CN106269919B - 一种用于检测金属薄带轧制过程变形区温度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于检测金属薄带轧制过程变形区温度的方法，属于轧制技术领域。所述方法包括：在金属薄带试样的一面设置热电偶焊接槽；在热电偶焊接槽内固定热电偶线；制作覆盖试样，将覆盖试样的一面焊接在金属薄带试样设置热电偶焊接槽的一面，形成轧制试样，覆盖试样与热电偶线不接触；将延伸至金属薄带试样以外的热电偶线与数据记录设备电连接；将轧制试样加热到所需温度后对轧制试样进行轧制，热电偶线检测轧制过程中金属薄带试样的变形区在不同时刻对应的温度；数据记录设备对热电偶线检测到的温度值进行采集和记录。通过本发明中的方法可以准确测量金属薄带试样轧制变形区的温度。

Description

一种用于检测金属薄带轧制过程变形区温度的方法

技术领域

本发明涉及轧制技术领域，特别涉及一种用于检测金属薄带轧制过程变形区温度的方法。

背景技术

轧制是金属薄带成形的最重要方式之一，轧制变形区是金属薄带轧制过程中在两个轧辊之间进行变形的区域，金属薄带在该区域的温度会直接影响到成品的外形质量和微观组织形态，因此金属薄带在该区域的温度变化是轧制过程研究的重点。金属薄带在该区域与上下两个工作辊紧密接触，会发生热传导；且薄带本身由于发生塑性变形，也会产生变形热，因此金属薄带在该区域的温度变化非常复杂。

目前的测量金属薄带轧制变形区温度的方法有根据理论模型进行计算的方法或者通过非接触红外测温仪进行检测的方法。若使用理论模型进行计算，会出现由于理论模型本身的偏差而导致的计算精度不准确的问题；若使用非接触红外测温仪进行实测，则只能在轧机前后，即在金属薄带咬入轧机前和轧机抛出金属薄带后对金属薄带进行检测，无法检测到金属薄带在轧制过程中，位于两个轧辊之间的轧制变形区的温度，影响了对轧制变形区温度变化的研究工作。

发明内容

针对目前无法检测金属薄带轧制变形区温度的问题，本发明提供一种用于检测金属薄带轧制过程变形区温度的方法，所述方法包括：

步骤1、制备待轧制的金属薄带试样，在金属薄带试样的一面设置热电偶焊接槽，热电偶焊接槽延伸至金属薄带试样的边缘；

步骤2、在所述热电偶焊接槽内固定热电偶线，且热电偶线延伸至所述金属薄带试样以外；

步骤3、制作覆盖试样，将覆盖试样的一面焊接在金属薄带试样设置热电偶焊接槽的一面，形成轧制试样，覆盖试样与所述热电偶线不接触；

步骤4、将延伸至所述金属薄带试样以外的热电偶线与数据记录设备电连接；

步骤5、将所述轧制试样加热到所需温度后对轧制试样进行轧制，所述热电偶线检测轧制过程中金属薄带试样的变形区在不同时刻对应的温度；

步骤6、所述数据记录设备对热电偶线检测到的温度值进行采集和记录。

步骤3所述的制作覆盖试样还包括：

在覆盖试样的一面设置凹槽，将覆盖试样设有凹槽的一面焊接在所述金属薄带试样设有热电偶焊接槽的一面，凹槽的位置与所述热电偶焊接槽的位置相对。

所述金属薄带的厚度小于或等于6毫米。

所述金属薄带试样和所述覆盖试样的长度和宽度相同。

所述热电偶焊接槽为直线槽，直线槽与轧机对所述轧制试样进行轧制时的轧制方向平行。

所述数据记录设备为可编程逻辑控制器PLC，延伸至所述金属薄带试样以外的热电偶线通过热电偶输入模块与所述PLC电连接。

所述数据记录设备为温度数据记录仪。

在本发明实施例中，通过在金属薄带试样上设置热电偶焊接槽，在热电偶焊接槽内固定热电偶线，热电偶线与数据记录设备电连接，并且在金属薄带试样上焊接覆盖试样，保证热电偶线测量的金属薄带试样的温度不受到轧辊温度的影响，同时，热电偶线与覆盖试样之间存在一定距离，防止轧制过程中热电偶线测量的金属薄带试样的温度受覆盖试样变形热的影响，还可以在覆盖试样上设置凹槽，凹槽的位置与金属薄带试样的热电偶焊接槽的位置相对应，进一步保证热电偶线可以准确地检测金属薄带试样轧制变形区的温度；同时，采用数据记录设备对热电偶线检测的温度进行采集和记录，便于后续对金属薄带轧制变形区温度变化的研究工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的金属薄带试样的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的固定了热电偶线的金属薄带试样的结构示意图；

