一种铜板带水平连铸坯缺陷超声在线检测系统

本发明属于钢铁冶金连铸检测，具体为一种铜板带水平连铸坯缺陷超声在线检测系统。

背景技术：

1、铜板带具有高导电、耐蚀性强的特点，应用广泛，可用于制作导电、导热、耐蚀器材或各种深拉和弯折制造的受力零件。水平连铸为铜板带整个生产工序的首要环节，由于铜水在成型过程中存在诸多影响因素，极易产生表面裂纹、夹杂、中心偏析、疏松、内部裂纹等缺陷。铸坯缺陷反应其生产质量，也直接影响后续各个工序后的铜板带质量。

2、目前大多数铜加工企业针对铸坯还未有相关在线检测设备的应用，只能通过采样截取一小段铜板带，拿到实验室做金相分析，一是检测覆盖较小，无法定义整体质量；二是需对样件进行截断、腐蚀，工序复杂繁琐；三是与生产节拍脱落，无法实时反应生产状况，影响后续铜板带生产质量。

3、在金属板带生产过程中，对于铸坯缺陷在线无损检测方法包括目视检测、机器视觉检测、红外检测、超声波检测等。目视检测简单直观，但过分依赖检测人员的视力和经验，受人为干扰因素较多；机器视觉检测技术，可以快速建立原型样件的三维模型，显示直观，实时性好，但对光线等外界环境要求较高；红外检测实时性好，灵敏较度高，速度快，一次检测面积大，但受到时间、表面和背景辐射的干扰影响较大。这三种方法都只能检测表面缺陷，无法对内部缺陷进行检测。超声波检测主要是基于超声波在试件中的多种传播特性，超声波以某种方式激励产生在试件中传播，当遇到缺陷时，超声波的各种传播特性，如反射、折射、衍射、散射、干涉、衰减以及声速等会改变，通过相应的接收装置捕获检测信号，并通过计算分析，即可检测出试件中缺陷的大小、位置等信息。其优点为穿透力强、定位准确、灵敏度和分辨率高。但因为其后续针对缺陷的定性与定量计算处理较复杂，目前大多应用于实验室，少量应用于钢板带在线生产检测，但其显示结果不够直观，与后续工段质量检测没有建立相关联系，试件的表面情况也会影响检测的准确度。

4、现有技术多为线下实验室检测，需要对铜板带进行破坏。也有一些可以实现在线检测，但多为钢板带应用，且检测结果为曲线或数据，没有图像的形式，也无法直观的帮助企业完成产品质量定级。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种铜板带水平连铸坯缺陷超声在线检测系统，以解决在铜板带生产过程中，以在线无损检测方法监督生产质量，通过彩色图像的形式，可以实时的显示缺陷的具体位置、大小、形状等信息，并提供缺陷定量数据辅助产品定级的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：.一种铜板带水平连铸坯缺陷超声在线检测系统，包括支撑框架、上下移动机构和探头盒机构，铜板带沿x轴方向穿过所述支撑框架进行缺陷在线检测，所述支撑框架沿z轴方向中部设置有水循环过滤系统，所述水循环过滤系统将水注入到所述探头盒机构与所述铜板带之间作为超声扫描的耦合剂；

3、所述上下移动机构沿所述支撑框架高度方向设置，且位于所述铜板带的上方，所述上下移动机构包括两个相对设置的导轨固定板，在两个所述导轨固定板之间设置可沿z轴方向上下移动的支撑铝型材；

4、所述探头盒机构设置在所述支撑铝型材的底部，对所述铜板带进行扫描，所述探头盒机构包括可沿y轴方向往复移动的探头模块，所述探头模块内镶嵌有多组探头，且采用矩形阵列方式布置。

5、根据本发明提供的铜板带水平连铸坯缺陷超声在线检测系统，每组所述探头包括一个双晶纵波直探头、一个双晶纵波斜探头和一个单晶纵波斜探头，且每个探头的扫描区域重复10％以上，其扫描范围可覆盖铜板带常见的裂纹、气孔等多种缺陷。

