增加钢带表面清洁度的在线测量的灵敏度的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种自动化在线测量连续移动金属板或带(3)的碳污染方面的表面清洁度的方法，其特征在于测量强CN基团振动线的光强度的步骤，所述强CN基团振动线的光强度与氮振动线强度的测量进行关联以补偿由辐射束和辐射‑物质相互作用产生的波动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】增加钢带表面清洁度的在线测量的灵敏度的方法和装置
本专利技术主题本专利技术涉及基于LIBS(laser-inducedbreakdownspectroscopy，激光诱导击穿光谱)方法提高在线测量连续移动金属带或板的表面清洁度的灵敏度的方法。本专利技术还涉及用于实施所述方法的装置。
技术介绍
技术背景和现有技术当制造钢板时，冷轧过程(coldrollingprocess)基本上在所述板材表面上产生两种类型的杂质：一方面是来自所述轧制油分解的表面碳，另一方面是铁粉(ironfine)，其源自与用于轧制的所述汽缸(cylinder)的相互作用。这种表面污染很麻烦，因为它需要更频繁地清洁所述汽缸，并且所述汽提浴(strippingbath)污染更快。这显然会产生额外的费用。所述污的板材也必须进行更长时间退火，这也更加增加成本。此外，在后面的镀锌(galvanizing)或涂漆步骤中，这些沉积物导致粘附缺陷，这种缺陷会对最终产品的耐腐蚀性产生影响。最后，在退火炉中，特别是在镀锌之前，所述碳污染随着时间的推移产生的烟灰(soot)会沉积于所述炉壁上，这需要更频繁的清洁。同样，所述铁细粉可能随时间累积于所述炉子的辊上，这可能会在所述板材上产生缺陷。近年来，这种污染的在线测量已经取得了一些进展。目前，有三种主要方法：-一种相对较新的方法是基于红外辐射吸收。它主要受表面碳的影响，而受所述铁细粉的影响则相当小。所述灵敏度是有限的，并且还没有太多的工业化应用(thereisn’tmuchindustrialdistanceyet)(参见KrauthP.J.,“delapropretédessurfacesd’acier”,LaRevuedeMétallurgie–CIT,June2002)；-另一种方法基于对通过聚焦激光束在所述板表面上产生的等离子体的亮度强度的分析。最初，这种装置测量由所述等离子体产生的所述噪声(“Arealtimemethodforsurfacecleanlinessmeasurement”,G.M.Bilmesetal.,Appl.Phys.B82,643-648,2006)。然而，所述系统却测量所述等离子体的整体亮度强度(“PracticalExperienceswithNovelNon-Contact,Online,SurfaceCleanlinessMeasurementSystem”,E.Almquist,U.Crossa,ProceedingsGalvatech2015)。所述系统对所述铁细粉显著地敏感，而对碳污染却相对较少敏感；-最后，根据专利技术人的知识，目前允许同时且独立地在线测量铁细粒和表面碳的唯一装置是基于所述LIBS方法并由申请人在欧洲研究项目的背景下开发的(LowwearProject,RFCSContractNoRFSR-CT-2006-00010–1July2006to31December2009)。这种方法(应用于冷轧生产线的输出)通过比较具有不同能量的两条铁线的强度来测量所述铁细粒水平。实际上，供给所述等离子体的颗粒越细，所述蒸发越容易，并且所述激光脉冲中剩余的将所述等离子体的原子激发到高能级的能量就越多。为了测量所述表面碳，则使用较强碳线，通常是在193nm处的线。这种测量的缺点是这个线的波长处于远UV中，因此它被来自空气的氧吸收，这降低了远程测量期间的有用强度。另一条敏感线存在于247.8nm处，其吸收不多，但叠加于铁线上，这使其难以使用。此外，在现代生产高质量钢中，特别是在镀锌之前，保证非常高水平的表面清洁度是非常重要的。为了保证这一点，通常在脱脂浴中清洁所述表面，其中化学溶液去除污垢，基本上是有机性质的，而一个或多个刷子允许除去所述板的固体污染物如铁细粉。因此，清楚地区分碳和铁粉的在线分析方法将是令人非常感兴趣的，因为它不仅可以评价脱脂的有效性，而且还可以确定清洁度的缺乏是否与所述刷洗的缺陷或所述清洁溶液的组成的缺陷有关。申请人提出的所述方法(见上文)在冷轧后是有效的，其中碳污染水平为约数毫克碳/平方米。相反，在脱脂后，该水平降至小于数十毫克/平方米，并且使用被来自空气的所述氧部分吸收的碳线不足以保证在这些清洁度水平下的精确测量。此外，从文献中已知的是，有机化合物中存在的所述碳可以有利地通过其在等离子体中与来自空气或所述等离子体周围的气态氮气氛的原子氮反应而进行测量。该技术特别用于分析氮化碳的薄沉积物(“CNemissionspectroscopystudyofcarbonplasmainnitrogenenvironment”,S.Abdelli-Messacietal.,SpectrochimicaActaPartB60(2005)955–959)和用于爆炸物的区分(“Newchallengesandinsightsinthedetectionandspectralidentificationoforganicexplosivesbylaserinducedbreakdownspectroscopy”,P.Lucenaetal.,SpectrochimicaActaPartB66(2011)12-20)。