权利要求
1.一种超薄铜板带边缘裂纹消除方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将初始铜板带铸胚进行多重退火处理;
所述多重退火方法包括：
预热阶段，将上述铜板带铸胚缓慢加热至低于再结晶温度的预设值，使铜板带铸胚内部应力均匀分布;
第一阶段退火，继续将铜板带铸胚加热到第一预设温度，所述第一预设温度为650摄氏度，并保持此温度20~30分钟;
快速冷却，第一阶段退火完成后，使用强制风冷进行快速冷却策略，固定新的晶粒结构;
第二阶段退火，将铜板带铸胚加热到第二预设温度，所述第二预设温度为400摄氏度，并保持此温度10~15分钟;然后将铜板带铸胚自然冷却至轧制预设温度;
S2：使用机器视觉对处理完成后的铜板带铸胚边缘进行裂纹检测，并标记出裂纹的位置和长度，计算出需要切除的最小宽度，根据计算结果，调节裁切设备，去除铜板带铸胚中含有裂纹的部分;
S3：对处理完成后的铜板带铸胚的边缘进行加热，所述加热位置为铜板带铸胚左右各20mm处;
S4：在铜板带铸胚轧制为超薄铜板带过程中，实时监测铜板带的边缘应力，通过检测到的应力大小，动态调整轧制速度，并构建应力与轧制速度的模型，对铜板带轧机的进给速度进行预测和调整;
所述实时监测铜板带的边缘应力的具体步骤包括：
步骤1：在铜板带轧制前后的边缘处安装温度传感器，并记录铜板带轧制前后的温度;
步骤2：对比轧制前后的温度变化速率反映铜板带内部的应力大小，铜板带内部应力大小与温度变化速率的计算公式为：
+，其中是应力，E是弹性模量，是热膨胀系数，是温度变化量，k是热导率，是比热容，是温度变化率;
步骤3：根据温度变化的分析结果，绘制铜板带内部应力分布图，根据应力分布情况，调整加工工艺参数。
2.根据权利要求1所述的一种超薄铜板带边缘裂纹消除方法，其特征在于，所述步骤S2中，使用机器视觉进行裂纹检测的具体步骤为：
S21：使用高清相机对待轧制铜板带铸胚进行连续拍摄，并将图像按照预设尺寸分割出铜板带铸胚边缘部分，所述铜板带铸胚边缘预设尺寸为左右各10mm;
S22：对图像进行去噪、增强处理，使用Canny进行特征值提取，并将此区域标记为裂纹区域;
S23：在裂纹区域使用轮廓检测识别裂纹的轮廓，并确定裂纹的起点和终点坐标P1(x1，y1)和P2(x2，y2)，根据起点和终点坐标计算出裂纹的像素宽度，公式为：;
S24：根据裂纹的像素宽度计算出真实的裂纹宽度，裂纹真实宽度的计算公式为：，其中R为相机的像素分辨率;
S25：根据计算出的裂纹真实宽度，控制系统自动调整刀片位置和裁切路径，精准切除包含裂纹区域。
3.根据权利要求1所述的一种超薄铜板带边缘裂纹消除方法，其特征在于，所述步骤S4中，根据检测到的应力大小进行轧制速度动态调整的步骤为：
S41：根据步骤S4中获取的铜板带内部应力数值，同时收集轧制时的速度，温度，轧辊压力;
S42：清洗数据，剔除异常值和缺失值，并将数据进行归一化处理，从处理后的数据中提取应力变化率这一特征值;
S43：基于边缘应力控制的目标，可以建立如下模型预测铜板带断带的风险因子R：，其中为轧制后超薄铜板带边缘的应力值，为轧制前铜板带铸胚边缘的应力值，P为轧辊压力，V为当前轧制速度，、、为常量系数;当R大于预定阈值时，表示铜板带轧制断带风险高，需降低轧制速度，使R值减小;当R小于预定阈值时，表示铜板带轧制断带风险低，可增加轧制速度达到最优生产速率。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及铜板带生产领域，尤其是一种超薄铜板带边缘裂纹消除方法。
背景技术
[0002]超薄铜板带是一种高精度、高性能的金属材料，主要特点是厚度非常薄，通常指的是厚度在0.05毫米到0.1毫米之间的铜合金板材或带材。这种材料因其独特的物理、化学性能和良好的加工性，在电子、通信、电器、新能源、精密仪器、航空航天等多个领域有着广泛的应用。
[0003]铜板带铸胚在熔化浇筑成型时，由于应力等因素会使得边缘存在裂纹，裂纹会让超薄铜板带在轧制过程中断带，并使得上下轧辊直接接触，对轧机造成较大的损伤。目前的解决方法是统一对整个铜板带铸胚两侧切除一部分，再进行轧制，这种方法对铸胚原料损耗较大，大大增加了生产成本，且仍无法彻底解决原料边缘出现裂纹导致断带的问题。
发明内容
[0004]为了解决上述技术问题，本发明所采用的一种超薄铜板带边缘裂纹消除方法包括以下步骤：