6、根据本发明提供的铜板带水平连铸坯缺陷超声在线检测系统，所述探头盒机构还包括同步带直线模组，所述同步带直线模组的滑台驱动所述探头模块沿y轴方向往复移动。

7、根据本发明提供的铜板带水平连铸坯缺陷超声在线检测系统，所述同步带直线模组的滑台两侧通过螺栓安装有四个直线轴承，每个所述直线轴承内安装有一个导向杆，将所述导向杆穿过所述直线轴承使所述同步带直线模组的滑台与所述探头模块连接，使所述探头模块与所述同步带直线模组之间的间距可随着所述探头模块位置的变化而进行适应性调整。

8、根据本发明提供的铜板带水平连铸坯缺陷超声在线检测系统，所述上下移动机构还包括驱动所述支撑铝型材上下移动的滚珠丝杠结构，所述滚珠丝杠结构包括沿z轴方向竖直设置的滚珠丝杆以及驱动所述滚珠丝杆转动的电机，所述电机固定设置在支撑铝型材的内侧，所述滚珠丝杆的外壁啮合连接有滚珠丝杆丝母，所述滚珠丝杆丝母的侧面与其中一个所述导轨固定板固定连接，所述电机驱动所述滚珠丝杆转动的同时相对于所述导轨固定板进行升降。

9、根据本发明提供的铜板带水平连铸坯缺陷超声在线检测系统，还包括y轴移动机构，所述y轴移动机构设置在所述支撑框架的顶部，所述y轴移动机构包括两个可沿y轴方向往复移动的x轴横梁，所述上下移动机构的导轨固定板与所述x轴横梁通过螺栓连接，所述x轴横梁驱动所述上下移动机构沿y轴方向往复移动。

10、根据本发明提供的铜板带水平连铸坯缺陷超声在线检测系统，所述y轴移动机构还包括两个沿x轴相对设置的圆形滑动轨道以及滑动连接在所述圆形滑动轨道上的滑块，所述x轴横梁的两端均通过螺栓与两个相对设置的所述滑块连接。

11、根据本发明提供的铜板带水平连铸坯缺陷超声在线检测系统，所述y轴移动机构还包括x轴支撑梁，沿所述x轴支撑梁长度方向安装有齿条，所述x轴横梁的侧面安装有电机，所述电机通过转轴安装有齿轮，且所述齿轮与所述齿条啮合连接。

12、根据本发明提供的铜板带水平连铸坯缺陷超声在线检测系统，沿所述铜板带的前进方向设置有移动挡水机构，且位于所述探头盒机构的后侧，所述移动挡水机构包括固定框架，所述固定框架的底部通过螺栓连接有挡水布组合，且所述挡水布组合与所述铜板带的表面接触。

13、根据本发明提供的铜板带水平连铸坯缺陷超声在线检测系统，所述移动挡水机构的中部安装有编码器组件，所述编码器组件包括l型连接板，所述l型连接板铰接有编码器活动安装板，所述编码器活动安装板的末端一侧安装有编码器，另一侧安装有编码器滚轮。

14、本发明的优点与效果是：

15、1、在线自动无损检测，通过探头装置中的探头产生高频电脉冲，经过电声转换传入铜板带中进行声波的传播，声波遇到声阻抗相异(如缺陷)界面时，将发生声波的反射。根据铜板带中反射波的情况，来判定铜板带内部的质量情况。

16、2、检测过程中实现缺陷图像可视化，在生产过程中可全面检测铜板带的表面裂纹和内部缺陷，统计缺陷面积占比，用图像显示铜板带轮廓，用不同颜色分层显示内部缺陷，根据缺陷特征，实现实时的产品质量分级定性。同时也可以单独观察铜板带每一段的具体检测状态，进而对整个铜板带的生产工艺做出判断。

17、3、检测过程直观、高效，实时反映铜板带生产质量，且不对铜板带进行腐蚀、切割等操作，且覆盖整个铜板带，覆盖率高，不干预正常生产流程，不破坏产品本身，可实现铜板带水平连铸坯生产的实时监控检测。