CN106548845A

CN106548845A - 提高非晶带材生产产品质量的方法

Info

Publication number: CN106548845A
Application number: CN201710041792.0A
Authority: CN
Inventors: 高建飞; 张志伟; 杨阳
Original assignee: Wuxi Shunda Intelligent Automation Engineering Co Ltd
Current assignee: Wuxi Shunda Intelligent Automation Engineering Co Ltd
Priority date: 2017-01-20
Filing date: 2017-01-20
Publication date: 2017-03-29
Anticipated expiration: 2037-01-20
Also published as: CN106548845B

Abstract

本发明涉及一种提高非晶带材生产产品质量的方法，其特征是，包括以下步骤：（1）在分卷设备上运行带材的上方设置多组传感器和长度编码器；（2）在分卷设备上将带材进行分卷，得到小卷，每一小卷生成唯一标识编码；（3）分卷设备进行分卷时，带材宽度方向多点的厚度值传输至控制系统，并建立带材厚度的数据信息，并将该数据信息上传至数据库；（4）带材分卷前或分卷后取测试小样进行电磁性能测试，测试后电磁性能测试数据上传服务器的该卷带材的数据库中；（5）合卷操作时，控制系统根据数据库中的合格小卷，匹配出最佳的多个小卷进行合带作业。本发明能够实现合卷的最优化，操作方便，提高生产效率，提高非晶带材出厂成品的质量。

Description

提高非晶带材生产产品质量的方法

技术领域

本发明涉及一种提高非晶带材生产产品质量的方法，尤其是一种提高非晶带材产品叠片系数的方法，属于非晶合金材料生产的技术领域。

背景技术

非晶合金，或称为金属玻璃，它是20世纪70年代问世的一种新型技术，是利用急冷技术，将钢液一次成型为厚度为25~30微米左右的薄带。由铁硅硼得到的固体合金（薄带）是不同于冷轧硅钢材料中原子规则排列的晶体结构，正是这种合金其原子处于无规则排列的非晶体结构，使其具有狭窄的B-H回路，具有高导磁性和低损耗的特点；同时非晶合金原子排列的不规则限制了电子的自由通行导致电阻率比晶体合金高出2-3倍，这样也有利于减少涡流损耗。以非晶合金为原料制成的变压器铁心，其空载损耗与采用硅钢片的传统变压器相比，减少了75%左右，使非晶合金变压器具有十分显著地节能和环保效果。在非晶带材生产时，有一道生产工艺的流程是把非晶制带设备上直径为1.6米左右的非晶薄带收卷大卷（由于非晶生产设备速度很高，线速度为1250米/分左右，温度又高，不能直接收成小卷），通过分卷设备分卷成直径为0.8米的小卷（人工检查，并去除掉次品），然后通过合卷设备把5卷小卷的非晶带材同时作为放卷，5层叠成一起收卷（厚度为28微米×5=0.14毫米），作为成品供应给下游磁性材料应用厂家。大多数非晶带材生产厂家，一般是凭操作者的经验，把相应的5卷小卷直接合卷成一卷成品带材，有的厂家操作者是随机把5卷小卷直接合卷成一卷。所以，非晶带材成品的叠片系数不高（带材平均厚度误差值较大，非晶带材正常叠片系数在0.85左右），非晶产品质量不能有效保证。

由于非晶带材生产设备速度很高，线速度为1250米/分左右，温度又高，熔化的钢液经过喷包系统喷出到冷却辊上形成非晶薄带，端面（左至右）厚度总有误差，误差的调整由喷带工或自动控制调整系统（AGC）调节，但厚度误差无法避免。大多数时候，厚度误差是连续的，一般不能突变。例如，喷包喷出的薄带，即使在合格范围内，左边略厚、误差小，不干预的话，基本上一直是左边厚。5层合带时，如果直接收卷成成品，收卷成品的左边和右边的厚度差（左，右边的松紧度）会更大，大大影响产品质量。

现有非晶合金带材生产工艺过程通过下述步骤实现，具体为：

（1）、按金属的熔化工艺要求，一定工艺比例的固体的铁硅硼在中频炉中加热熔化；

（2）、熔化后符合工艺要求的液体铁水倒入已经调节准备好的保温炉中；

（3）、保温炉小车运动到喷带包的上方；保温炉中的液态铁水，首先要控制好温度，其次通过检测喷包中液态铁水的液面位置，再通过伺服电机驱动塞棒，控制液态铁水流量及压力按工艺要求流入喷带包中；

喷带包中的铁水以一定的温度，压力从喷嘴口（喷嘴口的尺寸决定薄带的宽度）中喷出，通过高速旋转的冷却辊筒对铁水瞬间冷却，使其变成薄带。非晶薄带的厚度通过伺服电机调节喷口铁水流入冷却辊筒的距离和角度来实现（微调）；