图3是本发明实施例一提供的覆盖试样的结构示意图；

图4是本发明实施例一提供的轧制试样的结构示意图；

图5是本发明实施例一提供的金属薄带轧制变形区的温度记录示意图；

图6是本发明实施例二提供的采用本发明中的方法得到的金属薄带轧制变形区的温度实际记录图。

其中，

1金属薄带试样，11热电偶焊接槽；

2热电偶线，21焊接点；

3覆盖试样；4轧制试样；5轧辊；6PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)；7计算机。

具体实施方式

实施例一

为了解决现有技术中无法对金属薄带的轧制变形区的温度进行测量的问题，本发明实施例提供了一种用于检测金属薄带轧制过程变形区温度的方法，该方法主要用于实验室检测金属薄带轧制变形区的温度，可以用于对厚度小于或等于6mm的金属薄带的轧制变形区进行测量，便于后续对金属薄带轧制变形区温度变化的研究工作，该方法包括：

步骤1、如图1所示，制备待轧制的金属薄带试样1，在金属薄带试样1的一面设置热电偶焊接槽11，热电偶焊接槽11延伸至金属薄带试样1的边缘；

如图1所示，根据实验需求剪切一块长度为L，宽度为W的金属薄带试样1，在金属薄带试样1的一面铣出热电偶焊接槽11，热电偶焊接槽11主要用于固定热电偶线；

热电偶焊接槽11的位置可根据实验的检测需要进行设计，在金属薄带试样1上需要进行温度检测的位置处设置一个热电偶焊接槽11，若需要对金属薄带试样1上的多个点进行温度检测，则可以设置多个热电偶焊接槽11。

步骤2、如图2所示，在热电偶焊接槽11内固定热电偶线2，且热电偶线2延伸至金属薄带试样1以外；

热电偶线2的外部包裹有绝缘层，端部为正极和负极的焊接点21，可以将焊接点21焊接在热电偶焊接槽11内，焊接点21可以检测焊接位置处的温度；热电偶线2延伸出金属薄带试样1以外的长度根据实验需求进行合理设置。

步骤3、如图3所示，制作覆盖试样3，如图4所示，将覆盖试样3的一面焊接在金属薄带试样1设置热电偶焊接槽11的一面，形成轧制试样4，覆盖试样3与热电偶线2不接触；

在本发明实施例中，可以将覆盖试样3放置于金属薄带试样1设置热电偶焊接槽11的一面，并通过点焊将覆盖试样3和金属薄带试样1焊接在一起，防止轧制过程中覆盖试样3与金属薄带试样1之间发生位置移动。

通过设置覆盖试样3，并且将覆盖试样3焊接在金属薄带试样1设置了热电偶焊接槽11的一面，如图5所示，可以防止轧机在轧制金属薄带试样1时热电偶线2同时与轧辊5表面接触，导致热电偶线2无法准确的测量金属薄带试样1的温度；同时，轧机轧制轧制试样4时，覆盖试样3也会发生塑性变形，产生变形热，因此在覆盖试样3与热电偶线2之间留有足够的间隙，使得整个轧制过程中，覆盖试样3与热电偶线2均不会接触，防止覆盖试样3的变形热对热电偶线2的检测结果产生影响以及防止了轧制过程中热电偶线2的损坏；

在本发明实施例中，若金属薄带试样1非常薄，例如小于或等于2mm，则此时在金属薄带上设置的热电偶焊接槽11的深度也会较小，为了防止覆盖试样3与热电偶线2接触，则可以在覆盖试样3上设置凹槽，将覆盖试样3设有凹槽的一面焊接在金属薄带试样1设有热电偶焊接槽11的一面，凹槽的位置与热电偶焊接槽11的位置相对，如此可以增加热电偶线2与覆盖试样3之间的距离，保证热电偶线2测量的温度不受覆盖试样3的变形热影响。

