冷軋帶鋼力學(xué)性能在線檢測技術(shù)進(jìn)展

, ,

(1. 寶鋼新日鐵汽車板有限公司, 上海 201900; 2. 寶山鋼鐵股份有限公司研究院, 上海 201900)

冷軋帶鋼力學(xué)性能在線檢測技術(shù)進(jìn)展

陳云鵬1,李茫茫1,唐成龍2

(1. 寶鋼新日鐵汽車板有限公司, 上海 201900; 2. 寶山鋼鐵股份有限公司研究院, 上海 201900)

力學(xué)性能是衡量帶鋼產(chǎn)品質(zhì)量的一個重要指標(biāo)，是下游產(chǎn)品設(shè)計和選材的主要依據(jù),檢測帶鋼的力學(xué)性能參數(shù)是確保其產(chǎn)品質(zhì)量的一種重要手段。綜述了各種在線檢測技術(shù)，包括巴克豪森噪聲法、多頻渦流法、電磁感應(yīng)法、多磁參數(shù)綜合法等，重點分析了各種技術(shù)的工作原理及其研究進(jìn)展，探討了各種技術(shù)方法在實際中的應(yīng)用情況，并指出了它們各自的適用范圍和優(yōu)缺點。最后以寶鋼高強(qiáng)薄帶鋼力學(xué)性能在線檢測裝置3MA系統(tǒng)為例，分析了其檢測精度和效果。結(jié)果表明：該3MA系統(tǒng)的檢測誤差在規(guī)定范圍內(nèi)；相對于傳統(tǒng)的離線檢測技術(shù)，在線檢測技術(shù)可保持冷軋帶鋼的完整性、連續(xù)實時檢測，能夠根據(jù)檢測數(shù)據(jù)實時調(diào)整生產(chǎn)工藝，保證冷軋帶鋼的產(chǎn)品質(zhì)量。

冷軋帶鋼; 力學(xué)性能; 在線檢測

就冷軋帶鋼生產(chǎn)而言，下游用戶對帶鋼的質(zhì)量要求越來越嚴(yán)格。通常來講，冷軋帶鋼的質(zhì)量指標(biāo)主要包括：幾何尺寸、表面質(zhì)量、力學(xué)性能、內(nèi)部缺陷等。其中，力學(xué)性能是衡量產(chǎn)品質(zhì)量的一個重要指標(biāo)，是產(chǎn)品設(shè)計和選材時的主要依據(jù)。顯然，向用戶提供具有準(zhǔn)確、合格力學(xué)性能指標(biāo)的帶鋼是鋼廠提高其市場競爭力的前提條件之一。

金屬材料力學(xué)性能的優(yōu)劣，決定了其使用范圍與壽命。對金屬材料要求的力學(xué)性能會因外加載荷性質(zhì)的變化而變化。常用的力學(xué)性能指標(biāo)包括：強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊性能、多次沖擊抗力、疲勞極限等。冷軋帶鋼的力學(xué)性能受化學(xué)成分、顯微組織、軋制制度、退火工藝等因素的影響，容易造成帶鋼力學(xué)性能的波動。因此，對于鋼鐵企業(yè)來說冷軋帶鋼力學(xué)性能的檢測極為重要[1],冷軋帶鋼力學(xué)性能檢測與控制也一直是困擾企業(yè)的一個重大問題。

傳統(tǒng)上，冷軋帶鋼質(zhì)量檢測采用的是離線檢測方式，即一卷帶鋼頭尾切樣后，通過離線拉伸試驗等方法來獲取其性能參數(shù)。然而這種方式既費時又費力，同時由于試驗室檢測的非連續(xù)性，不能反映冷軋帶鋼的整體品質(zhì)[2-3]。離線采樣對于軋鋼企業(yè)來說也是一種物料損失。因此，離線檢測所獲得的結(jié)論只能有限地用于指導(dǎo)工藝調(diào)整和穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量。隨著儀器儀表技術(shù)的發(fā)展，在線檢測正在逐漸代替離線檢測成為主流檢測技術(shù)。目前，在線檢測技術(shù)已成為極其重要的檢測與測試方法，是一種重要的質(zhì)量保證手段，其在產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)和使用的各個環(huán)節(jié)中已被卓有成效地運用[4-6]。冷軋帶鋼力學(xué)性能在線檢測系統(tǒng)主要是對冷軋帶鋼的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度等參數(shù)進(jìn)行實時在線檢測，實現(xiàn)鋼板生產(chǎn)質(zhì)量的連續(xù)檢測、分類和記錄，對于提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量以及產(chǎn)品競爭力等都起著非常積極的作用。

