提高非晶帶材產品疊片系數的方法與流程

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本發明涉及一種提高非晶帶材生產產品質量的方法，尤其是一種提高非晶帶材產品疊片系數的方法，屬于非晶合金材料生產的技術領域。

背景技術：

非晶合金，或稱為金屬玻璃，它是20世紀70年代問世的一種新型技術，是利用急冷技術，將鋼液一次成型為厚度為25~30微米左右的薄帶。由鐵硅硼得到的固體合金（薄帶）是不同于冷軋硅鋼材料中原子規則排列的晶體結構，正是這種合金其原子處于無規則排列的非晶體結構，使其具有狹窄的B-H回路，具有高導磁性和低損耗的特點；同時非晶合金原子排列的不規則限制了電子的自由通行導致電阻率比晶體合金高出2-3倍，這樣也有利于減少渦流損耗。以非晶合金為原料制成的變壓器鐵心，其空載損耗與采用硅鋼片的傳統變壓器相比，減少了75%左右，使非晶合金變壓器具有十分顯著地節能和環保效果。在非晶帶材生產時，有一道生產工藝的流程是把非晶制帶設備上直徑為1.6米左右的非晶薄帶收卷大卷（由于非晶生產設備速度很高，線速度為1250米/分左右，溫度又高，不能直接收成小卷），通過分卷設備分卷成直徑為0.8米的小卷（人工檢查，并去除掉次品），然后通過合卷設備把5卷小卷的非晶帶材同時作為放卷，5層疊成一起收卷（厚度為28微米×5=0.14毫米），作為成品供應給下游磁性材料應用廠家。大多數非晶帶材生產廠家，一般是憑操作者的經驗，把相應的5卷小卷直接合卷成一卷成品帶材，有的廠家操作者是隨機把5卷小卷直接合卷成一卷。所以，非晶帶材成品的疊片系數不高（帶材平均厚度誤差值較大，非晶帶材正常疊片系數在0.85左右），非晶產品質量不能有效保證。

由于非晶帶材生產設備速度很高，線速度為1250米/分左右，溫度又高，熔化的鋼液經過噴包系統噴出到冷卻輥上形成非晶薄帶，端面（左至右）厚度總有誤差，誤差的調整由噴帶工或自動控制調整系統（AGC）調節，但厚度誤差無法避免。大多數時候，厚度誤差是連續的，一般不能突變。例如，噴包噴出的薄帶，即使在合格范圍內，左邊略厚、誤差小，不干預的話，基本上一直是左邊厚。5層合帶時，如果直接收卷成成品，收卷成品的左邊和右邊的厚度差（左，右邊的松緊度）會更大，大大影響產品質量。

現有非晶合金帶材生產工藝過程通過下述步驟實現，具體為：

（1）、按金屬的熔化工藝要求，一定工藝比例的固體的鐵硅硼在中頻爐中加熱熔化；

（2）、熔化后符合工藝要求的液體鐵水倒入已經調節準備好的保溫爐中；

（3）、保溫爐小車運動到噴帶包的上方；保溫爐中的液態鐵水，首先要控制好溫度，其次通過檢測噴包中液態鐵水的液面位置，再通過伺服電機驅動塞棒，控制液態鐵水流量及壓力按工藝要求流入噴帶包中；

噴帶包中的鐵水以一定的溫度，壓力從噴嘴口（噴嘴口的尺寸決定薄帶的寬度）中噴出，通過高速旋轉的冷卻輥筒對鐵水瞬間冷卻，使其變成薄帶。非晶薄帶的厚度通過伺服電機調節噴口鐵水流入冷卻輥筒的距離和角度來實現（微調）；

（4）、冷卻輥筒以每秒25米的表面線速度高速旋轉，其內部通過高速循環流動的冷卻水液，將使從噴嘴口流出的液態鐵水（溫度為1400℃左右）變成固態的薄帶；

（5）、可以前后運動的卷取裝置，通過吸風機構，抓取吹出的帶材（經過輔助冷卻的帶材，表面溫度仍有120℃左右），按張力要求自動同步以每分鐘1250米左右的線速度卷取（由于一爐鐵水的指帶生產過程是不能停止的，所以，卷取系統要有兩套系統，以此交替卷取）。穩定后，卷取機構及帶材一起向后運動，同時，輔助冷卻輥系統橫向進入，使帶材通過冷卻輥表面并一起以相同的速度旋轉運動，幫助帶材冷卻。然后，測厚儀及其機械機構也橫向進入，測量顯示帶材厚度；

（6）、通過帶材厚度顯示設備，人工根據帶材厚度誤差，手動或自動調節伺服電機執行結構，通過改變噴帶嘴到冷卻輥的角度和距離，來改變帶材的厚薄；

（7）、卷取后的帶材，通過分卷機，把直徑約1.6米的帶材，通過檢測后卷取成符合要求的直徑約為0.8米的小卷（一大卷將分成幾個小卷）；

（8）、通過合帶機，把5卷分卷合格的小卷，同時作為放卷，以相同的張力，5層平疊后，收卷成一個符合要求的大卷，作為帶材生產廠家，出貨供應給下游磁性材料應用廠家；

（9）、一爐的鐵水噴完，可以調整設備，如沒有問題，重新開始，重復上述生產過程。

綜上所述，可以知道目前帶材的合卷時，由于沒有相應的帶材物理數據及電磁性能數據提供給操作者，操作者憑經驗或隨機抽取小卷合卷，成品帶材的產品質量很難優化，產品質量很難保證。

