專利名稱：一種金屬及合金板帶熱軋機在線測量厚度與控制的方法
技術領域：
本發明屬于金屬壓力加工制造領域， 一種金屬及合金板帶熱軋機在線測量 厚度與控制的方法。
背景技術：
目前，銅板帶熱軋機是銅及銅合金板帶材生產線的重要設備之一。 一直以 來，由于各種銅合金的成分含量復雜，加熱后表面氧化皮分布不均，有些合金 甚至還含有足量鉛元素，使射線對銅合金軋件的穿透能力更差。因此，如果采 用鋼鐵熱軋機常用的射線式測厚儀用在銅板帶熱軋機上，需要的射線功率太大， 易造成設備制作困難；射線的散射會嚴重影響操作工人的人身健康，并且無法 在線準確地測量銅板帶軋件的厚度。國內外曾作過較多的嘗試，射線式測厚儀 至今僅能在冷軋部分銅及銅合金薄帶過程中使用，并要求必須隨時采用接觸式 測厚儀對帶材厚度公差進行適時標定。銅板帶熱軋機無可用的測厚儀一直是影 響銅板帶熱軋帶坯成品率和產品質量的關鍵問題之一。
無合適的熱軋用測厚儀易造成以下幾個問題 1)熱軋機工作時，為了補償軋機牌坊和輥系的彈性變形，必須按軋機的剛 度預加一定的預應力予以補償。但即使是同一塊銅合金錠，在不同的溫度、變 形速度和變形程度的條件下，軋制壓力相差也是非常大的，軋制過程中準確的 補償量很難確定，造成預設定的輥縫補償和實際相差過大；
2)在熱軋軋制過程中，制品溫度隨軋制時間的不同相差很大，特別是在軋 制過程中需要終軋淬火的銅合金品種，為了滿足淬火后的材料性能，軋制時的 軋制速度受到一定限制，頭尾溫差因軋制時間的先后可達數十度的差異，單位 變形抗力也因溫度不同變化很大，造成制品縱向厚度差嚴重超標。
發明內容
為了解決銅板帶熱軋機無可用的測厚儀， 一直影響銅板帶熱軋帶坯成品率 和產品質量的問題，本發明提供了一種金屬及合金板帶熱軋機在線測量厚度與 控制的方法，并可把軋制過程中帶坯的實際厚度瞬時、準確地顯示和記錄在計
算機屮，并反饋給AGC系統，使厚度偏差得到調整。
為實現上述發明目的，本發明采用如下所述的技術方案
所述的一種金屬及合金板帶熱軋機在線測量厚度與控制的方法，通過激光
——攝像的方式測厚，將厚度訊號轉換后輸入至厚調AGC系統，達到控制熱軋
板帶坯厚度精度的目的，其步驟如下
1) 、采用激光源投射在軋件上，將激光源分別設置在熱軋機入口機架前輥 道輥與出口機架后輥道輥的外側，使激光點聚焦在輥道的傳送輥的正上方表面
上，該點在軋制過程中必須能和軋件下表面充分接觸；
2) 、在激光源投射以機架前或機架后的輥道輥中心線為鏡像的部位，分別 設計有高清晰度光學掃描儀；
3) 、首先將掃描出激光源以特定的傾斜角射在輥道輥子上表面的激光點位 置的數據信號，輸入記錄在計算機內，作為軋制時軋件下表面計算厚度置0的 測量點；在帶坯熱軋軋制時，以高速度掃描激光源投在帶材坯上表面的激光點， 并將數據信號輸入計算機的厚調AGC系統，計算機的厚調AGC系統將根據掃描 點與原先置0點位置的位移數據信號確定出帶材的在線測量軋件的實際厚度；
4) 、使軋件在軋制過程中在線瞬時測出軋件實際厚度數據顯示出來，以達 到準確地觀察和掌握軋件軋制過程中的實際厚度。
5) 、將所測得數據顯示于操作位置，可由操作者及時調整厚度偏差或找出 規律，在線或離線調整厚度偏差的方法及裝備結構。