寶鋼目前現(xiàn)役冷軋機(jī)組，對冷軋帶鋼力學(xué)性能的檢測仍主要通過離線拉伸試驗獲取，越來越有局限性。筆者對各種在線檢測技術(shù)進(jìn)行了綜述，包括巴克豪森噪聲法、多頻渦流法、電磁感應(yīng)法、多磁參數(shù)綜合法等，重點分析了各種技術(shù)的工作原理及研究進(jìn)展，探討了各種技術(shù)方法在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用情況，并指出了它們各自的適用范圍和優(yōu)缺點。

1 巴克豪森噪聲法

1.1 技術(shù)原理

巴克豪森噪聲(MBN)技術(shù)是一種電磁在線檢測技術(shù)，是利用鐵磁材料磁化過程中發(fā)生磁疇翻轉(zhuǎn)這一微觀理論，通過鐵磁材料表面放置的檢測線圈拾取相關(guān)信號，試驗發(fā)現(xiàn)該信號與金屬材料力學(xué)性能之間存在單調(diào)對應(yīng)關(guān)系。通過標(biāo)定巴克豪森噪聲信號與力學(xué)性能(如抗拉強(qiáng)度、應(yīng)力等)的關(guān)系曲線，就可以測定鐵磁材料的力學(xué)性能[7]。此方法快捷、方便、成熟，更為關(guān)鍵的是其適用于檢測鐵磁材料[8]。

對鐵磁材料施加外磁場可以使材料磁化，當(dāng)磁化達(dá)到飽和狀態(tài)后，撤去外加磁場，磁化狀態(tài)會得以保持。當(dāng)外磁化場的極性發(fā)生正負(fù)變化時，材料的磁化狀態(tài)就會形成如圖1所示的循環(huán)，即磁滯回線。

圖1 鐵磁材料磁滯回線Fig.1 Hysteresis loop of the ferromagnetic materials

根據(jù)磁化理論，磁化曲線在劇烈磁化區(qū)迅速上升，鐵磁性材料磁化效果急劇增強(qiáng)，磁疇壁位移需要克服勢能壘，磁疇壁發(fā)生跳躍式位移，從而產(chǎn)生了巴克豪森跳躍。這是一種非連續(xù)不可逆運動，同時釋放聲能量信號，即MBN信號。BARKHAUSEN教授于1919年首次發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象，并指出：巴克豪森跳躍現(xiàn)象發(fā)生在磁化曲線和磁滯回線的最陡區(qū)域，是180°和90°疇壁兩者跳躍產(chǎn)生的電磁脈沖信號之和，其中180°疇壁的不可逆跳躍和磁疇轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的磁通變化較大，因而MBM信號較強(qiáng)，而90°疇壁產(chǎn)生的MBN信號較弱[9]。

另外，大量研究表明應(yīng)力或應(yīng)變狀態(tài)的變化將會影響MBN信號的相關(guān)特征值，通過試驗標(biāo)定的方式，可以推算應(yīng)力與噪聲之間的關(guān)系。因此，MBN法也作為鐵磁性材料的應(yīng)力在線檢測方法得到發(fā)展，并逐步被推廣應(yīng)用[10]。

1.2 發(fā)展現(xiàn)狀與技術(shù)產(chǎn)品

MBN技術(shù)自提出以來，由于宏觀物理現(xiàn)象明顯，拾取信號方便簡單，且特別適用于鐵磁性材料的相關(guān)檢測，故而受到了學(xué)者們的廣泛關(guān)注。早在1919年德國BARKHAUSEN H教授首次發(fā)現(xiàn)了巴克豪森效應(yīng)，隨后對于它的研究主要側(cè)重于信號產(chǎn)生的物理過程，用于解釋磁疇的運動機(jī)理。

