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帶鋼屈服強(qiáng)度和深沖/深拉性能的在線連續(xù)檢測(cè)

行業(yè)需求

   冷軋和再結(jié)晶退火鋼板是一種高價(jià)值產(chǎn)品，除其他用途外，還用于汽車車身外殼部件。 須以足夠的精度滿足材料參數(shù)，例如屈服強(qiáng)度Rp0.2，抗拉強(qiáng)度Rm以及各向異性參數(shù)r_m和Δr。 在生產(chǎn)中，這些帶鋼被依次焊接到幾公里長(zhǎng)的鋼卷上。通常，上面的材料性能通過(guò)破壞性拉伸測(cè)試進(jìn)行測(cè)試。顯然，這些測(cè)試無(wú)法在整個(gè)帶鋼長(zhǎng)度上進(jìn)行。因此，僅從鋼卷的起點(diǎn)和終點(diǎn)取樣以進(jìn)行這些測(cè)試。在將卷材出庫(kù)以進(jìn)行運(yùn)輸之前，這些樣品會(huì)進(jìn)行大量且費(fèi)時(shí)的拉伸測(cè)試。樣品收集和測(cè)試之間的時(shí)間延遲可能長(zhǎng)達(dá)幾個(gè)小時(shí)。由于采樣和測(cè)試之間存在時(shí)間延遲，因此無(wú)法快速檢測(cè)生產(chǎn)過(guò)程中的偏差并對(duì)偏差做出反應(yīng)。

應(yīng)用技術(shù)

  為了克服這些限制，需要用于連續(xù)在線確定整個(gè)鋼帶中機(jī)械力學(xué)性能參數(shù)的無(wú)損檢測(cè)（NDT）系統(tǒng)。20多年前，德國(guó)Fraunhofer IZFP無(wú)損檢測(cè)技術(shù)研究院開始了與開發(fā)這種用于帶鋼測(cè)試的無(wú)損檢測(cè)設(shè)備有關(guān)的研究活動(dòng)。在90年代就完成了原型的在線連續(xù)自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)。如下圖所示，該系統(tǒng)安裝在德國(guó)杜伊斯堡的蒂森克虜伯鋼鐵公司的生產(chǎn)線中。該原型系統(tǒng)集成在退火和平整冷軋工藝之后以及卷取之前。在安裝部位，帶鋼進(jìn)料可達(dá)300 m/min的范圍。

集成增量磁導(dǎo)率IP測(cè)量技術(shù)和EMAT技術(shù)的首套原型系統(tǒng)，用于在線連續(xù)檢測(cè)帶鋼的屈服強(qiáng)度Rp0.2和深沖性能（r_m和Δr）等力學(xué)性能參數(shù)

  EMAT傳感器用于測(cè)量沿軋制方向（EMAT_RD）和45°（EMAT_45）傳播的超聲波（US）的對(duì)稱水平剪切板模式的初相速度?；谶@些測(cè)量，可以確定鋼材深沖壓/深拉伸成形性能參數(shù)r_m和Δr。對(duì)無(wú)間隙原子鋼（IF鋼）的軟深沖材料進(jìn)行了研究。使用了氮，鈮和鈦含量不同的三種不同等級(jí)的中頻鋼。在線校準(zhǔn)是在這些鋼種的353條帶鋼上進(jìn)行的。為了確定校準(zhǔn)的參考值，使用了破壞性拉伸試驗(yàn)（Rp0.2）和應(yīng)變?cè)囼?yàn)（r_m和Δr）。從增量磁導(dǎo)率IP信號(hào)的測(cè)量參數(shù)為u_MAX，H_cu以及DH25u，DH50u和DH75u。這些參數(shù)已表現(xiàn)出對(duì)帶鋼的屈服強(qiáng)度Rp0.2的敏感性。

基于IZFP增量磁導(dǎo)率IP測(cè)量的測(cè)量參數(shù)并結(jié)合薄板厚度的屈服強(qiáng)度Rp0.2的校準(zhǔn)結(jié)果；屈服強(qiáng)度的無(wú)損預(yù)測(cè)值（來(lái)自IP）顯示為破壞性測(cè)量值（來(lái)自參考值）的函數(shù)：（a）對(duì)于鋼種IF-1，（b）對(duì)于鋼種IF-2。

  因此，對(duì)于每種板材厚度使用單獨(dú)的校準(zhǔn)模型，或者將板材厚度作為參數(shù)集成到校準(zhǔn)功能中，都是有意義的。 后一種變量應(yīng)用于此處描述的工作。 如上圖所示，相關(guān)系數(shù)R²非常高（0.7-0.8），均方根誤差RMSE非常低（4-6 MPa）。r_m和Δr的校準(zhǔn)提供R²的值在0.6到0.8之間，RMSE在0.04到0.06之間。 但是，須考慮到這些校準(zhǔn)的值范圍很低，這會(huì)導(dǎo)致RMSE值較小。

在線測(cè)量長(zhǎng)度為2300 m的鋼卷中的屈服強(qiáng)度Rp0.2。 帶材開頭和結(jié)尾處Rp0.2的破壞性測(cè)量值也顯示為帶有誤差線的白色正方形。

在線測(cè)量長(zhǎng)度為2300 m的鋼卷中的垂直各向異性r_m和平面各向異性Δr

  基于上述校準(zhǔn)，對(duì)帶鋼力學(xué)性能參數(shù)屈服強(qiáng)度Rp0.2，深沖性能參數(shù)r_m和Δr進(jìn)行了連續(xù)在線測(cè)量。上圖顯示了一些Rp0.2，r_m和Δr的結(jié)果。在上面Rp0.2的測(cè)量圖中，可以觀察到鋼帶在位置x = 2100 m處離開了可接受范圍（130–180 MPa）。后來(lái)通過(guò)破壞性測(cè)量證實(shí)了這一點(diǎn)。上圖也顯示了同一鋼卷中深沖/深拉性能參數(shù)r_m和Δr的在線測(cè)量結(jié)果。

  為此，歷史事實(shí)證明，實(shí)現(xiàn)EMAT（電磁聲換能器）技術(shù)以及增量磁導(dǎo)率IP技術(shù)集成是有利于在線連續(xù)測(cè)量帶鋼屈服強(qiáng)度和深沖/深拉性能如各向異性參數(shù)的。如需了解更多相關(guān)資訊，請(qǐng)聯(lián)系總代理上海量博實(shí)業(yè)或訪問(wèn)3MA系列儀器設(shè)備產(chǎn)品庫(kù)。