技術實現要素：

本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種提高非晶帶材產品疊片系數的方法，通過對帶材物理性能及電磁性能的檢測，建立數據庫，通過計算機控制及算法，來實現合卷的最優化，操作方便，提高生產效率，提高非晶帶材出廠成品的質量。

按照本發明提供的技術方案，所述提高非晶帶材產品疊片系數的方法，其特征是，包括以下步驟：

（1）在分卷設備上，在運行帶材的上方設置多組用于檢測帶材厚度的傳感器和用于記錄長度的長度編碼器；所述傳感器沿帶材寬度方向布置；

（2）在分卷設備上將帶材進行分卷，得到小卷；對每一小卷生成唯一標識編碼；

（3）分卷設備進行分卷時，傳感器將帶材寬度方向多點的厚度值傳輸至控制系統，控制系統建立以帶材長度為基準、帶材寬度方向多個傳感器檢測的帶材厚度值的數據信息，并將該數據信息上傳服務器中該小卷對應的數據庫中；

（4）在對帶材進行分卷前或小卷分卷結束后，取樣一片測試小樣，測試小樣在電磁性能測試設備上進行測試，電磁性能測試設備沿帶材寬度方向進行多點測試；測試后電磁性能測試數據上傳服務器的該卷帶材的數據庫中；

（5）合卷操作時，控制系統根據數據庫中現有的合格小卷，匹配出最佳的多個小卷進行合帶作業，以生產出性能優化的帶材；

所述步驟（5）中，控制系統匹配小卷的具體方法如下：

a、在電磁性能合格、厚度值小于允許誤差的合格帶材小卷中，匹配出最佳的2卷使其生成一卷，保證該卷的厚度誤差值仍小于厚度允許誤差，并使帶材端面的平均厚度差最小；

b、重復步驟a的方法，匹配出若干組最佳的2卷；

c、在步驟a、步驟b得到的若干組2卷中進行匹配，匹配出最佳的2組或多組使其生成一卷，保證該卷的厚度誤差值仍小于厚度允許誤差，并使帶材端面的平均厚度差最小；

d、根據生產需要，在步驟c得到的帶材上再匹配1卷使生成一卷，保證該卷的厚度誤差值仍小于厚度允許誤差，并使帶材端面的平均厚度差最小；從而完成合卷。

進一步的，所述傳感器采用X射線、激光或電磁感應類型的傳感器。

進一步的，所述步驟（2）中根據每一小卷批號、規格、日期、時間生成唯一標識編碼。

進一步的，所述步驟（2）中標識編碼采用條形碼、二維碼或數字編碼。

進一步的，所述步驟（3）中數據信息采用數據曲線或數據表的形式。

進一步的，在分卷設備生產一定時間，積累了一定數據的小卷后再進行合卷作業。

進一步的，所述步驟（4）中，測試小樣上帶有對應小卷的標識編碼。

進一步的，所述步驟（3）中，測試后電磁性能測試數據通過無線網絡上傳服務器的該卷帶材的數據庫中。

進一步的，在進行厚度檢測時，對單面超過誤差允許值的帶材作為不合格，做好標記并報警；測試小樣進行電磁性能測試時，對電磁性能不合格的，做好標記。

本發明具有以下優點：根據分卷小卷時對帶材寬度方面的多點厚度測量，及對小卷電磁性能的測量，并以此建立的數據庫，對合卷進行有效的優化匹配，能有效提高非晶帶材出廠成品的疊片系數，大大提高產品的電磁性能，減小體積，減低損耗，以滿足下游變壓器鐵芯和非晶電機生產廠家對材料越來越高的要求。其操作方便，生產效率高，減少操作人員，并降低對操作人員的技術要求，節約環保，安全可靠。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明作進一步說明。

本發明所述提高非晶帶材產品疊片系數的方法，對分卷和合卷步驟進行改進（即對步驟（7）、步（8）進行改進），具體包括以下步驟：

（1）在分卷設備上，在運行帶材的上方增加5組或以上X射線或激光或電磁感應類型的傳感器，以便實時檢測帶材寬度方向多點的厚度值；

（2）同時在分卷設備上加裝長度編碼器，以便記錄長度；

（3）在分卷設備上將帶材進行分卷，得到小卷；對每一小卷批號、規格、日期、時間等生成唯一標識編碼（該編碼可以采用條形碼或者二維碼或數字編碼等）；

（4）分卷設備進行分卷時，傳感器將帶材寬度方向多點的厚度值傳輸至控制系統，控制系統建立以帶材長度為基準、帶材寬度方向左中右多個傳感器檢測的帶材厚度值的數據曲線（或數據表），并將該數據曲線或數據表上傳服務器中該小卷對應的數據庫中；

在該步驟（4）中，厚度檢測時，對單面超過誤差允許值的帶材作為不合格，做好標記并報警，供操作者處理；

（5）在對帶材進行分卷前或小卷分卷結束后，取樣一片測試小樣，測試小樣上也帶有該小卷的標識編碼；測試小樣在電磁性能測試設備上進行測試，電磁性能測試設備沿帶材寬度方向進行多點測試；測試后電磁性能測試數據通過無線網絡上傳服務器的該卷帶材的數據庫中；

在該步驟（5）中，測試小樣的電磁性能數據，對電磁性能不合格的，做好標記；

（6）由于一般生產時有多臺分卷設備，分卷后的小卷均貼上（或打印上）標識編碼，存放在指定的位置（如立體庫）；在分卷設備連續生產一段時間后，積累了一定數據的小卷，再進行合卷作業；

（7）合卷操作時，向數據庫提出申請，控制系統根據數據庫中現有的合格小卷，通過物理參數、電磁性能參數的匹配，找出最佳的5個小卷進行合帶作業，以生產出性能優化的帶材；