垂度仪在冷轧硅钢钢带中的应用

垂度仪在冷轧硅钢钢带（尤其是无取向硅钢）的生产中是一个至关重要的在线检测设备，它直接关系到产品的板形质量和最终电磁性能。

下面详细解释垂度仪在这一特定应用中的作用、原理和重要性。

一、 什么是“垂度”？

在冷轧硅钢的生产中，“垂度”通常指的是钢带在连续生产线上（特别是在退火炉和涂层炉中）运行时，由于自身重力而在两个支撑辊之间产生的下垂量。您可以将其想象成在两座桥墩之间，桥面会因为重力而微微下垂，钢带在辊道间运行也是同样的道理。

控制垂度的目标是在整个生产过程中，将钢带的运行路径保持为一条绝对笔直或符合工艺设定的水平线。

二、 垂度仪的工作原理

垂度仪是一种非接触式的光学测量仪器，通常采用激光三角测量法或CCD视觉检测法。

1.安装位置：它被安装在连续退火线（CAL）、涂层线或张力矫正机的炉区内部或出口段。仪器跨骑在钢带上方，其发射器和接收器分别位于钢带的上方和下方。

2.测量过程：

1.仪器向运行的钢带表面发射一束激光（或多个激光点/激光线）。

2.接收器（如CCD相机）捕捉从钢带表面反射回来的光点。

3.根据光点在接收器上的位置变化，通过三角几何关系，可以精确计算出钢带表面相对于仪器基准位置的实时高度。

4.通过测量钢带边缘或多个点的高度，系统可以计算出整个钢带的垂度值。

三、 垂度仪在冷轧硅钢生产中的核心作用与重要性

控制垂度对于硅钢而言，其重要性远超普通冷轧板，主要原因如下：

1. 防止炉内刮擦与粘连

问题：在退火炉中，硅钢带被加热到很高温度（如>800°C），钢带会变软。如果垂度过大，钢带会下垂并接触到下方的炉辊或炉膛构件，造成表面划伤。

后果：表面划伤会破坏硅钢板的绝缘涂层附着力，更严重的是，会劣化其电磁性能，导致铁损增加，磁导率下降。在极端情况下，高温下的钢带甚至可能与炉辊粘连，造成断带等严重生产事故。

垂度仪的作用：实时监测垂度，并通过反馈控制系统自动调整生产线张力。垂度大了就增加张力，垂度小了（或出现上翘）就减小张力，确保钢带在炉内平稳、无接触地运行。

2. 保证板形与残余应力控制

问题：不稳定的垂度意味着钢带内部的张力分布不均匀。这对于要求极高板形的硅钢来说是致命的。

后果：张力不均会导致钢带产生浪形（边浪、中浪）、翘曲等板形缺陷。这些缺陷不仅影响后续的冲压叠片工艺，更重要的是，板形不良意味着材料内部存在有害的残余应力。残余应力会严重阻碍硅钢晶粒的磁畴运动，导致铁损显著升高，磁感应强度降低。

垂度仪的作用：通过精确稳定的垂度（张力）控制，为钢带在退火过程中的应力消除和晶粒再结晶提供一个稳定的力学环境，从而获得优良的板形和低残余应力，这是获得高性能硅钢的关键。

3. 优化退火工艺，提升电磁性能一致性

问题：硅钢的磁性能（特别是铁损和磁感）是通过退火过程中的再结晶和晶粒长大来获得的。如果钢带在炉内垂度不稳定，意味着其与炉内保护气氛的接触距离、受热均匀性都会发生变化。

后果：导致同一卷钢带甚至同一批料的不同部分，退火效果不一致，电磁性能波动大。

垂度仪的作用：保持恒定的垂度，等于保持了钢带在炉内空间的恒定位置，确保了加热和冷却的均匀性，从而保证了产品电磁性能的高度一致性和稳定性。

4. 保障生产线稳定运行

稳定的垂度是高速连续生产线稳定运行的前提。垂度的剧烈波动往往是断带的前兆。垂度仪作为“眼睛”，使操作人员能够提前预警并自动调整，减少非计划停机。

总结

在冷轧硅钢带的生产中，垂度仪绝不仅仅是一个简单的“高度计”。它是连接机械控制（张力）、产品质量（板形、表面） 和最终性能（电磁特性） 的核心传感器。

其应用价值可以归纳为：

因此，在现代高性能硅钢生产中，垂度仪是保证产品质量达到高标准、满足高效电机和变压器能效要求的不可或缺的关键设备。