监测连铸坯振痕的电磁力方法技术

本发明专利技术涉及一种监测连铸坯振痕的电磁力方法，所述方法包括：将永磁体与微小力传感器连接在一起，形成一个测量单元；将上述单元组合排列形成测量机构，并将该测量机构镶嵌到盘状体的侧缘形成盘状测量仪；将盘状测量仪置于待测连铸坯表面的侧方，并以一定速度旋转,待测连铸坯在下拉过程中依次经过盘状体附近的待测区域；待测连铸坯表面振痕的凸起或凹陷使永磁体受到的电磁力的反作用力F0′发生变化，使用测力传感器测量作用在永磁体上的反作用力F0′，从而得到待测连铸坯表面的振痕信息。本发明专利技术监测连铸坯振痕的电磁力方法，根据缺陷的信号分析，可以对振痕变化进行监控，不要求连铸坯导磁，因而适用的连铸坯金属材料的类型更为广泛。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及冶金检测
，尤其涉及一种监测连铸坯振痕的电磁力方法。
技术介绍
连铸是使钢水不断的通过水冷结晶器，凝固成壳后从结晶器下方出口连续拉出，经喷水冷却，全部凝固后切成坯料的铸造工艺。为防止铸坯在凝固过程中与结晶器壁粘结，在连铸过程中通常采用结晶器振动技术，并使用保护渣润滑，使连铸过程顺利进行。结晶器振动有利于连铸坯的脱模，但振动也使铸坯表面产生振痕。振痕是影响铸坯表面质量的重要因素，可使铸坯表面质量恶化，并易在振痕产生的位置内部生成裂纹，从而成为铸坯表面横裂及其它表面缺陷的根源。此外，振痕在后续的工艺中必须去除，这也会减少材料的利用率。虽然通过电磁软接触的方法能有效的减少振痕的形成，但是在实际连铸过程中仍然迫切的需要一种能够在线实时监测振痕的方法。目前连铸坯表面缺陷的在线无损检测技术主要有光学射线、超声、涡电流法等。光学检测通过检测透射射线的强度，就可判断物体内部的缺陷和分布，具有非接触、无污染、快速全场、直观的特点，但射线设备复杂、较昂贵且对缺陷的量化评估困难，且由于铸坯表面在强水冷条件下会形成一层氧化皮，进一步影响了光学方法测量的准确性。涡流检测技术最大的优点在于可以实现表面及近表面缺陷的检测，但是由于趋肤效应和提离效应的不利影响，且激励线圈和检测线圈很难做得很小，不适合连铸坯振痕的检测。超声检测受限于超声波的频率，方法准确度差，受氧化皮的影响大且无法实现表面及近表面的缺陷形态检测，并且超声检测常需要耦合介质，这也限制了它在连铸坯表面振痕监测方面的应用。一种现有的方法技术应用范围受到限制，因为在冶金实际中，导磁材料的连铸坯的生产量只占相当小的一部分(主要是铁以及部分钢种)，诸如铝、铜、锌等都是非导磁的(呈顺磁性或逆磁性)。另外，即使是铁材料，在温度高于居里温度(769摄氏度)以上时，铸坯材料为奥氏体状态，也是呈顺磁性的，因此上述专利技术应用范围受到限制。另一种现有的洛仑兹力微颗粒探测法。一个关于导电线中的微缺陷的检测方法，另一个是关于液态金属纯净度的监测方法。其原理是利用永磁体提供检测磁场，在待测的导电体中形成电磁敏感区，由于磁场与导体的相对运动在导体中感应出涡电流，进而磁场与涡电流相互作用产生洛仑兹力，洛仑兹力的反作用力作用在磁系统上，且可测。上述导体中含有颗粒或夹杂物时，上述的反作用力会发生变化，根据变化量可以获得微颗粒的信息。但上述专利方法仅定义了检测导体内部的微颗粒方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种监测连铸坯振痕的电磁力方法，以电磁力(洛仑兹力)无损检测原理为基础，提供一种简单快捷高效在线、实时的监测连铸坯振痕的电磁力方法，并通过缺陷信号分析实现对整体表面质量的量化评估，得到振痕深度、形状、数量、间距等重要信息。为实现上述目的，本专利技术提供了一种监测连铸坯振痕的电磁力方法，所述方法包括：步骤1，将永磁体与微小力传感器连接在一起，形成一个测量单元，通过所述测力传感器测量所述永磁体受到的力；步骤2，将所述单元排列组合形成测量机构，将所述测量机构镶嵌到盘状体的侧缘形成盘状测量仪，其中所述永磁体的磁化方向为沿所述盘状体的径向；步骤3，将所述盘状测量仪置于待测连铸坯表面的侧方，所述盘状体通过轴传动在电机的带动下旋转。所述待测连铸坯在下拉过程中依次经过所述盘状体附近的待测区域；步骤4，所述待测连铸坯表面振痕的凸起或凹陷使所述永磁体受到的电磁力的反作用力F0′发生变化，使用所述测力传感器测量作用在所述永磁体上的反作用力F0′，从而得到所述待测连铸坯表面的振痕信息。所述步骤1之前还包括：利用温度传感器测量所述待测连铸坯的温度。所述步骤1之前还包括：通过测距传感器测量所述测力传感器与所述待测连铸坯的距离，使所述永磁体与待测连铸坯表面的基准之间的距离保持不变。所述永磁体和测力传感器为阵列式排布。