6) 、采用所測得數據與液壓壓下控制系統閉環構成手動或自動控制的技術 及裝備結構，在顯示的同時，液壓AGC可根據數據變化的規律，通過液壓缸推 動熱軋機軋制下工作輥閉環適時調節與熱軋機軋制上工作輥的壓下位置，達到精確控制軋件終軋厚度的目的；以達到節約人力物力，減輕勞動強度；
7)、為防止帶材在輥道輥子上高速運動可能產生跳動，對所測得數據一定
要真實、準確，采用掃描速度非常快的掃描儀，掃描速度大于軋件軋制速度3
4m/s，使在軋制過程中一秒鐘內包括軋制速度、軋制溫度基本上看作無變化，
使軋制輥縫在AGC的作用下，軋制厚度不變化，所以在每秒鐘數千個掃描數據
中選取幾個最小的數值作為軋件軋后的實際厚度顯示于操作臺屏幕上。
所述的一種金屬及合金板帶熱軋機在線測量厚度與控制的方法，該激光點與
軋件下表面充分接觸，使該輥道輥子與其相鄰的輥道輥子應有足夠的圓度和精
度，以防帶材在上面運動時造成大的震動。
所述的一種金屬及合金板帶熱軋機在線測量厚度與控制的方法，在線測量
的軋件為重有色金屬或稀有金屬的合金板帶材，包括銅合金、鎢、鉬、鈦。 所述的一種金屬及合金板帶熱軋機在線測量厚度與控制的方法，瞬時在線
測量帶坯軋制前后的實際厚度，與設定值的厚度偏差可降低到1%以內，滿足熱
軋的精度要求。
所述的一種金屬及合金板帶熱軋機在線測量厚度與控制的方法，在線測量 軋件的縱向厚差可控制在0. lrnm之內。
所述的一種金屬及合金板帶熱軋機在線測量厚度與控制的方法，在線測量 軋件厚度，可采用軋件同一位置上下表面同時測量，上表面測量數據減去下表 面測量數據，為實際厚度。
所述的一種金屬及合金板帶熱軋機在線測量厚度與控制的方法，激光源為 冷色光源，包括綠色激光、藍色激光，也可為激光發射筆。
由于采用如上所述的技術方案，本發明具有如下優越性
1) 該發明由于不是射線穿透式測厚方式，僅靠掃描——攝影的方法，解決 了重有色金屬和稀有金屬，如銅合金、鎢、鉬、鈦等金屬及合金板帶材熱軋開 坯生產時因溫度、成分，以及其他因素無法選取合適的測厚儀，造成液壓等厚 度調控系統無法在線調整的問題。
2) 在本發明以前，不管是引進或是國產銅板帶和鈦板帶熱軋開坯機軋后，必須在帶坯冷卻到常溫后依靠人工測量厚度，方知實際軋后厚度，更無法 閉環控制，常常因熱軋過程中設定的預應力不合適，造成實際厚度和設定厚度 偏差達10%左右，掌握和調整相當困難。本發明可以瞬時掌握帶坯軋制前后的 實際厚度，即使不進行閉環控制，靠手動也可及時調整厚差，解決了設定值和 實際值不一致的問題，厚度偏差可降低到1%以內。完全滿足熱軋的精度要求。
3) 該發明僅需考慮軋制過程中帶坯的溫度對軋件厚度熱脹冷縮造成線性膨 脹的影響，不須考慮其他因素的補償，使測量變得非常簡單，簡化了設施，價 格不到其他方式的投資的十分之一，價廉物美。
4) 該發明的設備可安裝在熱軋機列線——輥道的外部，在測量過程中，不 會出現受到軋件沖擊、輥道震動，甚至軋件翹曲等問題，影響測量精度或打壞 測量儀器的問題。
5) 本發明的測厚儀在與液壓壓下厚度調整系統閉環控制后，解決了軋件因 頭尾軋制時間先后不一致造成溫度下降不同，頭尾軋制時溫度相差數十度，引 起單位變形抗力不一致隨軋制時間逐漸增加，軋件厚度也逐漸增厚的問題。縱 向厚差可控制在O. lmm之內。
