专利名称：板材生产厚度控制方法
技术领域：
本发明涉及一种板材厚度控制方法。
背景技术：
以全铝易拉罐罐身料为代表的罐材用料加工工艺和质量控制水平直接反映一个加工企业的技术装备水平和加工水平，世界各国均以发展罐体用料作为提高铝加工技术水平的途径。在罐身料的冷轧工序中，控制难点在于精确的厚度控制与检测，由于厚度0.001mm的波动都会使制罐料在变薄拉伸时的稳定性和连续性受到较大影响，在生产线上产生卡罐和破杯断罐，影响生产的连续性和成罐率，因此罐身料成品厚差的控制作为冷轧工序最主要的技术指标之一，成为衡量罐身料产品质量重要依据。目前罐身料的一个重要发展趋势是厚度日益减薄，国内罐身料的厚度也由0.430mm减薄至0.270mm，用户对制罐料成品厚度公差的要求已不满足于原来的±0.005mm，要求进一步提高产品精度。
在此之前，生产罐身料时采用的厚度控制及检测方式是生产线上依赖轧机自身厚度控制系统根据厚度目标设定值控制产品的轧制厚度，利用在线测厚仪进行实时检测厚度，将其测量值作为厚度控制系统的反馈信号传递给压下装置调节辊缝，从而形成厚度控制闭环。测厚仪一般为射线测厚仪，虽然其本身测量精度很高，但由于板材热轧后到形成最终产品过程中温度会降低，因为热胀冷缩的原因，或者是在使用过程中仪表的零点漂移和轧制环境等因素的影响，测厚仪测得的厚度以及厚度控制系统的目标厚度设定值与最终产品的实际厚度均存在一定偏差，这就导致了产品的厚度波动，所以必需对产品进行离线检测。离线检测是由检查人员使用的两端为平面的千分尺手动测量板材横纵向厚度。当离线测量值与成品目标厚度出现偏差超过要求时，即对测厚仪进行重新校验标定，同时，对轧机成品道次的出口厚度设定值进行修正，其修正值的大小依据偏差值的大小而定。该检测方式的优点在于，可以观测到带材在一个轧辊周期内的纵向厚度变化情况，从而能够比较准确地掌握整个卷材的厚度波动状况，其缺点是测量方式比较单一，人工控制千分尺随意性较大，并且容易受到样品的板形及表面质量等因素的干扰，测量结果不够精确，人为误差比较大。该种测量方式的测量精度约为±0.003～0.006mm，所以不能满足用户对厚度精度的要求。
因此，要求提供一种精度更高、实用的厚度生产控制方法。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种薄板生产厚度控制方法，通过提高成品厚度的测量精度从而提高产品生产过程中的厚度控制精度，减少偏差，该方法简单实用。
本发明采用如下技术方案一种板材生产厚度控制方法，包括厚度离线检测操作程序并根据离线检测结果对测厚仪重新进行校验标定过程，其特征在于所述的离线检测是指采用一头为平面一头为球形测砧的千分尺进行人工离线检测。
为减少测量误差，作为进一步的改进，所述的离线检测过程将所述的千分尺固定在操作台上设置的一个夹具上进行，在夹具上对应千分尺微调旋钮的下方还设置有挡板，以使得调整过程中每次转动旋钮不能超过一圈。
为了保证离线检测的准确性，进一步还包括复验过程，是指在离线检测后采用抽检的方式进行，将产品制成一定面积的样品，并称出其质量，根据下式计算出产品厚度，以对不合格产品进行复验和对千分尺离线检测进行校验 d＝m/(S×γ) 式中d为所测材料的厚度，m为样品的质量，S为样品的表面积，γ为材料的密度。
为保证测厚仪的准确，还可以对其标定过程进行改进，所述的对测厚仪的标定包括静态标定和动态标定，标定方法如下 (1)静态标定轧机停机状态下，将测厚仪退回起始位置，标定时将厚度标准块装入标准块架子中，将架子放在测厚仪工作窗口下，经确认放置到位后用同一厚度标准块连续标定三次，要求每次的标定值与标准块实际值间的偏差≤1μm，同时每次的标定值之间的偏差也≤1μm，方可判定标定合格，测厚仪可投入正常工作状态； (2)动态标定在轧机轧制过程中的停机状态下，测厚仪处于正常工作位置，将标准块装入标准块架子中，将架子放在测厚仪工作窗口下，经确认放置到位后用标准块进行第一次标定。然后将测厚仪开出至起始位置再开至工作位置，采用同一厚度标准块进行第二次标定。如此连续标定三次，要求每次的标定值与标准块实际值间的偏差≤1μm，同时每次的标定值之间的偏差也≤1μm，方可判定标定合格；如其中任一次标定不合格，则必须对测厚仪进行检查、处理，直至标定合格后方可生产。