21世紀(jì)初，研究學(xué)者開始對MBN信號的產(chǎn)生機(jī)理、微觀理論及其與鐵磁材料的各種力學(xué)性能之間的關(guān)系進(jìn)行了深入研究[11-14]。詳細(xì)分析了MBN技術(shù)檢測原理，基本上掌握了在不同磁場強(qiáng)度下MBN信號隨各種鐵磁材料的應(yīng)力、硬度的變化關(guān)系，同時引入小波變換技術(shù)對MBN信號進(jìn)行分析，改善了MBN信號的處理方法。

在應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，研制了面向金屬加工的在線便攜定點檢測鐵磁材料內(nèi)部應(yīng)力、疲勞壽命等狀態(tài)的檢測儀。Stresstech公司研制的一款數(shù)字MBN分析儀Rollscan300，是在對MBN信號特征值進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上來評估鐵磁性工件表面及淺表面的缺陷情況，該儀器還有一簡化版為Rollscan250。

MBN技術(shù)在汽車、航空航天、鐵路和力學(xué)設(shè)備等眾多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，但對于冷軋帶鋼力學(xué)性能的檢測還處于理論研究階段，產(chǎn)品儀器也僅用于應(yīng)力檢測，對于抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度的檢測尚處于研發(fā)階段。而冷軋帶鋼力學(xué)性能在線檢測，因帶鋼的多種力學(xué)性能、應(yīng)力狀態(tài)等因素均能影響到MBN特征值，所以單以MBN技術(shù)很難開發(fā)出針對某一力學(xué)特性精確快速的測定系統(tǒng)。

2 多頻渦流法

2.1 技術(shù)原理

對電渦流檢測線圈施加幾個不同頻率的激勵信號同時工作，能成功抑制干擾因素，方便提取有用信號，這種方法稱為多頻渦流法。渦流檢測線圈的阻抗可以用函數(shù)Z=F(δ,μ,r,u,ω,d,t)表示。其中:δ為電導(dǎo)率;μ為磁導(dǎo)率;r，d，t為尺寸因子;u,ω為激勵源電壓及頻率。

由上述可知，對應(yīng)于不同的激勵源頻率，阻抗函數(shù)互不相關(guān)[15]。因而，如果函數(shù)中的某些參數(shù)已知或不變，在施加n個不同頻率的激勵源的情況下，可以得到相應(yīng)的n個不同的電壓輸出值，獨立方程聯(lián)立求解，從而實現(xiàn)多頻率、多參數(shù)的測定[16-18]。

多頻渦流法的檢測信號流程如圖2所示，信號集為Ci(i=1,2,3,…,n)。當(dāng)所給工件參數(shù)不隨時間變化時，這些系數(shù)固定；當(dāng)工作狀態(tài)改變時，系數(shù)信號也會相應(yīng)改變[19-20]。

圖2 多頻渦流法檢測流程圖Fig.2 The test flow chart of multi-frequency eddy current method

2.2 發(fā)展現(xiàn)狀與技術(shù)產(chǎn)品

20世紀(jì)50年代起，美英法等工業(yè)發(fā)達(dá)國家的科學(xué)家積極開展渦流檢測技術(shù)方面的研究。到20世紀(jì)70年代以后，電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，進(jìn)一步突現(xiàn)了渦流檢測技術(shù)在探測導(dǎo)電材料表面或近表面缺陷應(yīng)用中的優(yōu)越性。世界各國也相繼開展了大量的渦流檢測技術(shù)研究和儀器開發(fā)工作，研制生產(chǎn)了一些高性能的渦流檢測儀器[21]。

我國也先后研制了一系列渦流檢測儀器，如廈門愛德森公司的系列渦流檢測儀器、弗蘭德科技有限公司開發(fā)出的多頻多通道渦流探傷儀(ECS-604)等。其中弗蘭德科技有限公司開發(fā)出的多頻多通道渦流探傷儀可用來在線檢測各種金屬管道或用于汽車、機(jī)車制造業(yè)零部件生產(chǎn)中的裂紋探傷等。該設(shè)備可同時備有差動、絕對通道，還可擴(kuò)展成多通道，各通道獨立工作，互不干擾且抗干擾能力強(qiáng)，性能穩(wěn)定、可靠，具有較高的靈敏度，特別適用于生產(chǎn)線在線渦流探傷。