（4）、冷却辊筒以每秒25米的表面线速度高速旋转，其内部通过高速循环流动的冷却水液，将使从喷嘴口流出的液态铁水（温度为1400℃左右）变成固态的薄带；

（5）、可以前后运动的卷取装置，通过吸风机构，抓取吹出的带材（经过辅助冷却的带材，表面温度仍有120℃左右），按张力要求自动同步以每分钟1250米左右的线速度卷取（由于一炉铁水的指带生产过程是不能停止的，所以，卷取系统要有两套系统，以此交替卷取）。稳定后，卷取机构及带材一起向后运动，同时，辅助冷却辊系统横向进入，使带材通过冷却辊表面并一起以相同的速度旋转运动，帮助带材冷却。然后，测厚仪及其机械机构也横向进入，测量显示带材厚度；

（6）、通过带材厚度显示设备，人工根据带材厚度误差，手动或自动调节伺服电机执行结构，通过改变喷带嘴到冷却辊的角度和距离，来改变带材的厚薄；

（7）、卷取后的带材，通过分卷机，把直径约1.6米的带材，通过检测后卷取成符合要求的直径约为0.8米的小卷（一大卷将分成几个小卷）；

（8）、通过合带机，把5卷分卷合格的小卷，同时作为放卷，以相同的张力，5层平叠后，收卷成一个符合要求的大卷，作为带材生产厂家，出货供应给下游磁性材料应用厂家；

（9）、一炉的铁水喷完，可以调整设备，如没有问题，重新开始，重复上述生产过程。

综上所述，可以知道目前带材的合卷时，由于没有相应的带材物理数据及电磁性能数据提供给操作者，操作者凭经验或随机抽取小卷合卷，成品带材的产品质量很难优化，产品质量很难保证。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种提高非晶带材生产产品质量的方法，通过对带材物理性能及电磁性能的检测，建立数据库，通过计算机控制及算法，来实现合卷的最优化，操作方便，提高生产效率，提高非晶带材出厂成品的质量。

按照本发明提供的技术方案，所述提高非晶带材生产产品质量的方法，其特征是，包括以下步骤：

（1）在分卷设备上，在运行带材的上方设置多组用于检测带材厚度的传感器和用于记录长度的长度编码器；

（2）在分卷设备上将带材进行分卷，得到小卷；对每一小卷生成唯一标识编码；

（3）分卷设备进行分卷时，传感器将带材宽度方向多点的厚度值传输至控制系统，控制系统建立以带材长度为基准、带材宽度方向多个传感器检测的带材厚度值的数据信息，并将该数据信息上传服务器中该小卷对应的数据库中；

（4）在对带材进行分卷前或小卷分卷结束后，取样一片测试小样，测试小样在电磁性能测试设备上进行测试，电磁性能测试对一小卷测试一次，主要测试磁通量BS值，损耗，矫顽力等参数，以判别该卷非晶带的电磁性能；测试后电磁性能测试数据上传服务器的该卷带材的数据库中；

（5）合卷操作时，向数据库提出申请，控制系统根据数据库中现有的合格小卷，匹配出最佳的多个小卷进行合带作业，以生产出性能优化的带材；

所述步骤（5）中，控制系统匹配小卷的具体方法如下：

a、在电磁性能合格、厚度值小于允许误差的合格带材小卷中，匹配出最佳的2卷使其生成一卷，保证该卷的厚度误差值仍小于厚度允许误差，并使带材端面的平均厚度差最小；

b、根据步骤a的方法，在步骤a的2卷生成的一卷带材上匹配最佳的一卷，保证生成的卷材的厚度误差值仍小于厚度允许误差，并使带材端面的平均厚度差最小；

c、依次匹配出所需的多个小卷，从而完成合卷，同时满足5卷合成的成品卷平均厚度误差值最优，电磁性能参数一致性最好，成品质量最优化。

进一步的，所述传感器沿带材的宽度方向布置。

进一步的，所述传感器采用X射线、激光或电磁感应类型的传感器。

进一步的，所述步骤（2）中根据每一小卷批号、规格、日期、时间生成唯一标识编码。

进一步的，所述步骤（2）中标识编码采用条形码、二维码或数字编码。

进一步的，所述步骤（3）中数据信息采用数据曲线或数据表的形式。

进一步的，在分卷设备生产一定时间，积累了一定数据的小卷后再进行合卷作业。

进一步的，所述步骤（4）中，测试小样上带有对应小卷的标识编码。

进一步的，所述步骤（3）中，测试后电磁性能测试数据通过无线网络上传服务器的该卷带材的数据库中。

进一步的，在进行厚度检测时，对单面超过误差允许值的带材作为不合格，做好标记并报警；测试小样进行电磁性能测试时，对电磁性能不合格的，做好标记。

本发明具有以下优点：根据分卷小卷时对带材宽度方面的多点厚度测量，及对小卷电磁性能的测量，并以此建立的数据库，对合卷进行有效的优化匹配，能有效提高非晶带材出厂成品的叠片系数，大大提高产品的电磁性能及一致性，大大提高非晶产品的质量，以满足下游变压器铁芯和非晶电机生产厂家对材料越来越高的要求。其操作方便，生产效率高，减少操作人员，并降低对操作人员的技术要求，节约环保，安全可靠。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