使用所述测力传感器测量作用在所述永磁体上的反作用力F0′，从而得到所述待测连铸坯振痕信息具体包括：当所述反作用力F0′变大，则所述待测连铸坯振痕为凸起，当所述反作用力F0′变小，则所述待测连铸坯振痕为凹陷；所述反作用力F0′的变化的次数为振痕数；根据所述反作用力F0′的变化量△F0′进行分析，得到振痕形状与深度信息；根据所述变化量△F0′和变化时间△t计算得到振痕的宽度与间距信息。所述待测连铸坯为连铸过程中铸坯，或者为切削振痕前的连铸坯。所述步骤4之后还包括，根据所述待测连铸坯表面的振痕信息，确定整个铸坯振痕的最高点和最低点，及振痕的最大厚度，作为切削掉振痕的量。本专利技术监测连铸坯振痕的电磁力方法具有如下优点：1、检测设备简单、成本低，本专利技术所用的装置主要由永磁体，测力、测温和测距传感器以及驱动设备构成。2、测量过程简单，只需测量电磁力或其转换形式的相应变化，即可得到连铸坯振痕的深度、宽度、间距、数量等信息。3、永磁体产生的静磁场稳定，与激励线圈相比，磁场强度足够强。4、检测速度快，可对连铸坯振痕进行在线、快速、实时的检测，是适用于非导磁金属连铸坯表面振痕的无损检测方法，适用的连铸坯金属材料的类型更为广泛。附图说明图1为本专利技术监测连铸坯振痕的电磁力方法的原理示意图；图2为本专利技术监测连铸坯振痕的电磁力方法的流程图；图3为本专利技术监测连铸坯振痕的电磁力方法中的旋转盘状体及测量机构示意图；图4A为本专利技术监测连铸坯振痕的电磁力方法的测量机构中测量单元的组成示意图；图4B为本专利技术监测连铸坯振痕的电磁力方法的测量机构中测量单元排列组合示意图；图5为本专利技术监测连铸坯振痕的电磁力方法的冷却系统示意图；具体实施方式下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。图1为本专利技术监测连铸坯振痕的电磁力方法的原理示意图。测量机构5与铸坯1作相对运动(相对速度为ν)，在铸坯1内产生涡电流，我们将铸坯内涡电流比较集中的较小的区域成为电磁敏感区。由于振痕的存在，铸坯1表面的振痕呈现凸凹不平的轮廓(与不导电空气的边界条件)，铸坯1表面与测量机构5之间的瞬时距离变化，在铸坯内空间分布的瞬时涡电流也发生变化，即铸坯内涡电流的分布和大小随铸坯的表面轮廓变化而变化。如图1所示，在t1时刻(图1的左部分)，永磁体运动到振痕的凸起处，在t2时刻(图1的右部分)，永磁体运动到振痕的凹陷处，在这两个时刻涡电流的空间分布本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种监测连铸坯振痕的电磁力方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1，将永磁体与微小力传感器连接在一起，形成一个测量单元，通过所述测力传感器测量所述永磁体受到的力；步骤2，将所述单元组合排列形成测量机构，将所述测量机构镶嵌到盘状体的侧缘形成盘状测量仪，其中所述永磁体的磁化方向为沿所述盘状体的径向；步骤3，将所述盘状测量仪置于待测连铸坯表面的侧方，所述盘状体通过轴传动在电机的带动下以一定速度旋转，所述待测连铸坯在下拉过程中依次经过所述盘状体附近的待测区域；步骤4，所述待测连铸坯表面振痕的凸起或凹陷使所述永磁体受到的电磁力的反作用力F0′发生变化，使用所述测力传感器测量作用在所述永磁体上的反作用力F0′，从而得到所述待测连铸坯表面的振痕信息。

【技术特征摘要】
1.一种监测连铸坯振痕的电磁力方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1，将永磁体与微小力传感器连接在一起，形成一个测量单元，通过
所述测力传感器测量所述永磁体受到的力；
步骤2，将所述单元组合排列形成测量机构，将所述测量机构镶嵌到盘状
体的侧缘形成盘状测量仪，其中所述永磁体的磁化方向为沿所述盘状体的径
向；
步骤3，将所述盘状测量仪置于待测连铸坯表面的侧方，所述盘状体通过
轴传动在电机的带动下以一定速度旋转，所述待测连铸坯在下拉过程中依次
经过所述盘状体附近的待测区域；
步骤4，所述待测连铸坯表面振痕的凸起或凹陷使所述永磁体受到的电磁
力的反作用力F0′发生变化，使用所述测力传感器测量作用在所述永磁体上
的反作用力F0′，从而得到所述待测连铸坯表面的振痕信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1之前还包
括：利用温度传感器测量所述待测连铸坯的温度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1之前还包
括：通过测距传感器测量所述测力传感器与所述待测连铸坯的距离，使所<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓东，廖艳飞，
申请(专利权)人：中国科学院大学，
类型：发明
国别省市：北京;11