JJF(甘) 0078-2024 板坯结晶器锥度测量仪

　　甘肃省地方计量技术规范

　　JJF(甘)0078-2024

　　板坯结晶器锥度测量仪校准规范

　　Calibration Specification for Slab Mould Taper Measuring Instrument

　　2 0 2 4 - 1 2 - 2 6 发布2 0 2 5 - 0 1 - 0 1 实施

　　甘肃省市场监督管理局发布

　　归口单位：甘肃省市场监督管理局

　　主要起草单位：甘肃省计量研究院

　　永靖县计量检定所

　　参与起草单位：合作市质量计量检验检测所

　　夏河县质量计量检验检测所

　　庆阳超芯电线电缆有限公司

　　本规范委托起草单位负责解释

　　本规范主要起草人：

　　郭芮君(甘肃省计量研究院)

　　辛永强(甘肃省计量研究院)

　　张锡林(永靖县计量检定所)

　　参加起草人：

　　董云青(合作市质量计量检验检测所)

　　马瑞丽(夏河县质量计量检验检测所)

　　钱超(庆阳超芯电线电缆有限公司)

　　李建虎(甘肃省计量研究院)

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　　I

　　目录

　　1 范围................................................................................................................................................ 1

　　2 引用文件........................................................................................................................................ 1

　　3 概述................................................................................................................................................ 1

　　4 计量特性........................................................................................................................................ 2

　　4.1 工作面表面粗糙度.......................................................................................................................2

　　4.2 工作面的平面度...........................................................................................................................2

　　4.3 下底面和工作面的垂直度..........................................................................................................2

　　4.4 零位误差..................................................................................................................................... 2

　　4.5 示值误差..................................................................................................................................... 2

　　5 校准条件........................................................................................................................................ 2

　　5.1 环境条件..................................................................................................................................... 2

　　5.2 计量标准及其它设备..................................................................................................................2

　　6 校准项目和校准方法.....................................................................................................................2

　　6.1 外观及表面质量...........................................................................................................................2

　　6.2 工作面表面粗糙度.......................................................................................................................3

　　6.3 工作面的平面度...........................................................................................................................3

　　6.4 下底面和工作面的垂直度...........................................................................................................3

　　6.5 零位误差...................................................................................................................................... 3

　　6.6 示值误差...................................................................................................................................... 3

　　7 校准结果表达................................................................................................................................ 4

　　7.1 校准结果处理............................................................................................................................4

　　7.2 校准结果的不确定度................................................................................................................4

　　8 复校时间间隔................................................................................................................................ 4

　　附录A 板坯结晶器锥度测量仪校准记录(推荐)格式.............................................................. 5

　　附录B 校准证书内容及内页(参考)格式...................................................................................6

　　附录C 板坯结晶器锥度测量仪示值误差测量结果不确定度评定...............................................8

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　　II

　　引言

　　JJF 1001-2011《通用计量术语及定义》、JJF 1059.1-2012《测量不确定度

　　评定与表示》、JJF 1071-2010《国家计量校准规范编写规则》共同构成支持本

　　规范制定工作的基础性系列规范。

　　本规范的制定参考了YB/T078《板坯结晶器技术条件》、GB/T157《产品几

　　何量技术规范(GPS)锥度与锥角》、JB/T11104《电子数显倾角尺》、JB/T11243

　　《电子数显角度尺》等标准。

　　本规范为首次发布。

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　　1

　　板坯结晶器锥度测量仪校准规范

　　1 范围

　　本规范适用于分度值为0.01mm，测量范围为(0～3)°的板坯结晶器锥度测量仪

　　的校准。

　　2 引用文件

　　本规范引用下列文件：

　　JJF 1094 测量仪器特性评定

　　JJF 1130 几何量测量设备校准中的不确定度评定指南

　　JB/T11104 电子数显倾角尺

　　凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件，

　　其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。

　　3 概述

　　板坯结晶器锥度测量仪是常见的锥度测量仪器之一，主要用于对(0～3)°范围内

　　的小锥度的测量。由于板坯的锥度对铸坯质量有重要的影响，锥度过大会造成结晶器对

　　坯壳的挤压，锥度过小会使气隙增大，因此锥度的测量显得尤为重要。板坯结晶器锥度

　　测量仪用于测量板坯结晶器和垂线方向的夹角，这里以BPZ-900 型为例，其结构示意图

　　如图1 所示。

　　图1 板坯结晶器锥度测量仪结构示意图

　　1——上底面;2——显示屏;3——侧面;