此外，一些关于有机材料的研究可以解释所述等离子体中形成所述CN基团的机理并可以确定产生这种类型的基团所需的能量密度(“VibrationalemissionanalysisoftheCNmoleculesinlaser-inducedbreakdownspectroscopyoforganiccompounds”,Fernández-Bravoetal.,SpectrochimicaActaPartB89(2013)77-83)。在文献AguileraJ.A.etal.,“Determinationofcarboncontentinsteelusinglaser-inducedbreakdownspectroscopy”,AppliedSpectroscopy,vol.46,no.9(1992),pages1382-1387中，证明了所述LIBS方法能够用于测定钢中的碳含量，其精确度和检测限与通过原子发射光谱法获得的精度和检测限相当。该文献进一步表明，必须在氮气或氩气氛下工作，才能防止所述C的测量受到大气CO2分解的影响。所述校准曲线通过使用193nm处的C线与201nm处的Fe线的比率获得(这个Fe线不会干扰其他线)。使用在248nm处的C线是不可能的，因为它会干扰相同波长下的所述Fe线。最后，文献WO2009/138262A1提供了一种用于测量钢带清洁度的在线自动化方法，其包括图像处理，以便分析通过激光或电子束在所述带表面上产生的氧化环。
技术实现思路
本专利技术的目的本专利技术旨在提供一种测量在脱脂线出口处通过冷轧获得的连续移动金属带或板的表面清洁度的方法。它涉及允许单独测量所述表面碳和铁细粉污染，这在现有技术中仅在离开所述冷轧线时才是可能的，其中所述污染水平是显著更高的。本专利技术还旨在提供一种容许在测量离开脱脂线的钢板的表面清洁度方面达到所需的精度的装置。本专利技术的主要特征要素本专利技术的第一方面涉及一种自动化在线测量连续移动金属板或带在碳污染方面的差异化表面清洁度的方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于自动化在线测量连续移动金属板或带(3)的碳方面的差异化表面清洁度的方法，所述金属板或带(3)具有低于100mg/m2，优选低于50mg/m2的表面碳污染水平，所述方法特征在于以下步骤：‑使用源(1)产生辐射束；‑使用聚焦装置(2)聚焦所述辐射束使得沉积于金属带或板(3)上的能量密度足以产生等离子体，并且如果后者含有碳和氮，则在所述等离子体中产生CN基团；‑使用流速能够防止所述等离子体中存在任何来自空气的氧的吹扫系统(4)在所述等离子体周围产生氮气氛；‑使用光学收集装置(5)分析由所述等离子体发射的光，并将其重新定向朝向光谱仪或用于分离发射光的波长的任何其他装置(7)；‑测量所述CN基团的强振动线的强度并与氮的振动线的强度进行关联以补偿与所述辐射束和与辐射‑材料相互作用相关的波动，所述CN基团的强振动线是在388.25nm处的振动线，而所述氮的振动线是在500.51nm处的振动线，和‑所获得的比率用于表征金属带或板(3)的碳污染方面的表面清洁度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.02 BE 2016/56741.一种用于自动化在线测量连续移动金属板或带(3)的碳方面的差异化表面清洁度的方法，所述金属板或带(3)具有低于100mg/m2，优选低于50mg/m2的表面碳污染水平，所述方法特征在于以下步骤：-使用源(1)产生辐射束；-使用聚焦装置(2)聚焦所述辐射束使得沉积于金属带或板(3)上的能量密度足以产生等离子体，并且如果后者含有碳和氮，则在所述等离子体中产生CN基团；-使用流速能够防止所述等离子体中存在任何来自空气的氧的吹扫系统(4)在所述等离子体周围产生氮气氛；-使用光学收集装置(5)分析由所述等离子体发射的光，并将其重新定向朝向光谱仪或用于分离发射光的波长的任何其他装置(7)；-测量所述CN基团的强振动线的强度并与氮的振动线的强度进行关联以补偿与所述辐射束和与辐射-材料相互作用相关的波动，所述CN基团的强振动线是在388.25nm处的振动线，而所述氮的振动线是在500.51nm处的振动线，和-所获得的比率用于表征金属带或板(3)的碳污染方面的表面清洁度。2.根据权利要求1所述的用于自动化在线测量连续移动金属板或带(3)的表面清洁度的方法，其中所述辐射束是激光束或电子束。3.根据权利要求1或2所述的用于自动化在线测量连续移动金属板或带(3)的表面清洁度的方法，其中由于具有合适功率和焦点直径的激光束(1)，直接地，或通过用于光束的前扩展的光学装置(2)改进的聚焦将所述光束聚焦于所述表面上，从而在所述带或板表面上获得所需能量密度。4.根据权利要求3所述的用于自动化在线测量连续移动金属板或带(3)的表面清洁度的方法，其中激光(1)是脉冲激光，所述激光(1)和所述聚焦装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：盖伊·蒙福特，吉纳维芙·莫雷斯，
申请(专利权)人：冶金研究ASBL中心，
类型：发明
国别省市：比利时,BE