S1：将初始铜板带铸胚进行多重退火处理;
所述多重退火方法包括：
预热阶段，将上述铜板带铸胚缓慢加热至低于再结晶温度的预设值，使铜板带铸胚内部应力均匀分布;
第一阶段退火，继续将铜板带铸胚加热到第一预设温度，所述第一预设温度为650摄氏度，这一温度足以使冷加工过程中产生的晶格畸变得以恢复，促进晶粒的重新生长，从而降低材料硬度，提高塑性，并保持此温度20~30分钟，以确保充分的再结晶。
[0005]快速冷却，第一阶段退火完成后，使用强制风冷进行快速冷却策略，固定新的晶粒结构;快速冷却可以防止晶粒长大过快，导致性能下降，快速冷却也有助于减少氧化和提高生产效率。
[0006]第二阶段退火，将铜板带铸胚加热到第二预设温度，所述第二预设温度为400摄氏度，并保持此温度10~15分钟;以进一步细化晶粒、均匀化组织或达到特定的力学性能要求。然后将铜板带铸胚自然冷却至轧制预设温度。
[0007]在退火过程中使用惰性气体保护，如氮气或氩气，避免氧化并确保铜材表面质量。同时，通过精确控制炉内气氛的成分和压力，进一步优化材料性能，减少裂纹形成的可能性。
[0008]S2：使用机器视觉对处理完成后的铜板带铸胚边缘进行裂纹检测，并标记出裂纹的位置和长度，计算出需要切除的最小宽度，根据计算结果，自动调节裁切设备，去除铜板带铸胚中含有裂纹的部分;
S3：对处理完成后的铜板带铸胚的边缘进行局部加热，所述局部加热位置为铜板带铸胚左右各20mm处;
S4：在铜板带铸胚轧制为超薄铜板带过程中，实时监测铜板带的边缘应力，通过检测到的应力大小，动态调整轧制速度，并构建应力与轧制速度的模型，对铜板带轧机的进给速度进行预测和调整。
[0009]实时监测铜板带的边缘应力的具体步骤包括：
步骤1：在铜板带轧制前后的边缘处安装温度传感器，并记录铜板带轧制前后的温度;
步骤2：对比轧制前后的温度变化速率反映铜板带内部的应力大小，铜板带内部应力大小与温度变化速率的计算公式为：
+，其中是应力，E是弹性模量，是热膨胀系数，是温度变化量，k是热导率，是比热容，是温度变化率;
步骤3：根据温度变化的分析结果，绘制铜板带内部应力分布图，根据应力分布情况，调整加工工艺参数。
[0010]作为本发明进一步的方案，步骤S2中，使用机器视觉进行裂纹检测的具体步骤为：
S21：使用高清相机对待轧制铜板带铸胚进行连续拍摄，并将图像按照预设尺寸分割出铜板带铸胚边缘部分，所述铜板带铸胚边缘预设尺寸为左右各10mm;
S22：对图像进行去噪、增强处理，使用Canny进行特征值提取，并将此区域标记为裂纹区域;
S23：在裂纹区域使用轮廓检测识别裂纹的轮廓，并确定裂纹的起点和终点坐标P1(x1，y1)和P2(x2，y2)，根据起点和终点坐标计算出裂纹的像素宽度，公式为：;
S24：根据裂纹的像素宽度计算出真实的裂纹宽度，裂纹真实宽度的计算公式为：，其中R为相机的像素分辨率;
S25：根据计算出的裂纹真实宽度，控制系统自动调整刀片位置和裁切路径，精准切除包含裂纹区域。
[0011]作为本发明进一步的方案，步骤S4中，根据检测到的应力大小进行轧制速度动态调整的步骤为：
S41：根据步骤S4中获取的铜板带内部应力数值，同时收集轧制时的速度，温度，轧辊压力;
S42：清洗数据，剔除异常值和缺失值，并将数据进行归一化处理，从处理后的数据中提取应力变化率这一特征值;
S43：基于边缘应力控制的目标，可以建立如下模型预测铜板带断带的风险因子R：，其中为轧制后超薄铜板带边缘的应力值，为轧制前铜板带铸胚边缘的应力值，P为轧辊压力，V为当前轧制速度，、、为常量系数;当R大于预定阈值时，表示铜板带轧制断带风险高，需降低轧制速度，使R值减小;当R小于预定阈值时，表示铜板带轧制断带风险低，可增加轧制速度达到最优生产速率。
[0012]边缘应力的突然增加是导致裂纹的主要原因之一。通过减缓轧制速度，可以给予材料更多时间适应变形，从而减少应力集中，避免裂纹形成。速度的调整是在保证产品质量的同时，尽可能维持或提升生产效率。过度降低速度会降低生产效率，而适度调整则能在保证产品质量的前提下，寻找最优的生产速度点。
[0013]有益效果：本发明采用多重退火策略改善材料塑形，并引入机器视觉检测裂纹，自动化精准裁切，降低了原材料损耗。使用局部加热策略和动态调整轧制速度，有效控制铜板带边缘应力，极大的减少了裂纹的产生和断带风险，保障了设备安全，同时提升了生产灵活性和产能。
附图说明