在本发明实施例中，覆盖试样3的长度和宽度可以与金属薄带试样1的长度和宽度相同，如此设计可以防止覆盖试样3和金属薄带试样1形成的轧制试样4表面形成台阶，避免轧机在轧制过程中表面形成有台阶的轧制试样4对轧机产生不利影响。

步骤4、将延伸至金属薄带试样1以外的热电偶线2与数据记录设备电连接；

在本发明实施例中，轧制试样4与数据记录设备之间预留的热电偶线2的长度可根据实际情况进行设计，在不影响轧制过程的情况下，保证热电偶线2可以将检测的温度数据传输给数据记录设备。

在本发明实施中，如图1所示，可以将热电偶焊接槽11设置为直线槽，为了使热电偶线2不影响轧制过程，直线槽的方向可以与轧机对轧制试样4进行轧制时的轧制方向平行，将热电偶线2布置在直线槽内。

步骤5、将轧制试样4加热到所需温度后对轧制试样4进行轧制，热电偶线2检测轧制过程中金属薄带试样1的变形区在不同时刻对应的温度；

可以将轧制试样4放入加热炉中进行加热，当热电偶线2检测出金属薄带试样1达到所需温度后，将轧制试样4取出，放入轧机中进行轧制，在轧制的过程中，热电偶线2的焊接点21会对处于轧制变形区内的焊接位置的温度进行检测。

步骤6、数据记录设备对热电偶线2检测到的温度值进行采集和记录。

在本发明实施例中，可根据实验需求合理的选择数据记录设备，如果实验对温度的采样周期要求较慢，可以将延伸至金属薄带试样1以外的热电偶线2直接连接温度数据记录仪，温度数据记录仪对热电偶线2检测的温度数据进行采集和记录。如果实验对温度的采样周期要求较快，如图5所示，可以将延伸至金属薄带试样1以外的热电偶线2通过热电偶输入模块与PLC6电连接，PLC6与计算机7电连接，当轧制试样4在轧辊5内轧制时，热电偶线2检测金属薄带试样1的轧制变形区的温度，热电偶输入模块将热电偶线2检测的温度数据转换为模拟量输入信号并传输给PLC6，PLC6实现对温度数据的采集并发送给计算机7，位于计算机7上的数据记录软件对温度数据进行记录；图5中轧制试样4上方的箭头表示轧制方向，轧辊5上的箭头表示轧辊5的旋转方向。

在本发明实施例中，由于主要是对金属薄带试样1的温度进行检测，因此，可以尽量将覆盖试样3的厚度减小，减小轧制过程中覆盖试样3对金属薄带试样1的影响。

在本发明实施例中，通过在金属薄带试样1上设置热电偶焊接槽11，在热电偶焊接槽11内固定热电偶线2，热电偶线2与数据记录设备电连接，并且在金属薄带试样1上焊接覆盖试样3，保证热电偶线2测量的金属薄带试样1的温度不受到轧辊5温度的影响，同时，热电偶线2与覆盖试样3之间存在一定距离，防止轧制过程中热电偶线2测量的金属薄带试样1的温度受覆盖试样3变形热的影响，还可以在覆盖试样3上设置凹槽，凹槽的位置与金属薄带试样1的热电偶焊接槽11的位置相对应，进一步保证热电偶线2可以准确地检测金属薄带试样1轧制变形区的温度；同时，采用数据记录设备对热电偶线2检测的温度进行采集和记录，便于后续对金属薄带轧制变形区温度变化的研究工作。

实施例二

本实施例为采用实施例一中的方法对金属薄带试样轧制变形区的温度进行检测的举例说明。

(1)在本实施例中，对430不锈钢薄带进行剪切，得到金属薄带试样1，也可以同时剪切出覆盖试样3，金属薄带试样1和覆盖试样3的尺寸如表1所示：

试样类型	厚×宽×长(mm)
		金属薄带试样1	2.45×60×100
覆盖试样3	0.5×60×100

表1：试样尺寸表

在金属薄带试样1表面沿着轧制方向铣削出热电偶焊接槽11，热电偶焊接槽11的宽度为3mm，深度为1.5mm，热电偶焊接槽11的端部可以铣削成直径为8mm，深度为1.5mm的圆槽，该圆槽的位置即为需要测量温度的位置，其中，热电偶焊接槽11的宽度、深度以及圆槽的直径可根据实际实验情况进行合理设计。在本发明实施例中，如图1所示，需要对金属薄带试样1上的两个位置进行温度的检测，因此在金属薄带试样1上铣两个相同尺寸的热电偶焊接槽11。

