粗糙度值进行分段，按段对采集的粗糙度数据进行统计处理，得到每段的粗糙度统计值；

C.根据生产控制要求，输入相应的粗糙度目标控制范围；

D.根据步骤B和C，判断粗糙度统计值是否满足粗糙度目标控制范围，若粗糙度统计值不在粗糙度目标控制范围，则控制修磨辊进行冷却辊辊面的修磨；若粗糙度统计值符合粗糙度目标控制范围，则控制修磨辊不修磨或停止磨辊。

在上述步骤A中，具体包括以下步骤：

A1.通过高速摄像机在线采集冷却辊的辊面图像；

A2.将采集的图像经传输至控制机；

A3.通过控制机对辊面图像进行处理并转换为对应的粗糙度值。

在步骤B中，所述的分段是按冷却辊周长或相应时间周期进行分段，每一个段内含有多个粗糙度值；按段对采集的粗糙度值进行统计处理是将每段内的粗糙度值取平均值。

实施例一

设定制带过程中辊面粗糙度目标范围为小于等于0.7μm。制带过程中，高速摄像机采集冷却辊的辊面图像，采集的图像经图像采集卡传输至控制机，并由控制机将图像转换为对应粗糙度，得到一系列粗糙度值。对得到的粗糙度值按3.768米(辊周长)分段统计，得到0.4、0.5、0.4……0.5μm等粗糙度统计值，比较结果为：在粗糙度目标范围小于等于0.7μm内，则控制修磨辊不进行辊面修磨。

实施例二

设定制带过程中辊面粗糙度目标范围为小于等于0.6μm。制带过程中，高速摄像机采集冷却辊的辊面图像，采集的图像经图像采集卡传输至控制机，并由控制机将图像转换为对应粗糙度，得到一系列粗糙度值。对得到的粗糙度按5米(辊周长)分段统计，得到0.4、0.5、0.6……0.7μm等粗糙度统计值，其粗糙度统计值为0.7μm(平均值)，不在粗糙度目标范围小于等于0.6μm内，则控制修磨辊开始进行辊面修磨。修磨过程中，高速摄像机仍不断采集冷却辊的辊面图像，并继续获得到一系列粗糙度值，对得到的粗糙度按5米(辊周长)分段统计，得到0.7、0.7、0.7、0.7……0.6μm等粗糙度统计值，其粗糙度统计值为0.6μm，已在粗糙度目标范围小于等于0.6μm内，则控制修磨辊停止辊面修磨。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (5)

1.一种非晶、纳米晶制带用冷却辊辊面粗糙度控制装置，其特征在于，包括：

粗糙度在线测量装置，包括光源发射装置和带显微镜的高速摄像机，光源发射装置发射光源，经冷却辊辊面反射，由高速摄像机接收并拍摄辊面图像；

辊面修磨装置，包括修磨辊，用以对冷却辊辊面进行修磨；

控制机，接收拍摄的辊面图像，对辊面图像进行处理并转换为对应的粗糙度值，进而进行分段得到粗糙度统计值，并与输入的粗糙度目标控制范围进行比较，若粗糙度统计值不在粗糙度目标控制范围内，则控制修磨辊进行冷却辊辊面的修磨；若粗糙度统计值符合粗糙度目标控制范围，则控制修磨辊不修磨或停止磨辊。

2.如权利要求1所述的非晶、纳米晶制带用冷却辊辊面粗糙度控制装置，其特征在于：

所述的修磨辊后配置有吸尘装置，所述的粗糙度在线测量装置前配置有吹扫装置。

3.一种非晶、纳米晶制带用冷却辊辊面粗糙度控制方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的粗糙度控制装置进行控制，包括以下步骤：

A.在线采集冷却辊的粗糙度值；

B.通过控制机将采集的粗糙度值进行分段，按段对采集的粗糙度数据进行统计处理，得到每段的粗糙度统计值；

C.根据生产控制要求，输入相应的粗糙度目标控制范围；

D.根据步骤B和C，判断粗糙度统计值是否满足粗糙度目标控制范围，若粗糙度统计值不在粗糙度目标控制范围，则控制修磨辊进行冷却辊辊面的修磨；若粗糙度统计值符合粗糙度目标控制范围，则控制修磨辊不修磨或停止磨辊。

4.如权利要求3所述的非晶、纳米晶制带用冷却辊辊面粗糙度控制方法，其特征在于：

所述的步骤A中包括以下步骤：

A1.通过高速摄像机在线采集冷却辊的辊面图像；

A2.将采集的图像经传输至控制机；

A3.通过控制机对辊面图像进行处理并转换为对应的粗糙度值。

5.如权利要求3所述的非晶、纳米晶制带用冷却辊辊面粗糙度控制方法，其特征在于：

在步骤B中，所述的分段是按冷却辊周长或相应时间周期进行分段，每一个段内含有多个粗糙度值；按段对采集的粗糙度值进行统计处理是将每段内的粗糙度值取平均值。