[0014]图1为本发明一种超薄铜板带边缘裂纹消除方法的流程示意图。
具体实施方式
[0015]下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
[0016]请参阅图1所示，一种超薄铜板带边缘裂纹消除方法的具体步骤如下：
S1：将初始铜板带铸胚进行多重退火处理;
所述多重退火方法包括：
预热阶段，将上述铜板带铸胚缓慢加热至低于再结晶温度的预设值，使铜板带铸胚内部应力均匀分布;
第一阶段退火，继续将铜板带铸胚加热到第一预设温度，所述第一预设温度为650摄氏度，这一温度足以使冷加工过程中产生的晶格畸变得以恢复，促进晶粒的重新生长，从而降低材料硬度，提高塑性，并保持此温度20~30分钟，以确保充分的再结晶。
[0017]快速冷却，第一阶段退火完成后，使用强制风冷进行快速冷却策略，固定新的晶粒结构;快速冷却可以防止晶粒长大过快，导致性能下降，快速冷却也有助于减少氧化和提高生产效率。
[0018]第二阶段退火，将铜板带铸胚加热到第二预设温度，所述第二预设温度为400摄氏度，并保持此温度10~15分钟;以进一步细化晶粒、均匀化组织或达到特定的力学性能要求。然后将铜板带铸胚自然冷却至轧制预设温度。
[0019]在退火过程中使用惰性气体保护，如氮气或氩气，避免氧化并确保铜材表面质量。同时，通过精确控制炉内气氛的成分和压力，进一步优化材料性能，减少裂纹形成的可能性。
[0020]S2：使用机器视觉对处理完成后的铜板带铸胚边缘进行裂纹检测，并标记出裂纹的位置和长度，计算出需要切除的最小宽度，根据计算结果，自动调节裁切设备，去除铜板带铸胚中含有裂纹的部分;
S3：对处理完成后的铜板带铸胚的边缘进行局部加热，所述局部加热位置为铜板带铸胚左右各20mm处;
S4：在铜板带铸胚轧制为超薄铜板带过程中，实时监测铜板带的边缘应力，通过检测到的应力大小，动态调整轧制速度，并构建应力与轧制速度的模型，对铜板带轧机的进给速度进行预测和调整。
[0021]实时监测铜板带的边缘应力的具体步骤包括：
步骤1：在铜板带轧制前后的边缘处安装温度传感器，并记录铜板带轧制前后的温度;
步骤2：对比轧制前后的温度变化速率反映铜板带内部的应力大小，铜板带内部应力大小与温度变化速率的计算公式为：
+，其中是应力，E是弹性模量，是热膨胀系数，是温度变化量，k是热导率，是比热容，是温度变化率;
步骤3：根据温度变化的分析结果，绘制铜板带内部应力分布图，根据应力分布情况，调整加工工艺参数。
[0022]进一步的，步骤S2中，使用机器视觉进行裂纹检测的具体步骤为：
S21：使用高清相机对待轧制铜板带铸胚进行连续拍摄，并将图像按照预设尺寸分割出铜板带铸胚边缘部分，所述铜板带铸胚边缘预设尺寸为左右各10mm;
S22：对图像进行去噪、增强处理，使用Canny进行特征值提取，并将此区域标记为裂纹区域;
S23：在裂纹区域使用轮廓检测识别裂纹的轮廓，并确定裂纹的起点和终点坐标P1(x1，y1)和P2(x2，y2)，根据起点和终点坐标计算出裂纹的像素宽度，公式为：;
S24：根据裂纹的像素宽度计算出真实的裂纹宽度，裂纹真实宽度的计算公式为：，其中R为相机的像素分辨率;
S25：根据计算出的裂纹真实宽度，控制系统自动调整刀片位置和裁切路径，精准切除包含裂纹区域。
[0023]进一步的，步骤S4中，根据检测到的应力大小进行轧制速度动态调整的步骤为：
S41：根据步骤S4中获取的铜板带内部应力数值，同时收集轧制时的速度，温度，轧辊压力;
S42：清洗数据，剔除异常值和缺失值，并将数据进行归一化处理，从处理后的数据中提取应力变化率这一特征值;
S43：基于边缘应力控制的目标，可以建立如下模型预测铜板带断带的风险因子R：，其中为轧制后超薄铜板带边缘的应力值，为轧制前铜板带铸胚边缘的应力值，P为轧辊压力，V为当前轧制速度，、、为常量系数;当R大于预定阈值时，表示铜板带轧制断带风险高，需降低轧制速度，使R值减小;当R小于预定阈值时，表示铜板带轧制断带风险低，可增加轧制速度达到最优生产速率。
说明书附图(1)
声明：
“超薄铜板带边缘裂纹消除方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：江西铜业集团铜板带有限公司
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2025年01月03日 ~ 05日 