　　4——下底面;5——测量定位触点;6——工作面

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　　2

　　4 计量特性

　　4.1 工作面表面粗糙度

　　工作面表面粗糙度a R 不大于0.8μm。

　　4.2 工作面的平面度

　　工作面的平面度不大于0.01 mm。

　　4.3 下底面和工作面的垂直度

　　下底面和工作面的垂直度不大于0.03mm/m。

　　4.4 零位误差

　　零位误差不大于1 个分度值。

　　4.5 示值误差

　　示值误差不大于3 个分度值。

　　5 校准条件

　　5.1 环境条件

　　环境温度为(20±10)℃，温度变化每小时应不超过1℃，湿度不超过75%RH。

　　校准前，将被校板坯结晶器锥度测量仪及所用标准器在室内平衡温度的时间应不少于

　　8h。

　　5.2 计量标准及其它设备

　　表1 计量标准及其它设备

　　序号校准项目校准用标准器及计量特性

　　1 工作面表面粗糙度

　　表面粗糙度比较样块：MPE：+12%～-17%;

　　表面粗糙度检查仪： MPE：±10%

　　2 工作面平面度

　　刀口形直尺：MPE：±2.0μm;

　　量块：3 级或5 等及以上。

　　3 下底面和工作面垂直度

　　圆柱角尺：1 级;

　　量块：3 级或5 等及以上。

　　4 零位误差校准台：MPE：±0.005mm/m。

　　5 示值误差

　　校准台：MPE：±0.005mm/m;