但市場上多頻渦流技術(shù)主要應(yīng)用在金屬材料的應(yīng)力和探傷檢測，用于帶鋼力學(xué)性能檢測的產(chǎn)品較少。由于帶鋼抗拉強(qiáng)度等力學(xué)性能的檢測較為復(fù)雜，而高性能多頻渦流檢測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)本身就比相似技術(shù)要復(fù)雜且難于實現(xiàn)。同時用于多頻渦流檢測系統(tǒng)的高靈敏度磁傳感器還處在不斷發(fā)展成熟的過程中，因此在一定程度上影響著測試的精度。此外，對于多頻渦流檢測技術(shù)的信號處理方法還需要優(yōu)化。所以，用于檢測冷軋帶鋼力學(xué)性能的多頻渦流技術(shù)還需進(jìn)一步深入研究。

3 電磁感應(yīng)法

3.1 技術(shù)原理

微觀結(jié)構(gòu)的變化可以由宏觀性質(zhì)體現(xiàn)出來。鐵磁材料的磁化導(dǎo)致了磁疇結(jié)構(gòu)的變化，相應(yīng)的一些宏觀參數(shù)也會產(chǎn)生變化，如矯頑磁力、導(dǎo)磁系數(shù)以及剩磁等。通過測試可以觀測到的數(shù)據(jù)，如電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率等，與帶鋼的力學(xué)性能之間存在著非線性的函數(shù)關(guān)系。雖然電磁參數(shù)與帶鋼的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度之間存在關(guān)聯(lián)，但這種非線性關(guān)聯(lián)與大量參數(shù)有關(guān)，其函數(shù)關(guān)系不易得出[22-24]。

3.2 發(fā)展現(xiàn)狀與技術(shù)產(chǎn)品

無損檢測的無限發(fā)展是利用電磁感應(yīng)的理論基礎(chǔ)不斷進(jìn)步發(fā)展的[25-27]。白俄羅斯和德國學(xué)者基于強(qiáng)魯棒性的需求，以電磁感應(yīng)中的脈沖激勵法為主，結(jié)合多種研究方法，通過試驗研發(fā)出了相關(guān)檢測裝備，即IMPOC，已經(jīng)在Magnitogorsk，Cherepovets，Novolipetsk(俄羅斯)，Mariupol(烏克蘭)以及EKO(德國)的生產(chǎn)線上應(yīng)用，近年來在國內(nèi)的冷軋后處理機(jī)組上也有應(yīng)用的報道。

德國公司EGM研制開發(fā)的基于電磁感應(yīng)的在線性能檢測系統(tǒng)裝置是IMPOCpro。這套在線性能檢測系統(tǒng)裝置可以測試帶鋼的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度等參數(shù)。鐵磁性材料的力學(xué)性能參數(shù)可以利用電磁感應(yīng)的理論來進(jìn)行系統(tǒng)測試。IMPOCpro系統(tǒng)檢測示意圖如圖3所示。

圖3 IMPOCpro系統(tǒng)檢測示意圖Fig.3 The detection diagram of IMPOCpro system

這種非接觸方式通過測試帶鋼磁化過后正、反兩面剩余磁場強(qiáng)度的梯度變化，然后分析變化得到映射關(guān)系從而推算帶鋼的力學(xué)性能。IMPOCpro系統(tǒng)可測試厚度為0.15～3.00 mm的帶鋼，帶鋼運行最大速率可達(dá)900 m·min-1，并且系統(tǒng)抗電磁干擾能力和抗振能力強(qiáng)，便于維護(hù)。該產(chǎn)品快速、全自動檢測的特性使企業(yè)可以全天候不間斷地工作，大大提高工作效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，減少材料返工，減少破壞性的樣品測試，根據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)選擇材料，實現(xiàn)退火工藝和軋制過程的優(yōu)化。

