[發明專利]非晶、納米晶制帶用冷卻輥輥面粗糙度控制裝置及方法

在審

• 申請號: 201410294243.0
• 申請日: 2014-06-26
• 公開（公告）號: CN105196178A
• 公開（公告）日: 2015-12-30
• 發明（設計）人: 馬長松;孫煥德;劉金學;金冰忠
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: B24B49/02
• 分類號: B24B49/02
• 代理公司: 上海集信知識產權代理有限公司 31254
• 代理人: 肖祎

技術領域

本發明涉及輥面粗糙度控制技術，更具體地說，涉及一種非晶、納米晶制帶用冷卻輥輥面粗糙度控制裝置及方法。

背景技術

眾所周知，非晶、納米晶帶材是一種新型材料，與傳統鋼鐵材料相比不僅生產流程短，而且性能更加優異。傳統鋼鐵材料如硅鋼，生產流程包括煉鋼、熱軋、冷軋、脫碳退火、高溫退火等十余道工序，工藝長、能耗高，而非晶、納米晶帶材采用單輥平面流鑄法(planarflowcasting)進行生產，即將融化后的鋼水，通過特制噴嘴澆注到高速旋轉的冷卻輥上，鋼水瞬間快冷成厚度20-40μm的帶材，后續不需要進一步熱軋、冷軋，直接可進行使用，生產流程大大縮短。具體生產流程如圖1所示，通過熔煉包1熔化好鋼水，經過噴嘴2流到高速旋轉的冷卻輥3上，形成非晶、納米晶帶材5，其中4為修磨輥，6為操作人員工作位。非晶、納米晶帶材由于經歷了快速凝固，內部原子呈現無序排列，具有優異的軟磁性能，相對于傳統硅鋼而言，鐵損可降低80-90％，因而廣泛的應用于配電變壓器等領域。近年來，非晶、納米晶合金應用于電機鐵芯方面，也有將非晶合金材料用在電機上，實現了電機的高頻化運行，顯著提升了電機的效率、轉矩密度和功率密度，大幅度減少了銅鐵用量。

為了能夠形成非晶、納米晶帶材，工藝要求冷卻輥轉速需要達到20-40m/s以保證帶材能快速冷卻，形成非晶態的原子無序結構。為提高冷卻效果，冷卻輥通常采用導熱性良好的銅合金材料，因此，冷卻輥表面硬度相對較軟，同時承受高溫鋼水的快速沖刷，隨制帶過程的進行，鋼水對冷卻輥表面浸蝕，磨損，導致輥面粗糙度會逐漸增加，這一方面導致冷卻輥吸熱能力降低，得不到非晶、納米晶結構的材料，另一方面直接導致制備出的帶材表面粗糙度增加，惡化帶材性能及表面質量，同時增加了帶材在冷卻輥面剝離的難度，容易導致纏輥現象的發生，最終導致生產事故。因此，在生產過程中，必須控制冷卻輥面在一定的粗糙度范圍內。

為保持輥面粗糙度，一種是靠人工進行輥面在線打磨，如圖1所示，操作人員站在旋轉的冷卻輥3前面，即操作人員工作位6，用金相砂紙進行輥面打磨，鋼液的熔滴很容易甩到操作人員的身上造成燙傷，這不僅增加了人身危險，同時輥面粗糙度靠手工打磨也難以受控。另一種是在冷卻輥3后面配備有自動冷卻輥磨光裝置，通過修磨輥4，不定時進行投入，可有效改善帶材粗糙度，但是，由于投入的時間和修磨時間全部靠經驗確定，難以完全實現對輥面粗糙度的控制。

發明內容

針對現有技術中存在的上述缺點，本發明的目的是提供一種非晶、納米晶制帶用冷卻輥輥面粗糙度控制裝置及方法，能夠便于對冷卻輥輥面粗糙度進行控制。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一方面，一種非晶、納米晶制帶用冷卻輥輥面粗糙度控制裝置，包括：

粗糙度在線測量裝置，包括光源發射裝置和帶顯微鏡的高速攝像機，光源發射裝置發射光源，經冷卻輥輥面反射，由高速攝像機接收并拍攝輥面圖像；

輥面修磨裝置，包括修磨輥，用以對冷卻輥輥面進行修磨；

控制機，接收拍攝的輥面圖像，對輥面圖像進行處理并轉換為對應的粗糙度值，進而進行分段得到粗糙度統計值，并與輸入的粗糙度目標控制范圍進行比較，若粗糙度統計值不在粗糙度目標控制范圍內，則控制修磨輥進行冷卻輥輥面的修磨；若粗糙度統計值符合粗糙度目標控制范圍，則控制修磨輥不修磨或停止磨輥。

所述的修磨輥后配置有吸塵裝置，所述的粗糙度在線測量裝置前配置有吹掃裝置。

另一方面，一種非晶、納米晶制帶用冷卻輥輥面粗糙度控制方法，采用粗糙度控制裝置進行控制，包括以下步驟：

A.在線采集冷卻輥的粗糙度值；

B.通過控制機將采集的粗糙度值進行分段，按段對采集的粗糙度數據進行統計處理，得到每段的粗糙度統計值；

C.根據生產控制要求，輸入相應的粗糙度目標控制范圍；

D.根據步驟B和C，判斷粗糙度統計值是否滿足粗糙度目標控制范圍，若粗糙度統計值不在粗糙度目標控制范圍，則控制修磨輥進行冷卻輥輥面的修磨；若粗糙度統計值符合粗糙度目標控制范圍，則控制修磨輥不修磨或停止磨輥。

所述的步驟A中包括以下步驟：

A1.通過高速攝像機在線采集冷卻輥的輥面圖像；

A2.將采集的圖像經傳輸至控制機；

A3.通過控制機對輥面圖像進行處理并轉換為對應的粗糙度值。