6) 如有必要，可采用軋件同一位置上下表面同時測量，上表面測量數據減 去下表面測量數據，即為實際厚度，可滿足更高的精度要求。
7) 該發明采用用綠色激光和掃描儀完成測量，不存在射線污染及人身安全 健康或污染處理問題。
圖1是一種金屬及合金板帶熱軋機在線測量厚度與控制的工作示意圖； l一機前掃描儀；2—機架前輥道輥；3—機前激光發射筆；4—軋件；5 一軋制上工作輥；6—軋制下工作輥；7—機后掃描儀；8—機架后輥道輥；9一 機后激光發射筆；IO—計算機；11—液壓系統。
具體實施方式
如圖l所示 一種金屬及合金板帶熱軋機在線測量厚度與控制的方法，是通 過激光——攝像的方式測厚，將厚度訊號轉換后輸入至厚調AGC系統，達到控 制熱軋板帶坯厚度精度的目的，其步驟如下
1) 、采用激光源投射在軋件(4)上，將光源分別設置在熱軋機入口機架前輥 道輥(2)與出口機架后輥道輥(8)的外側，所述的激光源為冷色光源，包括綠 色激光、藍色激光。即有綠色激光或藍色激光構成的激光發射筆。使激光點聚 焦在輥道的傳送輥的正上方表面上，該激光點在軋制過程中必須能和軋件下表 面充分接觸；
2) 、在激光源投射以機架前或機架后的輥道輥中心線為鏡像的部位上方， 分別設計有高清晰度光學掃描儀(7)，掃描儀為帶攝像及逐行掃描的功能。
3) 、首先將掃描出激光源以特定的傾斜角射在輥道輥子上表面的激光點位 置的數據信號，輸入記錄在計算機內，作為軋制時軋件(4)下表面計算厚度置0 的測量點；在帶坯熱軋軋制時，以高速度掃描激光源投在帶材坯上表面的激光 點，并將數據信號輸入計算機的厚調AGC系統，計算機的厚調AGC系統將根據 掃描點與原先置0點位置的位移數據信號確定出帶材的在線測量軋件(4)的實 際厚度；
4) 、使軋件(4)在軋制過程中在線瞬時測出軋件(4)實際厚度數據顯示出來， 以達到準確地觀察和學握軋件(4)軋制過程中的實際厚度。
5) 、將所測得數據顯示于操作位置，可由操作者及吋調整厚度偏差或找出 規律，在線或離線調整厚度偏差的方法及裝備結構。
6) 、釆用所測數據與液壓壓下控制系統閉環構成手動或自動控制的技術及 裝備結構，在顯示的同時，液壓AGC可根據數據變化的規律，通過液壓缸推動 熱軋機軋制下工作輥(6)閉環適時調節與熱軋機軋制上工作輥(5)的壓下位置， 達到精確控制軋件(4)終軋厚度的目的；以達到節約人力物力，減輕勞動強度；
7) 、為防止帶材在輥道輥子上高速運動口J能產生跳動，對所測得數據一定 要真實、準確，采用掃描速度非常快的掃描儀(7)，掃描速度大于軋件軋制速度 3 4m/s，使在軋制過程中一秒鐘內包括軋制速度、軋制溫度基本上看作無變化，使軋制輥縫在AGC的作用下，軋制厚度不變化，所以在每秒鐘數千個掃描 數據中選取幾個最小的數值作為軋件軋后的實際厚度顯示于操作臺屏幕上。
工作時，首先將激光發射筆固定在熱軋機入口和出口的輥道外側，使激光 點聚焦在輥道的傳送輥的正上方表面上，并且使該激光點與軋件下表面充分接 觸，使該輥道輥子與其相鄰的輥道輥子應有足夠的圓度和精度，保證在測量過 程中，不會出現受到軋件沖擊、輥道震動，甚至軋件翹曲等問題，影響測量精 度或打壞測量儀器的問題。以防帶材在上面運動時造成大的震動。
