通过激光超声（LUS）测量设备估计物体的材料性质的方法和装置制造方法及图纸

本公开涉及一种用于通过包括生成激光器(210)、检测激光器(220)和检测器(230)的激光超声(LUS)测量设备(200)来估计物体(2)的材料性质的方法，该方法包括：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过激光超声（LUS）测量设备估计物体的材料性质的方法和装置


[0001]本公开涉及一种用于通过包括生成激光器、检测激光器和检测器的激光超声(LUS)测量设备来估计物体的材料性质的方法。本公开还涉及用于控制钢轧制过程的方法、用于测量物体的材料性质的装置、计算机程序和/或携带计算机程序的计算机可读介质。

技术介绍

[0002]用于生产钢的热轧是公知的金属加工工艺，其他加热的钢材料在一对或多对辊之间通过，以减小材料的厚度并且使厚度更均匀。热轧的特征在于，在轧制过程期间，钢的温度高于其再结晶温度。该过程通常导致细长的钢板/带材，例如金属板，其可以卷绕成钢卷。
[0003]为了能够生产高质量的钢，控制热轧过程是重要的。这可以例如通过控制钢材料的温度、由辊提供到钢上的压力、轧制过程的速度等来执行。钢的一个参数是粒径，该参数影响钢的性质并且因此影响钢的质量。因此，在热轧过程期间能够测量和估计钢的粒径并且将其用于控制该过程以使钢取得期望的粒径或期望的粒径范围将是有益的。
[0004]一种已知的用于测量粒径的方法是使用所谓的LUS测量设备，其中激光用于在钢材料中生成超声波脉冲。在钢中生成的超声波脉冲传播通过材料并提供超声回波，由此可以确定超声回波的超声波衰减。超声波衰减可用于估计钢的粒径。US 2007/0006651 A1公开了一种用于估计物体的材料性质(例如粒度)的已知方法。根据其描述，公开了一种使用超声波衰减来确定材料性质的方法，并且涉及从超声检测器接收相互作用信号。相互作用信号捕获在超声波脉冲已经在物体中传播之后撞击物体的检测位置的宽带超声波脉冲的至少一种表现。在通过物体的传播中，超声波脉冲被一个或多个物理机制衰减。将对应于衰减的超声波脉冲的相互作用信号的一部分从时域变换到频域，以获得振幅谱。一旦获得振幅谱，就将其与参考振幅谱进行比较以获得衰减谱。然后将衰减谱拟合到衰减模型以导出衰减参数，并且衰减参数用于计算材料性质。
[0005]此外，使用参考片以与振幅谱类似的方式产生参考振幅谱。参考件相对于宽带超声波脉冲具有与物体等效的衍射性质，但是参考振幅谱基本上没有衰减，这是因为参考件具有已知的衰减参数，所述衰减参数用于校正参考件的振幅谱中的衰减，或者因为参考件被选择为提供可忽略的衰减。
[0006]因此，上述已知方法需要使用参考件来估计材料性质。作为另一示例，还已知利用多个回波来估计材料性质。因此，代替使用参考片进行计算，可以比较两个超声回波以计算材料性质。
[0007]虽然上述方法似乎可用于估计材料性质，例如估计钢的粒径，但仍在努力开发一种在生产环境中，特别是在钢的热轧期间更有效和有用的方法。