本发明所述提高非晶带材生产产品质量的方法，对分卷和合卷步骤进行改进（即对步骤（7）、步（8）进行改进），具体包括以下步骤：

（1）在分卷设备上，在运行带材的上方增加5组或以上X射线或激光或电磁感应类型的传感器，以便实时检测带材宽度方向多点的厚度值；

（2）同时在分卷设备上加装长度编码器，以便记录长度；

（3）在分卷设备上将带材进行分卷，得到小卷；对每一小卷批号、规格、日期、时间等生成唯一标识编码（该编码可以采用条形码或者二维码或数字编码等）；

（4）分卷设备进行分卷时，传感器将带材宽度方向多点的厚度值传输至控制系统，控制系统建立以带材长度为基准、带材宽度方向左中右多个传感器检测的带材厚度值的数据曲线（或数据表），并将该数据曲线或数据表上传服务器中该小卷对应的数据库中；

在该步骤（4）中，厚度检测时，对单面超过误差允许值的带材作为不合格，做好标记并报警，供操作者处理；

（5）在对带材进行分卷前或小卷分卷结束后，取样一片测试小样，测试小样上也带有该小卷的标识编码；测试小样在电磁性能测试设备上进行测试，电磁性能测试对一小卷测试一次，主要测试磁通量BS值，损耗，矫顽力等参数，以判别该卷非晶带的电磁性能；测试后电磁性能测试数据通过无线网络上传服务器的该卷带材的数据库中；

在该步骤（5）中，测试小样的电磁性能数据，对电磁性能不合格的，做好标记；

（6）由于一般生产时有多台分卷设备，分卷后的小卷均贴上（或打印上）标识编码，存放在指定的位置（如立体库）；在分卷设备连续生产一段时间后，积累了一定数据的小卷，再进行合卷作业；

（7）合卷操作时，向数据库提出申请，控制系统根据数据库中现有的合格小卷，通过物理参数、电磁性能参数的匹配，找出最佳的5个小卷进行合带作业，以生产出性能优化的带材；

该步骤（7）中，控制系统匹配小卷的具体方法如下：

a、在电磁性能合格、厚度值小于允许误差的合格带材小卷中，用积分或其它数学方法，匹配出最佳的2卷使其生成一卷，保证该卷的厚度误差值仍小于厚度允许误差，并使带材端面的平均厚度差最小；

b、根据步骤a的方法，依次在生成的带材上逐层进行匹配，最终匹配出5个匹配的小卷，从而完成合卷。

本发明将分卷及合卷步骤进行改进，利用传感器及计算机控制及网络系统，尤其是通过检测非晶带材端面厚度参数；同时和电磁性能测试设备的测试数据一起建立数据库，通过数据库及算法匹配非晶带材，来实现合卷的最优化，操作方便，提高生产效率，提高非晶带材出厂成品的质量。

Claims

1.一种提高非晶带材生产产品质量的方法，其特征是，包括以下步骤：

（4）在对带材进行分卷前或小卷分卷结束后，取样一片测试小样，测试小样在电磁性能测试设备上进行测试，电磁性能测试设备沿带材宽度方向进行多点测试；测试后电磁性能测试数据上传服务器的该卷带材的数据库中；

（5）合卷操作时，控制系统根据数据库中现有的合格小卷，匹配出最佳的多个小卷进行合带作业，以生产出性能优化的带材；

所述步骤（5）中，控制系统匹配小卷的具体方法如下：

c、依次匹配出所需的多个小卷，从而完成合卷；

（5）合卷操作时，控制系统根据数据库中现有的合格小卷，匹配出最佳的5个小卷进行合带作业，以生产出性能优化的带材。

2.如权利要求1所述的提高非晶带材生产产品质量的方法，其特征是：所述传感器沿带材的宽度方向布置。

3.如权利要求1所述的提高非晶带材生产产品质量的方法，其特征是：所述传感器采用X射线、激光或电磁感应类型的传感器。

4.如权利要求1所述的提高非晶带材生产产品质量的方法，其特征是：所述步骤（2）中根据每一小卷批号、规格、日期、时间生成唯一标识编码。

5.如权利要求1所述的提高非晶带材生产产品质量的方法，其特征是：所述步骤（2）中标识编码采用条形码、二维码或数字编码。

6.如权利要求1所述的提高非晶带材生产产品质量的方法，其特征是：所述步骤（3）中数据信息采用数据曲线或数据表的形式。

7.如权利要求1所述的提高非晶带材生产产品质量的方法，其特征是：在分卷设备生产一定时间，积累了一定数据的小卷后再进行合卷作业。

8.如权利要求1所述的提高非晶带材生产产品质量的方法，其特征是：所述步骤（4）中，测试小样上带有对应小卷的标识编码。

9.如权利要求1所述的提高非晶带材生产产品质量的方法，其特征是：所述步骤（3）中，测试后电磁性能测试数据通过无线网络上传服务器的该卷带材的数据库中。

10.如权利要求1所述的提高非晶带材生产产品质量的方法，其特征是：在进行厚度检测时，对单面超过误差允许值的带材作为不合格，做好标记并报警；测试小样进行电磁性能测试时，对电磁性能不合格的，做好标记。