[发明专利]一种连铸坯表面振痕形貌的离线检测装置及方法

说明书

本发明涉及一种连铸坯表面振痕形貌的离线检测装置及方法，装置包括测量单元、运动单元、控制单元和数据采集单元。测量单元包含传感器和多功能支架；运动单元包含导轨、滑台、丝杠、步进电机和限位开关；控制单元包含电机驱动器、控制器和直流稳压电源；数据采集单元包括数据采集器和微型笔记本电脑。方法为：将运动单元置于连铸坯表面，控制单元驱动测量单元在运动单元上进行直线运动，数据采集单元的数据采集器采集位移传感器测量的距离信息，传递给计算机对数据进行存储和处理。本发明具有便携性好、精度高等优点，为连铸工艺的优化提供了明确的方向，为连铸坯质量的提升提供了支撑作用。

技术领域

本专利申请属于冶金离线检测技术领域，更具体地说，是涉及一种连铸坯表面振痕形貌的离线检测装置及方法。

背景技术

连铸技术的发展极大提高了生产效率，将熔融钢水连续不断的注入水冷铜板结晶器中，随着凝固过程的推进，沿结晶器高度方向，初生坯壳不断增厚。为了防止坯壳与铜板粘结，实现顺利拉坯，结晶器振动已成为当代连铸不可或缺的关键技术，但，也因此带来了连铸坯表面振痕。

表面振痕属于连铸坯的固有缺陷，目前尚无成熟技术可将其完全消除。振痕的深度是衡量连铸坯表面质量的关键指标之一，若深度过深，易成为皮下夹渣、皮下气泡、皮下裂纹和表面裂纹缺陷的源发地，也将增加后续连铸坯清理量，降低成材率。改善连铸坯振痕形貌是提升连铸坯质量、提高成材率的有效手段。

为了减轻振痕对质量的危害，专利CN103317108B和CN110125346A公开了一种减轻连铸坯振痕的方法，均采用了“热顶结晶器”的思想来抑制靠近结晶器铜板一侧钢水液面的凝固，但是热顶结晶器因种种问题，尚未在国内推广。

目前，为了改善振痕，大多采用了集“结晶器保护渣”、“结晶器振动参数””、“结晶器流场”和“结晶器设备精度”为一体的振痕控制技术。如何精确、定量的描述振痕形貌，对评估振痕控制技术的效果具有重要的意义。常规技术大多数采用目视和游标卡尺的方法来判断振痕深度，检测结果精度差，显然无法为振痕控制技术的调整提供精准的指向标。

因此，急需开发一种简单的、精准的振痕深度检测装备及方法。日本专利JP59147762A发明了一种激光振痕深度检测装置，但是该装置必须安装在固定位置，投资较高，不具备便携性，使用极其不便利，甚至可能只有改变现有的物流布局才能满足其使用要求。专利CN201463844U公开了一种便携式的连铸坯振痕离线测试装置，测试精确度较高，但是由于该装置的结构缺点，对板坯窄面（上表面）振痕的测试适应性差，而连铸坯皮下夹渣、气泡、裂纹等缺陷往往正发生于窄面（上表面）、侧面和角部。专利CN201281578Y发明了一种振痕深度测量仪，但测量仪器为指针式，精度较差，而且无法将测量数据导入计算机，不便于数据分析和规律总结。专利CN102679917A公开了一种激光检测连铸坯表面振痕的方法，利用点扫描技术对样品进行二维或三维空间上的点分解，并利用激光束对点扫描技术分解的点进行逐点逐行扫描成像，最后通过图像软件组合成二维或三维图像，其测量精度高达0.01~0.1μm。但是该方法的缺点在于，对检测样品的尺寸有限制，重量不允许超过10kg，不能用于现场整根连铸坯振痕的测量，数据代表性较差。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是针对现有技术的缺陷，提供一种便携式的、高精度的连铸坯振痕形貌的离线检测装置和检测方法。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：

一种连铸坯表面振痕形貌的离线检测装置，包括测量单元、运动单元、控制单元和数据采集单元，

测量单元包括多功能支架、设置在多功能支架上的多个激光位移传感器，多功能支架的截面为角状、其包括相连接的水平段和竖直段，多功能支架位于运动单元上；

运动单元包括安装架、上下设置在安装架上的多个导轨、设置在安装架上并与导轨平行的丝杠、穿套在导轨和丝杠上并可滑动的滑台、设置在安装架上并与丝杠电性连接的步进电机、设置在安装架两端的限位开关，限位开关也位于导轨和丝杠的两端，多功能支架固定设置在滑台上；