4 多磁參數(shù)綜合法

4.1 技術(shù)原理

圖4 多磁參數(shù)檢測原理Fig.4 The detection principle of multiple magnetic parameters

在冷軋帶鋼的力學(xué)性能檢測方面，使用單一的電磁理論并不能很好地檢測出抗拉強(qiáng)度或屈服強(qiáng)度，如將多晶的鐵材料置于一個低磁場強(qiáng)度(H<30 A·cm-1)時，會呈現(xiàn)出一種正縱向磁致伸縮特性。在此基礎(chǔ)上，增大磁場強(qiáng)度時，磁致伸縮性能會變?yōu)樨?fù)值[28-29]。解決這個非線性不利影響的一個可能方案是將幾個電磁參數(shù)綜合起來考慮，即多磁參數(shù)綜合法。對于一個特定的待測參數(shù)，如屈服強(qiáng)度、硬度，如果根據(jù)所測量的電磁參數(shù)來確定，那么電磁參數(shù)的測量將會受到各種內(nèi)部或者外部因素的影響。提高測量精度的一個可能措施是，采用幾個獨立的測量參數(shù)，而不是僅檢測其中的某一個參數(shù)，然后通過多參數(shù)回歸方法或模式識別等數(shù)學(xué)處理方法，可以增加測量目標(biāo)的精確度，同時有效地“抑制”多余負(fù)面的后果。多磁參數(shù)綜合法以4種電磁參數(shù)為基礎(chǔ)，分別是巴克豪森噪聲、增量磁導(dǎo)率、諧波磁場以及多頻渦流，如圖4所示。通過不同電磁方法的優(yōu)勢互補(bǔ)，最終可以很好地實現(xiàn)對冷軋帶鋼抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度的在線檢測。從而提高產(chǎn)品質(zhì)量，實現(xiàn)生產(chǎn)工藝的優(yōu)化和檢測效率的提升[30-32]。

4.2 發(fā)展現(xiàn)狀與技術(shù)產(chǎn)品

多磁參數(shù)綜合法是以電磁感應(yīng)為基礎(chǔ)，結(jié)合已經(jīng)發(fā)展數(shù)十年的巴克豪森噪聲法、多頻渦流法及近些年發(fā)展起來的增量磁導(dǎo)率法和諧波磁場法。在多磁參數(shù)綜合檢測帶鋼的力學(xué)性能方面，德國學(xué)者進(jìn)行了深入的研究，并且基于對多磁參數(shù)綜合法的認(rèn)識和應(yīng)用，德國的 IZFP研究所開發(fā)了3MA在線檢測設(shè)備。

3MA是一種利用多磁參數(shù)綜合法檢測如硬度、硬化層深度、殘余應(yīng)力、屈服強(qiáng)度、顯微組織等的在線檢測裝置，可以用于測試鐵磁材料的零部件。在線檢測設(shè)備由主機(jī)、電腦、多功能探頭及專業(yè)軟件組合而成。其中3MA探頭包含磁化單元、發(fā)射接收單元，接收線圈可檢測磁化后帶鋼材料產(chǎn)生的磁滯回線上表征出的巴克豪森噪聲、渦流、磁導(dǎo)率增量等電磁參數(shù)。

3MA系統(tǒng)采用4個渦流頻率，支持同時測試多個參數(shù)，可以同時獲得多個物理參數(shù)，理論上可以精確界定不同材料、不同干擾對測試結(jié)果的影響。

3MA系統(tǒng)的檢測速率可達(dá)到40次·s-1，同時能對邊緣層0～8 mm厚度的部件同步快速評估。并且可以集成在生產(chǎn)線上做到無接觸、全自動、快速、100%產(chǎn)品檢測，已大量用于汽車和力學(xué)制造業(yè)，該套系統(tǒng)已在德國蒂森克虜伯鋼廠的4號熱鍍鋅生產(chǎn)線上實現(xiàn)應(yīng)用，可在線測試帶鋼的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度等力學(xué)性能，得到較為準(zhǔn)確的測試結(jié)果。但由于3MA數(shù)據(jù)庫中并未包含所有鋼種的性能參數(shù)，所以目前只能有限地對部分鋼種進(jìn)行在線檢測，隨著數(shù)據(jù)庫的不斷完善，該系統(tǒng)可很好地應(yīng)用在冷軋帶鋼的生產(chǎn)線，用于力學(xué)性能的在線檢測。