技术实现思路

[0008]鉴于上述，本专利技术的目的是提供一种用于估计物体的材料性质的改进的方法和装
置。此外，本专利技术的目的是通过在钢轧制过程期间进行粒径的原位测量来提供对钢轧制过程的改进的控制。
[0009]根据第一方面，该目的通过权利要求1所限定的方法来实现。根据第二方面，该目的通过权利要求11所限定的方法来实现。根据第三方面，该目的通过权利要求12所限定的装置来实现。根据第四方面，该目的通过权利要求15所限定的轧钢机来实现。根据第五方面，该目的权利要求 16所限定的计算机程序来实现。根据第六方面，该目的通过携带权利要求 17所限定的计算机程序的计算机可读介质来实现。本公开的其他实施例可以在从属权利要求以及所附的描述和附图中找到。
[0010]根据其第一方面，该目的通过一种用于通过激光超声(LUS)测量设备来估计物体的材料性质的方法来实现，该激光超声测量设备包括生成激光器、检测激光器和检测器。该方法包括：
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通过生成激光器将激光脉冲提供到物体的表面上，使得在物体中生成超声波脉冲，并且使得在表面上立即生成超声波振动，
[0012]‑
使用检测激光器和所述检测器来测量来自物体的至少第一后续超声回波，超声回波是物体中生成的超声波脉冲的回波，
[0013]‑
使用检测激光器和检测器来测量表面上立即生成的超声波振动，和
[0014]‑
基于测量到的至少第一后续超声回波，使用超声波衰减参数来估计材料性质，由此使用测量到的表面上立即生成的超声波振动作为测量到的至少第一后续超声回波的参考来估计材料性质。
[0015]通过提供根据本专利技术的第一方面的方法，可以以改进的方式估计和确定材料性质。实际上，本专利技术基于专利技术人的认识，即当使用LUS测量设备时，可以测量生成事件本身，即在表面上立即生成的超声波振动，并且将其用于有效地估计和确定物体的材料性质，该物体可能是金属，优选是钢。一般理解的是，生成事件，即当激光脉冲由生成激光器提供到物体的表面上时，不能用作可靠的参考，因为它包含来自生成激光器的太多光污染以及由表面上的热膨胀引起的太多振动。使用生成事件作为参考，与使用如现有技术中已知的参考件或多个超声回波相比，可以执行更有效的测量和材料性质估计。更具体地，将不需要在任何参考件上执行测量。此外，使用生成事件作为参考，已经认识到，与使用多重回波方法时相比，可以测量和确定更大的粒径。更大的粒径即将导致更大的超声波衰减水平，并且因此仅可能以足够的精度(信号与背景比)测量一个超声回波。
[0016]因此，这里使用的在表面上立即生成的超声波振动指生成事件，即当激光脉冲被提供到物体的表面上时的事件。这也可以表示生成振动，其被测量且并用于材料性质估计。换句话说，生成事件对应于当激光脉冲被提供到物体的表面上时的时间点。此外，也将在下文中理解，在表面上立即生成的测量的超声波振动不同于已经穿过物体表面或在物体表面上行进的超声波脉冲。
[0017]优选地，可以通过将基于测量的至少第一后续超声回波的频谱振幅与基于测量到的在表面上立即生成的超声波振动的频谱振幅进行比较来提供参考。
[0018]可选地，当激光脉冲提供到物体表面上时，物体的温度可以为600℃或更高。事实上，已经认识到，在600℃或更高的高温下，可以更容易地测量和评估生成事件，因为在这些温度下，由生成的热部分引起的超声波变得小于表面上的烧蚀部。仍然可选地，当激光脉冲
提供到物体表面上时，温度可以为800
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1200℃，比如850
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950℃。
[0019]可选地，测量到的在表面上立即生成的超声波振动和测量到的至少第一后续超声回波导致在时域中具有振幅变化的信号，其中，该方法还可以包括提供用于将信号从时域转换到频域的模型的步骤，并且其中，基于在 3至200MHz、优选为3
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100MHz、比如3
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40MHz的频率范围中的转换信号的值来估计物体的材料性质。已经进一步认识到，当在上述频率范围中使用生成事件作为参考时，可以测量具有不同厚度的不同物体的粒径，而不使用如现有技术中的几个参考件。因此，本文公开的方法已示出在生产环境中，特别是在轧钢机中是有益的。
[0020]此外，可以通过使用窗口函数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于通过包括生成激光器(210)、检测激光器(220)和检测器(230)的激光超声(LUS)测量设备(200)来估计物体(2)的材料性质的方法，所述方法包括：
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通过所述生成激光器将激光脉冲提供(S1)到所述物体的表面上，使得在所述物体中生成超声波脉冲，并且使得在所述表面上立即生成超声波振动，
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使用所述检测激光器和所述检测器来测量(S2)来自所述物体的至少第一后续超声回波，所述超声回波是所述物体中生成的所述超声波脉冲的回波，其特征在于，所述方法还包括：
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使用所述检测激光器和所述检测器来测量(S3)所述表面上立即生成的超声波振动，和
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基于测量到的至少第一后续超声回波，使用超声波衰减参数来估计(S5)所述材料性质，由此使用测量到的所述表面上立即生成的超声波振动作为测量到的至少第一后续超声回波的参考来估计所述材料性质。2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过将基于测量到的至少第一后续超声回波的频谱振幅与基于测量到的在所述表面上立即生成的超声波振动的频谱振幅进行比较来提供所述参考。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，当将所述激光脉冲提供到所述物体的所述表面上时，所述物体具有600℃或更高的温度。4.根据权利要求3所述的方法，其中，当所述激光脉冲提供到所述物体的所述表面上时，所述温度为800
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1200℃，比如850
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950℃。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，测量到的在所述表面上立即生成的超声波振动和测量到的至少第一后续超声回波导致在时域中具有振幅变化的信号，其中，所述方法还包括提供(S4)用于将所述信号从时域转换到频域的模型，并且其中，基于在3至200MHz、优选为3
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100MHz、比如3
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40MHz的频率范围中的转换信号的值来估计所述物体的材料性质。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，测量到的在所述表面上立即生成的超声波振动和测量到的至少第一后续超声回波导致在时域中具有振幅变化的信号，其中，所述方法还包括提供用于将所述信号从时域转换到频域的模型，并且其中，基于在转换信号的频率范围中高于频谱振幅阈值的值来估计所述物体的材料性质，...

【专利技术属性】
技术研发人员：米凯尔，
申请(专利权)人：瑞典钢铁技术有限公司，
类型：发明
国别省市：