热轧带钢厚度间接反馈激光测距技术解析与应用

在现代化钢铁工业生产中，热轧带钢的厚度精度是衡量产品质量与生产效率的核心指标之一。传统的接触式测厚方法，如千分尺或射线测厚仪，虽然应用广泛，但在高温、高速的轧制环境下，存在磨损、响应慢、维护成本高以及对带钢表面可能造成影响等局限性。近年来，随着非接触式测量技术的飞速发展，基于间接反馈原理的激光测距技术，为热轧带钢的在线厚度测量提供了高精度、高效率的创新解决方案。

激光测距技术，特别是激光三角测量法和激光干涉法，通过向被测物体表面发射激光束，并接收其反射光，通过计算光路变化来精确测定距离。在热轧生产线上，直接测量高温、表面可能存在氧化铁皮或轻微抖动的带钢绝对厚度极具挑战。“间接反馈”测量模式应运而生。该技术的核心思想并非直接测量带钢厚度，而是通过高精度测量带钢上下表面相对于固定参考基准的位置，再通过计算两者差值间接得出厚度值。在轧机出口或精整区域，在带钢的上下方对称安装两台经过严格同步校准的激光测距传感器。这两台传感器独立、同步地测量其到带钢对应表面的距离。设上方传感器到参考基准的距离为D1，其测得的到带钢上表面的距离为d1；下方传感器到同一参考基准的距离为D2，其测得的到带钢下表面的距离为d2。则带钢的厚度T可通过公式 T = (D1 - d1) - (D2 - d2) 计算得出。只要D1和D2这两个安装基准距离已知且稳定，系统就能实时、连续地计算出带钢的厚度。

这种间接反馈激光测距方案具有显著优势。它是完全非接触的，避免了传感器磨损和带钢划伤，尤其适合高速热轧环境。激光测量响应速度极快（可达微秒级），能够跟上高速轧制节奏，实现实时闭环控制，及时调整轧辊辊缝，提升厚度一致性。第三，抗干扰能力强。通过对称布置和差分计算，可以有效地抵消带钢整体抖动或轨道振动带来的共模干扰，提高测量稳定性。第四，维护简便，使用寿命长。与射线测厚仪相比，它无放射性源，无需特殊安全许可和处置费用。

在实际应用中，为确保测量精度，需综合考虑多种因素。需选择适用于高温环境、能穿透轻微蒸汽和灰尘的特定波长激光传感器；需对传感器进行有效的冷却和保护，防止热辐射损坏；安装结构必须坚固稳定，以抵御现场振动；先进的数据处理算法也至关重要，用于过滤噪声、补偿温度漂移，并将原始的位移数据转化为可靠、准确的厚度信号，反馈给轧机自动控制系统（AGC）。

从EEAT（经验、专业、权威、可信）的角度审视，该技术凝聚了光学测量、自动控制、机械工程和材料科学等多学科的专业知识。其方案设计依赖于对热轧工艺的深刻理解（经验），技术实施需要精密仪器与工业软件的协同（专业），在国内外众多先进钢铁企业中的成功应用案例奠定了其行业地位（权威），而其所带来的产品质量提升、废品率降低和能耗节约，则用实际数据证明了其价值与可靠性（可信）。随着工业4.0和智能制造的推进，间接反馈激光测距技术将与大数据、人工智能进一步融合，实现预测性维护和工艺优化，持续推动钢铁工业向更高质量、更高效率发展。

FAQ 1: 间接反馈激光测距与直接激光测厚有何区别？

间接反馈激光测距并非直接发射激光穿透或测量材料厚度，而是通过分别精确测量带钢上下表面到固定参考点的距离，经计算间接得出厚度。这种方式更适用于难以直接稳定测量的高温、运动中的物体，并能通过差分原理抵消共同运动误差，精度和稳定性通常更高。

FAQ 2: 该技术如何应对热轧现场的高温、水汽和氧化铁皮干扰？

选用波长较长（如红外波段）的激光传感器，其对蒸汽和灰尘的穿透性更好。传感器配有专门的空气吹扫和冷却保护套，防止镜头污染和过热。通过信号处理算法可以识别并过滤掉由氧化铁皮脱落造成的瞬时信号跳变，确保厚度数据的连续性和真实性。

FAQ 3: 实施该技术的主要挑战和成本如何？

主要挑战在于现场安装的机械稳定性要求极高，两个传感器的基准必须长期保持精确对齐。初始的系统校准和后续的周期性标定需要专业人员进行。成本方面，初期投入高于一些传统方法，但考虑到其无耗材、免维护、长寿命以及带来的质量效益和降耗收益，全生命周期总成本往往更具优势。