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技术支持

基于3MA技术的带钢机械性能在线非接触测量系统

更新时间:2020-09-07   点击次数:915次

带钢机械性能在线非接触测量系统基于完整的3MA技术,即,除了IP之外,系统集成了BN,HA和EC,开发并用于连续测定拉伸强度(Rm),屈服强度(Rp0 .2),断裂延伸率以及各种钢种的其他机械技术特性。

应用技术发展

后来,早期的带钢机械性能无损测试系统原型被基于完整3MA技术的在线测量系统所替代,即,除了增量磁导率分析IP之外,系统中还实现了巴克豪森噪音分析BN,高次谐波分析HA和多频涡流分析EC。不再需要使用EMAT传感器来测量深冲参数。基于3MA技术,德国Fraunhofer IZFP无损检测技术研究院开发了一种在线非接触式测试系统,用于连续测定各种钢种的拉伸强度(Rm),屈服强度(Rp0.2)和其他机械技术特征。 3MA探头集成在可移动的可旋转支架中(请参见下图)。 可以将主磁场与带材的轧制方向之间的方向调整为0°,45°和90°,这提供了从3MA测量值确定各向异性参数rm和Dr的可能性。

3MA在线测试系统的可旋转3MA探头支架和工作台支架

 

同样,可将探头支架安装到液压可调工作台架上,该工作台配有定距滚轮。为了避免由于焊缝或带钢上的锌沉积物而损坏探头,必须在逃生警告的情况下快速降低整个结构。 集成在测量室内的外部电子设备控制着测量过程。电子设备主要由3MA测量模块,电动气动设备控制,与支持信号的接口组成,例如焊缝识别,仪表脉冲或带钢速度信号,以及与工厂过程控制(PCS)和数据管理(带钢生产线的DMS)系统。
为了校准,使用了来自12种不同钢种的约11,000条钢带。与早期原型系统IP + EMAT设备相比,此处3MA非接触式在线测量系统不必为每种钢种开发单独的校准。相反,发现可以将12个钢种合并为四个校准类别,如下表所示。

钢种Rm [MPa]的RMSERp0.2 [MPa]的RMSE带钢钢卷数量
IF, 常规型5.48.22667
IF, 高强度钢11.312.37764
BH烘烤硬化钢5.88.81294
结构钢7.910.1164

表: 钢种等级和校准结果。

 

除了标准钢质(普通钢和建筑钢)外,还研究了无间隙(IF)钢和高强度材料。在条带的开始和末端确定的3MA数据与Rm和Rp0.2数据的破坏性确定数据相关联,以便确定校准函数。上表还根据3MA数据和破坏性数据之间的相关性的RMSE,显示了此校准的结果。

校准验证结果; 比较3MA测量值和破坏性测量值:(a)拉伸强度Rm和(b)屈服强度Rp0.2。

 

为了验证校准,即检查已开发的校准功能的质量并评估此3MA应用程序的测量精度,使用已校准的3MA系统进行了一系列比较测量。将Rm和Rp0.2的非破坏性确定值与从超过2700条带材的破坏性拉伸测试中测得的值进行比较。下图的图表显示了此比较的结果。这些图中组合了所有四个钢种的数据。
为了评估非破坏性数据和破坏性数据之间的偏差,下表列出了四种钢种的RMSE值。

钢种Rm [MPa]的RMSERp0.2 [MPa]的RMSE带钢钢卷数量
IF, 常规型5.37.41985
IF, 高强度钢6.89.368
BH烘烤硬化钢11.215.655
结构钢7.512.134

表: 钢号等级和Rm和Rp0.2的验证测量结果 

 

根据误差传播的规则,这两种方法(nd和d)的测量不确定性将对RMSE有所贡献,即und和ud分别是非破坏性测量和破坏性测量的不确定性。 如上表所示,RMSE值接近破坏性拉伸试验的已知测量不确定度,表明3MA的测量不确定度在相同范围内。
可以使用3MA的Rm和Rp0.2的在线测量来确定线圈的接受范围,如下图所示。在带材位置范围x>200 m和x<2400 m中,不超过260 MPa的阈值水平(接受线)。

在线测量长度为2500 m的线圈中的屈服强度Rp0.2;带材起点,终点和中间的Rp0.2破坏性测量值也显示为红点。显示了表示阈值Rp0.2 = 260 MPa的验收线

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