5 冷軋帶鋼力學(xué)性能在線檢測實例

寶鋼旗下薄帶鋼生產(chǎn)單元從2015年開始與德國Fraunhofer無損檢測研究所(IZFP)合作，開發(fā)了面向高強(qiáng)薄帶鋼的力學(xué)性能檢測裝置3MA，如圖5～7所示。主要測試項目有斷后伸長率A、屈服強(qiáng)度Rp0.2和抗拉強(qiáng)度Rm。

圖5 3MA裝置現(xiàn)場形貌Fig.5 The scene morphology of 3MA device

圖6 實際使用中的力學(xué)性能檢測裝置Fig.6 The mechanical property testing device in the actual use

圖7 冷軋帶鋼力學(xué)性能在線檢測結(jié)果Fig.7 The online detection results of mechanical properties of the cold-rolled strip steel:a) yield strength; b) tensile strength; c) percentage elongation after fracture

圖8 在線檢測結(jié)果和離線檢測結(jié)果比較Fig.8 The comparison of detection results measured online and offline:a) yield strength; b) tensile strength; c) percentage elongation after fracture

目前該設(shè)備已經(jīng)投入運行。為了驗證該檢測系統(tǒng)的測試精度，選擇了50卷帶鋼，帶鋼的選擇具有一定的代表性，即強(qiáng)度等級，從低到高均涉及。其中26卷帶鋼用于檢測模型的標(biāo)定，另外24卷帶鋼用于驗證檢測模型的輸出結(jié)果。實際生產(chǎn)中，在每卷帶鋼的頭尾各取一塊樣板進(jìn)行離線拉伸試驗,獲得3個力學(xué)性能值。在上述的標(biāo)定和驗證中，離線拉伸試驗結(jié)果均采用帶鋼尾部取樣的檢測結(jié)果。也即50卷帶鋼有50組離線拉伸試驗結(jié)果。同時，力學(xué)性能在線檢測裝置也得到了一組基本電磁參數(shù)，標(biāo)定階段采用回歸的方法，得到檢測模型。在隨后的驗證階段，將檢測模型的輸出結(jié)果與離線拉伸試驗結(jié)果進(jìn)行比較，相關(guān)結(jié)果如下。

圖8為24組樣本的離線拉伸試驗結(jié)果和在線檢測結(jié)果的比較。圖9為上述檢測結(jié)果的相對誤差。由圖8和圖9可見，Rm的結(jié)果符合程度較高，A的測試誤差較大，部分超過了10%。

圖9 在線檢測結(jié)果誤差分布Fig.9 The error distribution of online detection results

表1為在線檢測結(jié)果的統(tǒng)計分析,從在線檢測結(jié)果和離線拉伸試驗結(jié)果的差異上來看，該3MA裝置的檢測精度較高。

表1 在線檢測結(jié)果統(tǒng)計Tab.1 The statistics of online detection results

由于在線檢測模型是一種間接測試方法，取決于模型學(xué)習(xí)階段的質(zhì)量，在前述的試驗驗證中，并沒有將帶鋼細(xì)分，例如按照不同鋼種和厚度分別標(biāo)定和測試。后期如果對在線檢測精度有更高的要求，則有必要對檢測數(shù)學(xué)模型根據(jù)帶鋼鋼種和厚度等進(jìn)行細(xì)分。

6 結(jié)論

冷軋帶鋼力學(xué)性能檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢為無損在線測試。IZFP公司基于多磁參數(shù)綜合法開發(fā)出的3MA系統(tǒng)和EMG公司基于電磁感應(yīng)法開發(fā)出的IMPOCpro系統(tǒng)可較好地匹配帶鋼的生產(chǎn)線，在規(guī)定誤差范圍內(nèi)完成對帶鋼力學(xué)性能的無損在線檢測。

然而目前的檢測儀器只能做到對冷軋帶鋼力學(xué)性能的在線實時檢測，不能根據(jù)檢測結(jié)果的反饋實現(xiàn)同步控制工藝的優(yōu)化。因此，進(jìn)一步研究冷軋帶鋼力學(xué)性能在線檢測技術(shù)的重點在于以鋼廠為主體的力學(xué)性能檢測與控制技術(shù)的結(jié)合，主要有以下研究內(nèi)容。