　　量块：3 级或5 等及以上。

　　6 校准项目和校准方法

　　6.1 外观及表面质量

　　板坯结晶器锥度测量仪各工作面不得有锈迹、划痕、裂纹、凹陷以及影响计量性能的缺

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　　3

　　陷。

　　板坯结晶器锥度测量仪非工作面应清砂、涂漆、刮平、棱边倒角。非工作面应有标牌，

　　并标有型号规格、出厂编号、制造厂名称、最小分度值等信息。

　　使用中的板坯结晶器锥度测量仪，允许有不影响使用的外观缺陷。

　　6.2 工作面表面粗糙度

　　用表面粗糙度比较样块测量，或者用表面粗糙度检查仪进行校准，有争议时以表面

　　粗糙度检查仪测量结果为准。

　　6.3 工作面的平面度

　　测量时，在被测工作面的两端各放置1mm 的等高量块，将不短于工作面对角线长

　　度的刀口形直尺放在量块工作面上，然后在其最大间隙处试塞量块，取刚好能塞入时的

　　量块尺寸与两端量块尺寸之差作为被测面对两端间的偏差，测量应在工作面的纵向、横

　　向和对角线方向上进行。在测得的各个位置中，误差方向一致时取其最大值为平面度，

　　当误差方向不一致时取其最大值与最小值绝对值之和为平面度。

　　6.4 下底面和工作面的垂直度

　　将板坯结晶器锥度测量仪与圆柱角尺同时置于平板上，将板坯结晶器锥度测量仪的

　　工作面与圆柱角尺相接触，观察两者之间的缝隙。如果有缝隙，则将定位量块置于板坯

　　结晶器锥度测量仪与圆柱角尺的底部之间，然后选取另一量块在板坯结晶器锥度测量仪

　　与圆柱角尺之间自上向下进行试塞，取刚好能塞入时的量块尺寸与定位量块尺寸之差与

　　板坯结晶器锥度测量仪高度的比值作为测量结果。

　　6.5 零位误差

　　将板坯结晶器锥度测量仪放置在校准台上，使板坯结晶器锥度测量仪与校准台的

　　工作面相接触，读取此时板坯结晶器锥度测量仪显示的读数。然后，将板坯结晶器锥

　　度测量仪调转180°，再次与校准台的工作面相接触，读取此时板坯结晶器锥度测量仪

　　显示的读数，两次读数之差的一半即为零位误差。

　　6.6 示值误差

　　将板坯结晶器锥度测量仪放置在校准台上，并使板坯结晶器锥度测量仪的工作面

　　与校准台的垂直面紧密贴合。在板坯结晶器锥度测量仪的工作面的下端触点依次放入

　　不同尺寸的标准量块形成不同的标准锥度角，依次记录板坯结晶器锥度测量仪的显

　　示值，显示值与标准值之差即为板坯结晶器锥度测量仪的示值误差。应在量程范

　　围内至少均匀分布的5 个点进行校准。

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　　4

　　7 校准结果表达

　　7.1 校准结果处理

　　经校准的板坯结晶器锥度测量仪出具校准证书，校准证书应符合JJF 1071—2010中

　　5.12的要求，并给出各校准项目名称和测量结果以及测量不确定度。校准原始记录(参

　　考)格式见附录A，校准证书内容及内页(参考)格式见附录B。

　　7.2 校准结果的不确定度

　　板坯结晶器锥度测量仪校准结果的不确定度按JJF 1059.1的要求评定，校准结果不

　　确定度评定示例见附录C。

　　8 复校时间间隔

　　建议板坯结晶器锥度测量仪复校时间间隔不超过12 个月。

　　由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、使用者、仪器本身质量等诸因素所

　　决定的，因此，送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。

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　　5

　　附录A

　　板坯结晶器锥度测量仪校准记录(推荐)格式

　　委托单位________________ 器具名称_____________ 型号规格

　　制造单位________________ 器具编号_______________ 校准地点

　　环境温度________________ 相对湿度其它

　　校准依据：

　　校准使用的计量标准器具：

　　名称型号规格准确度等级标准器证书号有效期至

　　校准项目：

　　1. 工作面表面粗糙度：

　　2. 工作面的平面度：

　　3. 下底面和工作面的垂直度：

　　4. 零位误差：

　　5. 示值误差：

　　标准锥度

　　(°)

　　标准值

　　(mm)

　　显示值

　　(mm)

　　示值误差

　　(mm)

　　测量不确定度U(k=2)

　　(mm)

　　备注：

　　校准员： 核验员： 校准日期： 年月日

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　　附录B

　　校准证书内容及内页(参考)格式

　　B.1 校准证书应至少包括以下信息：

　　a)标题：“校准证书”;

　　b)实验室的名称和地址;

　　c)进行校准的地点(如果与实验室的地址不同);

　　d)证书的唯一性标识(如编号)，每页及总页数的标识;

　　e)送校单位的名称;

　　f) 被校对象的描述和明确标识;

　　g) 进行校准的日期，如果与校准结果的有效性和应用有关时，应说明被校对象的接收

　　日期;

　　h) 如果与校准结果的有效性和应用有关时，应对被校样品的抽样程序进行说明;

　　i) 校准所依据的技术规范的标识，包括名称及代号;

　　j) 本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;

　　k) 校准环境的描述;

　　l) 校准结果及测量不确定度的说明;

　　m)对校准规范的偏离的说明;

　　n)校准证书或校准报告签发人的签名、职务或等效标识;

　　o)校准结果仅对校准对象有效的声明;

　　p)未经校准实验室书面批准，不得部分复制校准证书的声明。

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　　7

　　B.2 校准证书内页(参考)格式

　　证书编号XXXXXXXXXX

　　1. 工作面表面粗糙度：

　　2. 工作面的平面度：

　　3. 下底面和工作面的垂直度：

　　4. 零位误差：

　　5. 示值误差：

　　标准锥度

　　(°)

　　标准值

　　(mm)

　　显示值

　　(mm)

　　示值误差

　　(mm)

　　测量不确定度U(k=2)

　　(mm)