在激光發射筆以輥道中心線的為鏡像部位，裝備一臺高清晰度光學掃描儀， 將首先掃描出激光發射筆以特定的傾斜角射在輥道輥子上表面的激光點位置， 記錄在計算機內，作為軋制時軋件下表面計算厚度置O的測量點；
在線測量所軋制的帶坯軋件為重有色金屬或稀有金屬的合金板帶材，包括 銅合金、鎢、鉬、鈦。
在帶坯熱軋軋制時，以高速度掃描激光發射筆投在帶材坯上表面的激光點， 并將數據輸入計算機，計算機將根據該掃描點與原先置0點位置的位移確定出 帶材軋件的實際厚度；所述的瞬時在線測量帶坯軋制前后的實際厚度與設定值 的厚度偏差可降低到1%以內，滿足熱軋的精度要求。使在線測量軋件的縱向厚 差可控制在O. lmm之內。
由于帶材在輥道輥子上高速運動，將有可能產牛跳動，使所測得數據只是 理論上的數據，而并不一定能充分反映帶坯的真實厚度。由于攝像掃描儀掃描 速度非常快，而軋件軋制速度每秒鐘最高僅3 4m/s，在軋制過程中一秒鐘內 包括軋制速度、軋制溫度基本上可看作無變化，因此軋制輥縫在AGC的作用下， 軋制厚度也不會有變化，所以在每秒鐘數千個掃描數據中選取幾個最小的數值 作為軋件軋后的實際厚度，顯示于操作臺屏幕十.。
在顯示的同時，液壓AGC可根據數據變化的規律，閉環適時調節壓下位置， 達到精確控制軋件終軋厚度的目的。也就是將機前掃描儀(1)與機后掃描儀(7) 測得的電信號，通過計算機(10)輸入至厚調AGC系統，控制液壓系統(11) 調整熱軋機軋制上工作輥(5)與軋制下工作輥(6)之間軋件(4)的厚度。以達到大量節約人力物力，減輕工人的勞動強度。
所述的在線測量控制軋件厚度，還可以通過所測得數據與液壓壓下控制系 統閉環構成手動或自動控制的兩用技術裝備結構。將厚度訊號轉換后輸入至厚
調AGC系統，達到控制熱軋板帶坯厚度精度的目的，并且能夠將所測得數據顯 示于操作位置，可由操作者及時調整厚度偏差或找出規律，在線或離線調整厚 度的偏差。還能夠使軋件在軋制過程中在線瞬時測出軋件實際厚度數據顯示出 來，以達到準確地觀察和掌握軋件軋制過程中的實際厚度。
所述的在線測量軋件厚度，還可采用軋件同一位置上下表面同時測量，上 表面測量數據減去下表面測量數據，為實際厚度。
權利要求
1、一種金屬及合金板帶熱軋機在線測量厚度與控制的方法，其特征在于所述的在線測量厚度與控制的方法是通過激光——攝像的方式測厚，將厚度訊號轉換后輸入至厚調AGC系統，達到控制熱軋板帶坯厚度精度的目的，其步驟如下1)、采用激光源投射在軋件(4)上，將光源分別設置在熱軋機入口機架前輥道輥(2)與出口機架后輥道輥(8)的外側，使激光點聚焦在輥道的傳送輥的正上方表面上，該點在軋制過程中必須能和軋件下表面充分接觸；2)、在激光源投射以機架前或機架后的輥道輥中心線為鏡像的部位，分別設計有高清晰度光學掃描儀(7)；3)、首先將掃描出激光源以特定的傾斜角射在輥道輥子上表面的激光點位置的數據信號，輸入記錄在計算機內，作為軋制時軋件(4)下表面計算厚度置0的測量點；在帶坯熱軋軋制時，以高速度掃描激光源投在帶材坯上表面的激光點，并將數據信號輸入計算機的厚調AGC系統，計算機的厚調AGC系統將根據掃描點與原