本发明通过提高产品的检测精度，为产品厚度控制提供准确依据，从而在薄板生产过程中对产品厚度进行精确有效地控制。这种方法能够将厚度偏差控制在±0.003mm内，可以达到厚度和精度要求，除用于3104罐身料生产外，还可用于其它板材生产的厚度控制。
图1为千分尺夹具结构示意图。
具体实施例方式 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以助于理解本发明的内容。
以3104罐身料的生产过程为例，这种薄板生产过程为将热轧坯料在轧机厚度控制系统控制下根据设定的目标厚度进行轧制，并根据用在线测厚仪测得的轧机出口处的产品厚度作为厚度控制系统的反馈，通过厚度控制系统的自动调整以获得稳定的产品厚度。
1、离线检测由于在线测厚仪检测的并不是最终产品的厚度，因此还对产品进行离线检测，根据离线检测结果对测厚仪进行校验标定，和对轧机成品道次的出口厚度设定值进行修正的过程，以使产品厚度符合要求的目标厚度值。
(1)离线检测采用一端为平面一头为球形测砧的千分尺。由于平面千分尺与测量板片接触面大，在测量时受材料板形、测量手感等客观因素影响较大，有可能造成测量结果不准确，因此离线检测是用如图1所示一端为平面一头为球形测砧11的数显千分尺进行离线检测。经测试，对于同一张样板，用同一把平面千分尺，经过不同质检员的测量，其结果相差0.003～0.008mm，严重地超出了技术指标。而用一端为平面一端为球形测砧的千分尺测量结果准确性较高，厚度重现性好。表1列出了部分罐身用料平面千分尺与一头平一头球形千分尺的厚度测量数据，数据表明在相同测量方式下，一头平一头球形千分尺测量结果接近于罐身用料的名义厚度，而平面千分尺的测量误差比较大，与球形千分尺测量值相比，最高偏差达到了0.006mm。
表1球形千分尺与平头千分尺测量值比较 (2)利用千分尺夹具减少测量误差 可靠的测量工具是保证制罐料的厚差满足精度要求的前提条件。然而，测量过程中的测量误差也会影响厚度测量的准确性。用千分尺进行测量时，操作者要一手拿待测试样，另一手拿千分尺并旋动旋钮，这样一是操作不便，试样不易处于正确夹持位置，由于夹持不当会影响测量的准确性；二是不同操作者由于习惯不同，调节旋钮时旋转过快或过慢均会造成千分尺对试样夹持过紧或过松，两种情况引起测量误差达0.003mm～0.008mm。
为了减少千分尺由于操作方法不标准而产生的人为测量误差，测量时采用夹具固定住千分尺，用于规范测量方式，在采用一头平一头为球形千分尺的基础上进一步提高测量精度。可以采用如图1所示的夹具，包括一个底座1，在底座1上安装固定有一个夹具头2，夹具头上设置有一能够插入千分尺的夹口，夹具头上还设置有可将插入夹口内的千分尺压紧的压紧装置，例如图中的螺杆，能够通过夹具头将千分尺夹紧固定，使得在使用千分尺时，操作者无需用手拿住千分尺，不但使用方便而且有利于对试样进行正确夹持，消除或降低了千分尺对试样夹持不当造成的测量误差。同时，为了避免人为误差的产生，规范质检员正确使用千分尺，保证千分尺的测量精度，制备了一个金属底座，将其固定并能稳定地置于检查平台上，而且在千分尺微调旋纽13和粗调旋钮12下方5mm处焊接了一块平板4形成调整挡板，利用挡板阻挡作用，使得厚度测量时只能旋转微调旋纽，而且每次转动不会超过一圈，有效防止了质检员测量时因转动速度太快造成的惯性导致测量结果发生偏差。
表2列出了采用夹具夹持千分尺测量数据，可以看出，采用夹具的测量结果与名义厚度相差＜0.002mm，测量精度相当高，完全满足罐身用料厚度精度要求。该操作方便、省时省力、测量误差小，是理想罐身用料厚度测量工具。
表2利用夹具测量结果 2、称重复验厚度 为进一步保证千分尺检测的准确性，还可以对经过用千分尺测厚的产品进行复验或抽检，复验主要用途一是重点用于少量不合格产品的复核测量，二是对台式厚度测量仪的测厚精度进行抽查校验。
根据称重测厚法的基本原理，可得到厚度的计算公式 d＝m/(S×γ) 其中d-所测材料的厚度，mm m-样品的质量，g S-样品的表面积，mm2，S＝πD2/4，D-圆片直径，mm γ3104合金密度，g/mm3 根据同行业广泛采用的3104合金密度2.715×10-3g/mm3以及国际铝业协会2006年8月修订的国际标准公布的3104铝合金密度2.72×10-3g/mm3，确定3104制罐料密度即γ＝2.71×10-3g/mm3。取样设备为ERICHSEN冲杯试验机，样板为直径64mm的圆片。为了保证计算厚度的准确性，必须保证材料密度、所冲圆片的直径等参数的精确性，将经中科院成都标准所精确检测过厚度的一块标准板破坏取样，所得结果如表3所示，称重法测厚值与标准块实际厚度之间的差值≤0.001mm，能够满足罐体用料的测量要求。