(1) 如何在現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上完善數(shù)據(jù)及提高檢測精度，實現(xiàn)更多鋼種的在線準(zhǔn)確檢測。

(2) 如何通過在線檢測得到的力學(xué)性能數(shù)據(jù)，實時地調(diào)整生產(chǎn)工藝，實現(xiàn)力學(xué)性能檢測與生產(chǎn)工藝控制的同步，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量。

該文得到了南京航空航天大學(xué)王平教授的幫助和支持，謹(jǐn)表感謝！

[1] 高松巍, 鄭樹林,楊理踐. 長輸管道漏磁內(nèi)檢測缺陷識別方法[J]. 無損檢測,2013,35(1):38-41.

[3] 郭鵬舉,關(guān)衛(wèi)和,陳學(xué)東,等. 低合金鋼彈塑性變形狀態(tài)的磁記憶檢測[J]. 無損檢測,2012,34(5):25-27,32.

[4] 殷安民. 超低碳鋼微觀組織在線檢測技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)研究[D]. 北京:北京科技大學(xué),2015.

[5] 徐科,宋敏,楊朝霖,等. 隱馬爾可夫樹模型在帶鋼表面缺陷在線檢測中的應(yīng)用[J]. 機(jī)械工程學(xué)報,2013,49(22):34-40.

[6] 胡亮,段發(fā)階,丁克勤,等. 帶鋼表面缺陷計算機(jī)視覺在線檢測系統(tǒng)的設(shè)計[J]. 無損檢測,2003,25(6):287-290.

[7] ALEXANDR1 S, MIROSLAV N, TETSUYA U,etal. Non-destructive evaluation of milled surfaces of a hard bearing steel by the Barkhausen noise technique[J]. Studies in Applied Electromagnetics and Mechanics,2016,41:102-107.

[8] SAMIMI A A, KRAUSE T W, CLAPHAM L. Multi-parameter evaluation of magnetic Barkhausen noise in carbon steel[J]. Journal of Nondestructive Evaluation,2016,35(3):40-49.

[9] 劉輝,祁欣. 基于巴克豪森噪聲技術(shù)的電磁應(yīng)力理論分析[J]. 北京化工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2012,39(5):118-121.

[10] 華斌,李平,文玉梅,等. 基于巴克豪森效應(yīng)的鋼板內(nèi)部缺陷檢測方法[J]. 傳感器與微系統(tǒng),2011,30(1):50-53.

[11] AHMADZADE-BEIRAKI E, MAZINANI M, KASHEFI M. Examination of Barkhausen noise parameters for characterisation of strain-induced martensitic transformation in AISI 304 stainless steel[J]. Insight: Non-Destructive Testing and Condition Monitoring, 2016,58(6):297-301.

[12] 龐娜,程德福,王言章,等. 時間差型磁通門敏感單元巴克豪森噪聲處理研究[J]. 儀器儀表學(xué)報,2015,36(11):2594-2601.

[13] 莊又青. 利用巴克豪森效應(yīng)綜合評價材料表面質(zhì)量[J]. 無損檢測,1994,16(2):41-43.

[14] VOURNA P, KTENA A, TSAKIRIDIS P E,etal. An accurate evaluation of the residual stress of welded electrical steels with magnetic Barkhausen noise[J]. Measurement,2015,71:31-45.

[15] 厚康. 薄板電阻焊焊縫缺陷渦流檢測技術(shù)的研究[D]. 上海:華東理工大學(xué),2016.

[16] 張東利,陳振茂,武美先,等. 多頻渦流裂紋重構(gòu)方法及其在金屬夾芯板焊部裂紋定量檢測中的應(yīng)用[J]. 無損檢測,2010,32(8):556-559.

[17] 朱紅運,王長龍,江濤,等. 激勵電流對脈沖渦流檢測的影響研究[J]. 儀器儀表學(xué)報,2016,37(1):1-8.

[18] 高偉. 基于渦流陣列的鋼管無損檢測研究[D]. 哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué),2015.

[19] 高軍哲,潘孟春,張琦,等. 基于調(diào)頻激勵和細(xì)化譜分析的多頻渦流檢測技術(shù)研究[J]. 儀器儀表學(xué)報,2011,32(11):2628-2634.