先置0點位置的位移數據信號確定出帶材的在線測量軋件(4)的實際厚度；4)、使軋件(4)在軋制過程中在線瞬時測出軋件(4)實際厚度數據顯示出來，以達到準確地觀察和掌握軋件(4)軋制過程中的實際厚度；5)、將所測得數據顯示于操作位置，可由操作者及時調整厚度偏差或找出規律，在線或離線調整厚度偏差的方法及裝備結構；6)、采用所測得數據與液壓壓下控制系統閉環構成手動或自動控制的技術及裝備結構，在顯示的同時，液壓AGC可根據數據變化的規律，通過液壓缸推動熱軋機軋制下工作輥(6)閉環適時調節與熱軋機軋制上工作輥(5)的壓下位置，達到精確控制軋件(4)終軋厚度的目的；以達到節約人力物力，減輕勞動強度；7)、為防止帶材在輥道輥子上高速運動可能產生跳動，對所測得數據一定要真實、準確，采用掃描速度非常快的掃描儀(7)，掃描速度大于軋件軋制速度3～4m/s，使在軋制過程中一秒鐘內包括軋制速度、軋制溫度基本上看作無變化，使軋制輥縫在AGC的作用下，軋制厚度不變化，所以在每秒鐘數千個掃描數據中選取幾個最小的數值作為軋件軋后的實際厚度顯示于操作臺屏幕上。
2、根據權利要求1所述的一種金屬及合金板帶熱軋機在線測量厚度與控制的 方法，其特征在于該激光點與軋件下表面充分接觸，使該輥道輥子與其相鄰的 輥道輥子應有足夠的圓度和精度，以防帶材在上面運動時造成大的震動。
3、 根據權利要求1所述的一種金屬及合金板帶熱軋機在線測量厚度與控制的方法，其特征在于在線測量的軋件為重有色金屬或稀有金屬的合金板帶材，包括銅合金、鎢、鉬、鈦。
4、 根據權利要求1所述的一種金屬及合金板帶熱軋機在線測量厚度與控制的方法，其特征在于瞬時在線測量帶坯軋制前后的實際厚度，與設定值的厚度偏差可降低到1%以內，滿足熱軋的精度要求。
5、 根據權利要求1所述的一種金屬及合金板帶熱軋機在線測量厚度與控制的 方法，其特征在于在線測量軋件的縱向厚差可控制在O. lmm之內。
6、 根據權利要求1所述的一種金屬及合金板帶熱軋機在線測量厚度與控制的 方法，其特征在于在線測量軋件厚度，可采用軋件同一位置上下表面同時測量，上表面測量數據減去下表面測量數據，為實際厚度6
7、 根據權利要求1所述的一種金屬及合金板帶熱軋機在線測量厚度與控制的 方法，其特征在于激光源為冷色光源，包括綠色激光、藍色激光。
全文摘要
本發明了公開一種金屬及合金板帶熱軋機在線測量厚度與控制的方法，是通過激光——攝像的方式測厚，將厚度訊號轉換后輸入至厚調AGC系統，達到控制熱軋板帶坯厚度精度的目的；將激光源投射在軋件(4)上，使激光點聚焦在輥道的傳送輥的上，在以機架前或機架后的輥道輥中心線為鏡像的部位設有光學掃描儀(7)；將掃描出的數據信號通過計算機內的厚調AGC系統，在線測量軋件(4)的實際厚度；并通過液壓系統推動熱軋機軋制下工作輥(6)閉環適時調節與熱軋機軋制上工作輥(5)的壓下位置，達到精確控制軋件(4)終軋厚度的目的，達到節約人力物力，減輕勞動強度。
文檔編號B21B38/04GK101543844SQ20091006480
公開日2009年9月30日 申請日期2009年4月30日 優先權日2009年4月30日
發明者吳維治, 琳 畢, 陳曙光 申請人:中色科技股份有限公司