表3标准块的称重测厚值 3、对测厚仪进行标定 测厚仪是厚控系统中核心的控制中心，测厚仪标定将直接影响到产品的厚度精度。为保证标定的准确性，本实施例还对测厚仪标定方法进行了改进，将标定过程分为静态标定和动态标定两种方法。
(1)静态标定 (1)静态标定轧机停机状态下，将测厚仪退回起始位置，标定时将厚度标准块装入标准块架子中，将架子放在测厚仪工作窗口下，经确认放置到位后用同一厚度标准块连续标定三次，要求每次的标定值与标准块实际值间的偏差≤1μm，同时每次的标定值之间的偏差也≤1μm，方可判定标定合格，测厚仪可投入正常工作状态。
(2)动态标定 在轧机轧制过程中的停机状态下，测厚仪处于正常工作位置，标定程序与静态相同。如其中任何一次标定不合格，则必须立即通知相关部门进行检查、处理，直至标定合格后方可生产。另外，可根据标定情况动态设定测厚仪工作目标值，即围绕罐身用料名义厚度上下浮动设定，以保障实际厚度在控制范围内为最终目的。
采用这种薄板生产厚度控制方法，通过提高测量的准确性，用于检验和标定测厚仪，为厚度控制系统提供准确的控制依据，能够使罐身料厚差波动控制在±0.003mm内。通过在西南铝业集团3104罐身料生产线进行应用，测量厚度仅超出内控标准0.001～0.002mm，所占比例不足产量的0.1％。
权利要求
1.一种板材生产厚度控制方法，包括厚度离线检测操作程序并根据离线检测结果对测厚仪重新进行校验标定过程，其特征在于所述的离线检测是指采用一头为平面一头为球形测砧的千分尺进行人工离线检测。
2.如权利要求1所述的板材生产厚度控制方法，其特征在于所述的离线检测操作程序是将所述的千分尺固定在一个夹具上进行，在夹具上对应千分尺微调旋钮的下方设置有挡板，以使得千分尺在测量过程中每次转动旋钮不能超过一圈。
3.如权利要求1或2所述的板材生产厚度控制方法，其特征在于，还包括复验过程，是指在离线检测后进行抽检，方法是将产品制成具有一定面积的样品，并称出其质量，根据下式计算出产品厚度
d＝m/(S×γ)
式中d为所测材料的厚度，m为样品的质量，S为样品的表面积，γ为材料的密度。
4.如权利要求1或2所述的板材生产厚度控制方法，其特征在于，所述的对测厚仪的标定包括静态标定和动态标定，标定方法如下
(1)静态标定轧机停机状态下，将测厚仪退回起始位置，标定时将厚度标准块装入标准块架子中，将架子放在测厚仪工作窗口下，经确认放置到位后用同一厚度标准块连续标定三次，要求每次的标定值与标准块实际值间的偏差≤1μm，同时每次的标定值之间的偏差也≤1μm，方可判定标定合格，测厚仪可投入正常工作状态；
(2)动态标定在轧机轧制过程中的停机状态下，测厚仪处于正常工作位置，将标准块装入标准块架子中，将架子放在测厚仪工作窗口下，经确认放置到位后用标准块进行第一次标定；然后将测厚仪开出至起始位置再开至工作位置，采用同一厚度标准块进行第二次标定；如此连续标定三次，要求每次的标定值与标准块实际值间的偏差≤1μm，同时每次的标定值之间的偏差也≤1μm，方可判定标定合格；如其中任一次标定不合格，则必须对测厚仪进行检查、处理，直至标定合格后方可生产。
全文摘要
本发明公开了一种板材生产时的厚度控制方法，包括厚度离线检测操作程序并根据离线检测结果对测厚仪重新进行校验标定过程。本发明所述的离线检测系指采用一头为平面一头为球形测砧的千分尺进行人工离线检测。本发明用于铝合金薄板的生产，能够成功地将厚度偏差控制在±0.003mm内，完全可以达到厚度和精度要求。除用于3104易拉罐罐身料的生产外，还可用于其它合金薄板生产的厚度控制。
文档编号B21B37/16GK101224470SQ20081006928
公开日2008年7月23日 申请日期2008年1月18日 优先权日2008年1月18日
发明者勇 汤, 彬 王, 响 李, 峰 何, 罗庆伟, 刘忠桃, 程秋英, 黎 商 申请人:西南铝业(集团)有限责任公司