非晶、納米晶制帶用冷卻輥輥面粗糙度控制裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)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】
[0002]眾所周知，非晶、納米晶帶材是一種新型材料，與傳統(tǒng)鋼鐵材料相比不僅生產(chǎn)流程短，而且性能更加優(yōu)異。傳統(tǒng)鋼鐵材料如硅鋼，生產(chǎn)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(planarflow casting)進行生產(chǎn)，即將融化后的鋼水，通過特制噴嘴澆注到高速旋轉(zhuǎn)的冷卻輥上，鋼水瞬間快冷成厚度20-40 μ m的帶材，后續(xù)不需要進一步熱軋、冷軋，直接可進行使用，生產(chǎn)流程大大縮短。具體生產(chǎn)流程如圖1所示，通過熔煉包I熔化好鋼水，經(jīng)過噴嘴2流到高速旋轉(zhuǎn)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(jīng)歷了快速凝固，內(nèi)部原子呈現(xiàn)無序排列，具有優(yōu)異的軟磁性能，相對于傳統(tǒng)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(xiàn)了電機的高頻化運行，顯著提升了電機的效率、轉(zhuǎn)矩密度和功率密度，大幅度減少了銅鐵用量。
[0003]為了能夠形成非晶、納米晶帶材，工藝要求冷卻輥轉(zhuǎn)速需要達到20-40m/s以保證帶材能快速冷卻，形成非晶態(tài)的原子無序結(jié)構(gòu)。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(jié)構(gòu)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(zhì)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(xiàn)象的發(fā)生，最終導致生產(chǎn)事故。因此，在生產(chǎn)過程中，必須控制冷卻輥面在一定的粗糙度范圍內(nèi)。
[0004]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(zhuǎn)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(jīng)驗確定，難以完全實現(xiàn)對輥面粗糙度的控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術中存在的上述缺點，本發(fā)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。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:
[0007]—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:
[0008]粗糙度在線測量裝置，包括光源發(fā)射裝置和帶顯微鏡的高速攝像機，光源發(fā)射裝置發(fā)射光源，經(jīng)冷卻輥輥面反射，由高速攝像機接收并拍攝輥面圖像；
[0009]輥面修磨裝置，包括修磨輥，用以對冷卻輥輥面進行修磨；
[0010]控制機，接收拍攝的輥面圖像，對輥面圖像進行處理并轉(zhuǎn)換為對應的粗糙度值，進而進行分段得到粗糙度統(tǒng)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(tǒng)計值不在粗糙度目標控制范圍內(nèi)，則控制修磨輥進行冷卻輥輥面的修磨；若粗糙度統(tǒng)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。
[0011]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。
[0012]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:
[0013]A.在線采集冷卻輥的粗糙度值；
[0014]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(shù)據(jù)進行統(tǒng)計處理，得到每段的粗糙度統(tǒng)計值；
[0015]C.根據(jù)生產(chǎn)控制要求，輸入相應的粗糙度目標控制范圍；
[0016]D.根據(jù)步驟B和C，判斷粗糙度統(tǒng)計值是否滿足粗糙度目標控制范圍，若粗糙度統(tǒng)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(tǒng)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。
[0017]所述的步驟A中包括以下步驟:
[0018]Al.通過高速攝像機在線采集冷卻棍的棍面圖像；
[0019]A2.將采集的圖像經(jīng)傳輸至控制機；
[0020]A3.通過控制機對輥面圖像進行處理并轉(zhuǎn)換為對應的粗糙度值。
[0021]在步驟B中，所述的分段是按冷卻輥周長或相應時間周期進行分段，每一個段內(nèi)含有多個粗糙度值；按段對采集的粗糙度值進行統(tǒng)計處理是將每段內(nèi)的粗糙度值取平均值。
[0022]在上述技術方案中，本發(fā)明的非晶、納米晶制帶用冷卻輥輥面粗糙度控制裝置及方法，通過在線采集冷卻輥的輥面粗糙度值，再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(shù)據(jù)進行統(tǒng)計處理，得到每段的粗糙度統(tǒng)計值；將粗糙度統(tǒng)計值與粗糙度目標控制范圍進行比較，從而判斷是否需要磨輥。通過該控制裝置和方法，能夠使得輥面粗糙度進行有效采集和控制，從而使得輥面粗糙度得到精確、自動控制，始終處于粗糙度目標控制范圍內(nèi)。
【附圖說明】
[0023]圖1是現(xiàn)有技術的冷卻輥輥面人工在線打磨的示意圖；
[0024]圖2是本發(fā)明的輥面粗糙度控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3是本發(fā)明的輥面粗糙度控制方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和實施例進一步說明本發(fā)明的技術方案。
[0027]請結(jié)合圖2所示，本發(fā)明的非晶、納米晶制帶用冷卻輥輥面粗糙度控制裝置主要包括粗糙度在線測量裝置、輥面修磨裝置和控制機。其中，粗糙度在線測量裝置采用光切法原理進行測量，其包括光源發(fā)射裝置7和帶顯微鏡的高速攝像機9，光源發(fā)射裝置7發(fā)射光源,經(jīng)冷卻輥3輥面反射，由高速攝像機9接收并拍攝輥面圖像；輥面修磨裝置包括修磨輥11，用以對冷卻輥3輥面進行修磨；控制機10，接收拍攝的輥面圖像，對輥面圖像進行處理并轉(zhuǎn)換為對應的粗糙度值，進