[20] DMITRIEV S F, KATASONOV A O, MALIKOV V N,etal. Flaw detection of alloys using the eddy-current method[J]. Russian Journal of Nondestructive Testing,2016,52(1):32-37.

[21] 李正明,陳敏潔. 基于DSP的渦流檢測多頻阻抗分析系統(tǒng)研制[J]. 自動化與儀表,2013,28(6):49-52,56.

[22] 仲維暢. 鐵磁性物體在地磁場中的自發(fā)運動磁化[J]. 無損檢測,2005,27(12):626-627,654.

[23] 李偉鋒. 基于電磁感應(yīng)法的地下金屬管線無損檢測技術(shù)的研究[D]. 哈爾濱:哈爾濱理工大學(xué),2011.

[25] 李紅梅,趙天飛,陳振茂. 基于自然磁化現(xiàn)象的損傷定量無損檢測方法[J]. 西安交通大學(xué)學(xué)報,2011,45(1):58-63.

[26] 王曉紅,吳德會,李雪松,等. 小型磁化器條件下的變勵磁MFL檢測新方法[J]. 儀器儀表學(xué)報,2015,36(1):70-77.

[27] GUSEV A P. Models of magnetic charges and fluxes in the problem of flaw detection with local magnetization[J]. Russian Journal of Nondestructive Testing,2014,50(6):343-349.

[28] 曾杰偉,蘇蘭海,徐立坪,等. 逆磁致伸縮效應(yīng)鋼板內(nèi)應(yīng)力檢測技術(shù)研究[J]. 機(jī)械工程學(xué)報,2014,50(8):17-22.

[29] AGRA K, BOHN F, MORI T J A,etal. Handling magnetic anisotropy and magnetoimpedance effect in flexible multilayers under external stress[J]. Journal of Magnetism and Magnetic Materials,2016,420:81-87.

[30] 王炳成,任朝暉,聞邦椿. 基于非線性多參數(shù)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷方法[J]. 機(jī)械工程學(xué)報,2012,48(5):63-69.

[31] 瞿麗英. 基于DSP2407的電磁無損檢測儀軟件系統(tǒng)的設(shè)計[D]. 哈爾濱:哈爾濱理工大學(xué),2006.

[32] FEDOROV A V, MIKHAILOV A L, FINYUSHIN S A,etal. Detection of the multiple spallation parameters and the internal structure of a particle cloud during shock-wave loading of a metal[J]. Journal of Experimental and Theoretical Physics,2016,122(4):685-688.

RrogressionofOnlineDetectionTechnologiesofMechanicalPropertyofCold-RolledStripSteels

CHENYunpeng1,LIMangmang1,TANGChenglong2

(1. Baosteel-NSC Automotive Steel Sheets Co., Ltd., Shanghai 201900, China;2. Research Institute, Baoshan Iron & Steel Co., Ltd., Shanghai 201900, China)

Mechanical property is an important index to evaluate the quality of strip steel products, and is the main basis of downstream product design and material selection. Detecting the mechanical property parameters of the strip steels is an important means to ensure the quality of the products. The various online detection technologies were reviewed, including Barkhausen noise method, multi-frequency eddy current method, electromagnetic induction method, multiple magnetic parameters synthesis method, etc., the working principle and research progress of various technologies were analyzed, the practical application status of them was discussed, and their respective applicable scopes and the advantages and disadvantages were pointed out. Finally, taking the 3MA system, Baosteel’s online detection device for high strength thin strip steels, as an example, the detection precision and effect were analyzed. The results show that the detection error of the 3MA system was within the specified range. Compared to the traditional offline detection technology, online detection technology could ensure the complete and continuous real-time detection of the cold-rolled strip steels, be used to adjust rolling technology according to the detection data, and ensure the quality of the cold-rolled strip steels.

cold-rolled strip steel; mechanical property; online detection

2017-03-06

陳云鵬(1973-)，男，高級工程師，主要從事冷軋汽車板生產(chǎn)和管理工作,ypchen@baosteel.com

10.11973/lhjy-wl201712002

TM93

A

1001-4012(2017)12-0859-07