(2)将K型耐高温热电偶线2的焊接点21焊接在热电偶焊接槽11的圆槽内，将K型耐高温热电偶线2沿着热电偶焊接槽11布置并且将K型耐高温热电偶线2延伸至金属薄带试样1以外，延伸至金属薄带试样1以外的K型耐高温热电偶线2的长度为500mm，该尺寸可根据实际实验情况进行合理设计。

(3)将覆盖试样3放置在金属薄带试样1设有热电偶焊接槽11的一面上，将覆盖试样3和金属薄带试样1的位置对齐后，通过点焊将覆盖试样3和金属薄带试样1焊接在一起形成轧制试样4。

(4)在本实验中，对温度的采样周期要求较快，因此将延伸至金属薄带试样1以外的K型耐高温热电偶线2通过型号为6ES7331-7PF10-0AB0的热电偶输入模块与型号为SIMENSS7-300的PLC6连接，将PLC6与安装有数据采集软件的计算机7连接。

(5)将轧制试样4放置于加热炉中加热到750℃时，将轧制试样4取出，放入实验轧机中进行轧制，在轧制的过程中，热电偶线2检测金属薄带试样1的变形区在不同时刻对应的温度，其中，实验轧机的设备参数如表2所示：

轧机形式	四辊可逆轧机
		支撑辊尺寸(mm)	Φ350×300
工作辊尺寸(mm)	Φ150×400
		最大辊缝(mm)	8
最大轧制速度(m/s)	0.1
		最大轧制力(kN)	1000

表2：实验轧机设备参数表

(6)PLC6对热电偶线2检测到的温度值进行采集，并利用计算机7上的数据记录软件进行记录，轧制的实际数据如表3所示：

表3：轧制实际数据表

轧制过程中对轧制试样4的温度记录如图6所示，图6中显示出金属薄带试样1的轧制变形区上两个焊接位置即检测位置的温度变化过程，横坐标表示时间，纵坐标表示温度，Temp1表示两个检测位置中的一个检测位置，Temp2表示两个检测位置中的另一个检测位置，线条A表示Temp1对应的温度变化趋势，线条B表示Temp2对应的温度变化趋势，由图6可以看出，轧制过程开始时，轧制变形区上两个检测位置的温度均迅速下降，随后由于轧制过程中金属薄带试样1发生变形，产生变形热，因此，两个检测位置的温度都出现了回升，随后继续下降，根据图6，可以对一个检测位置的温度变化趋势进行分析，还可以对两个不同检测位置的温度变化趋势进行对比分析。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种用于检测金属薄带轧制过程变形区温度的方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1、制备待轧制的金属薄带试样，在金属薄带试样的一面设置热电偶焊接槽，热电偶焊接槽延伸至金属薄带试样的边缘；

步骤2、在所述热电偶焊接槽内固定热电偶线，且热电偶线延伸至所述金属薄带试样以外，热电偶线端部为正极和负极的焊接点，焊接点焊接在热电偶焊接槽内，焊接点能够检测焊接位置处的温度；

步骤3、制作覆盖试样，在覆盖试样的一面设置凹槽，将覆盖试样设有凹槽的一面焊接在所述金属薄带试样设有热电偶焊接槽的一面，凹槽的位置与所述热电偶焊接槽的位置相对，形成轧制试样，覆盖试样与所述热电偶线不接触；

步骤4、将延伸至所述金属薄带试样以外的热电偶线与数据记录设备电连接；

步骤5、将所述轧制试样加热到所需温度后对轧制试样进行轧制，所述热电偶线检测轧制过程中金属薄带试样的变形区在不同时刻对应的温度；

步骤6、所述数据记录设备对热电偶线检测到的温度值进行采集和记录；

所述金属薄带的厚度小于或等于6毫米，所述数据记录设备为温度数据记录仪。

2.根据权利要求1所述的用于检测金属薄带轧制过程变形区温度的方法，其特征在于，所述金属薄带试样和所述覆盖试样的长度和宽度相同。

3.根据权利要求1所述的用于检测金属薄带轧制过程变形区温度的方法，其特征在于，所述热电偶焊接槽为直线槽，直线槽与轧机对所述轧制试样进行轧制时的轧制方向平行。