薄带钢多参数机械性能检测系统设计与开发探析

摘 要：随着带钢、薄板、汽车板等产品在市场上的竞争日趋加剧，对钢材机械力学特性提出了更高的需求，同时也提出了相应的解决方案。针对传统理化测试方法存在的测试不连续、时延大、损耗大等缺点，本文设计开发了一套机械力学性能自动化在线无损检测系统，实现钢卷的拉伸强度 Rm、屈服强度 Rp0.2值、伸长率、应变硬化率、热处理硬化率等参数的连续、准确的测量结果，为生产人员及时有效地掌握钢材的力学性能变化规律，进而有效地调控钢材的质量，降低生产中出现的质量问题。

关键词：薄带钢；机械性能；检测系统；设计；开发

在冷轧带钢的实际应用中，其力学性能指标包括屈服强度，拉伸强度，拉伸强度，加工强化系数等。上述力学性质与金属成分、显微结构、轧制方式和热处理方式密切相关。冷轧带钢的力学特性不仅影响着它的使用场合和服役时间，而且还影响着它所能承受的负荷，它是生产中选择材料时最重要的参考因素。现有的冷轧带钢力学特性测量多以破坏性试验为主，存在着测量周期长、精度低等缺点，且在生产中，由于工人仅凭过去的经验设定各卷生产工艺参数，导致产品力学特性存在较大的偏差，急需研制一套在线监测带钢产品力学特性的在线监测系统。

1.系统检测原理

通过对多个磁性参数的作用机制及检测模型的优选，研制出相关的应用程序，可完成自动检测与人工检测模式的转换，无接触检测，提离自动控制，电磁探测探针自动扫描，在线显示，数字样卷信息查询，参数组态与模式选择，设备定期自动校准，模型的培训与更新等。将巴克豪森噪声、切向磁场谐波分析、增量磁导率和多频率涡流探测等技术相结合，实现对带材受磁状态下多种特征参数的有效融合，提高了对带材力学特性的探测能力。

2.系统结构组成

冷轧带钢的机械性能检测是一套完整的测试系统，它是一套完整的测试方法，它是一套完整的测试方法。

2.1系统硬件组成

系统的硬件包括三大模块。（1）电磁检测探头部分。利用四种不同的电磁法测量数据，对其进行放大、过滤，并将其送至 PLC控制柜内的电磁探测装置。（2）进给机构。它主要用于对探测探针的上下运动及侧向运动进行控制。将探测探针抬起，使得探测探针与冷轧钢带之间的间隔达到预定50.5毫米，并且对探测探针的下落进行控制，以防止在停止测定时探测探针的安全性。通过对探测探针的侧向位移进行调节，使得它能够根据带材的不同宽度而一直处于采样点。（3）PLC 控制柜部分。PLC的控制箱内包括了电磁检测装置和 PLC的控制装置，电磁探测装置的作用是向探测器发送激发信号，并获得探测器发送出来的探测信号，对探测到的探测信号进行处理，并以传输控制协议的格式向安装了机械特性探测系统的软件发送信息，从而完成对电磁探测装置的控制。PLC的控制器以对运动探针的操作进行控制，并以 TCP/IP格式与机械特性测试系统的程序进行通信，从而完成对送料机构的控制。

2.2系统应用软件

机械性能的在线测试系统包括两个模块：前面板的设计和后端的设计。在前端设计中，实现了页面设计，用户授权，视频调用，以及前、后端的通讯。后端编程包括前端通讯，数据库开发，以及其他与系统相关的接口。该系统的人机界面是由电磁测试装置、宝钢智能制造大数据平台以及 PLC的人机界面构成的。在该系统中，通过电磁测试装置对41项电磁参量进行了测试，并对其进行了分析。这里，L1为诸如钢带速度，张力，焊接距离探测探针等的实时信息，L2为钢带卷号，厚度，宽度，退火曲线代码等的基本参数。PLC的控制信号是对应 PLC的命令、带材宽和六项力学指标的实时运算。

3.现场检测测试

3.1算法模型预测结果分析

本文根据实际情况，提出了一种基于 BP神经网络的连续回归方法。在此基础上，利用两个不同的数学模式，分别对同一批次的热轧板带材进行力学特性的预报，并与五个数学模型进行比较。采用的评估标准主要有：（1）耗费的时间。从启动模式到结束模式之间的时间间隔。（2）平均绝对值误差率。绝对错误率的平均值是绝对错误的绝对数量。（3）模型预测能力。预报的准确性体现在两个层面：首先，预报模式是否能够反映预报期内事件的发展状况；第二是预报的偏差，也就是预报的准确性，也就是预报的准确性必须在一定的范围内。文中给出了绝对均值偏差不超过10%，绝对均值偏差不超过5%的两个置信区间。

3.2检验结果精度

选取2023年六月、七月和八月三个月11个钢号的钢材质量评定指标，共计1577份。采用逐步回归法、 BP神经网络法对其进行识别，并选取 CoefTable–forC608 V9.1. xlsx进行逐步回归系数表的选取。采用BPNNV2P0. xlsx的 BP神经网络参数。

通过以上分析可以看出，该方法的计算结果能够达到计算的精度，但在某些方面还有待提高。该系统的探测性能评价标准为：（1）在 P<5%的情况下，探测合格比率 Rm>90%；（2）在检验精度 P<10%的情况下， Rp0.2%~90%、 A≥90%、R90%~90%、N90%~90%；（3）当检测精度 P<15%时，检测的合格率达到了90%以上。（4）对于由甲方供应的标准样，对其进行反复测定（由规定的反复循环），其准确度为±5%。

结束语：

综上所述，以冷轧厂机组作为系统适用现场，采用电磁无损检测原理，研制一种适合于冷轧钢带机械性能的在线检测系统。通过对冷轧带钢的力学性能测试，提出了一种新的测试方法，并对测试过程进行了优化。冷轧带钢是用热轧带钢、钢板在室温条件下通过冷轧机生产的带材或薄板。它的整体平整性好，表面光洁度好，机械性能优良，在工业和制造业中占有重要地位，主要应用于高档汽车外板，内墙，家用电器，彩涂基片等。

参考文献

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