　　备注：

　　以下空白

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　　附录C

　　板坯结晶器锥度测量仪示值误差测量结果不确定度评定

　　C.1 测量方法

　　C.1.1 测量标准

　　标准量块，83 块组，测量范围为(0.5～100)mm。

　　C.1.2 被测对象

　　板坯结晶器锥度测量仪，分度值为0.01mm。

　　C.1.3 测量方法

　　将板坯结晶器锥度测量仪放置在校准台上，并使板坯结晶器锥度测量仪的工作

　　面与校准台的垂直面紧密贴合。然后在板坯结晶器锥度测量仪的工作面的下端触点放

　　入标准量块，此时板坯结晶器锥度测量仪便会形成一个微小的角度，即锥度角，记录

　　此时板坯结晶器锥度测量仪的显示值。依次放入不同尺寸规格的标准量块，形成

　　不同大小的锥度角。依次记录板坯结晶器锥度测量仪的显示值，显示值与标准值

　　之差，即为板坯结晶器锥度测量仪的示值误差。

　　C.2 数学模型

　　EX =biX -bS +biX + C b + M b

　　式中： X E ――板坯结晶器锥度测量仪示值误差，mm;

　　iX b ――被校板坯结晶器锥度测量仪的显示值，mm;

　　S b ――标准量块值，mm;

　　iX b ――板坯结晶器锥度测量仪有限分辨力对测量结果的影响，mm;

　　C b ――校准台的垂直度，mm;

　　M b ――机械效应的影响，mm。

　　C.3 灵敏系数

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　　iX

　　X

　　b

　　c E

　　

　　

　　 1 =1; 2 c =

　　S

　　X

　　b

　　E

　　

　　

　　=-1;

　　3 c =

　　iX

　　X

　　b

　　E

　　

　　

　　=1; 4 c =

　　C

　　X

　　b

　　E

　　

　　

　　=1; 5 c =

　　M

　　X

　　b

　　E

　　

　　

　　=1。

　　C.4 标准不确定度分量的分析

　　C.4.1 测量重复性引入的标准不确定度分量u ( iX b )

　　采用A 类不确定度方法进行评定。这里以18.85 mm 校准点为例，在重复性测量条

　　件下，连续观测10 次，得到测量列：18.85、18.86、18.85、18.85、18.85、18.86、18.85、

　　18.85、18.85、18.85(单位：mm)。用贝塞尔公式计算单次实验标准差

　　s=

　　 

　　1

　　1

　　2

　　

　　 

　　

　　n

　　x x

　　n

　　i

　　i

　　=0.0042 mm

　　于是测量重复性引入的标准不确定度分量为

　　u ( iX b )= s =0.0042 mm

　　C.4.2 标准量块的中心长度偏差引入的标准不确定度u ( S b )

　　由于在计算中我们所使用的是量块的标称长度而不是实际长度，并且量块的检定证

　　书确认其符合3 等量块的要求，故其中心长度偏差应在±0.0008mm 范围内，按均匀分

　　布，则对应的不确定度为

　　u ( S b )=

　　3

　　0.0008 =0.0005mm

　　C.4.3 板坯结晶器锥度测量仪的有限分辨力引入的标准不确定度分量u ( iX b )

　　板坯结晶器锥度测量仪的分辨力为0.01 mm，满足误差限为±0.005mm 的均匀分

　　布，故对应的不确定度分量为

　　u ( iX b )=

　　3

　　0.005 =0.0029mm

　　由于被校仪器的测量重复性引入的不确定度分量大于分辨力引入的不确定度分量，

　　故计算合成标准不确定时不再考虑仪器分辨力引入的标准不确定度分量。

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　　10

　　C.4.4 校准台引入的标准不确定度分量u (bC )

　　专用校准台，其垂直度≤0.005mm/m，当跨距为900 mm 时垂直度误差不超过

　　0.0045mm，满足误差限为±0.00225mm 的均匀分布，于是对应的不确定度为

　　u ( C b )=

　　3

　　0.00225 =0.0013mm

　　C.4.5 机械效应引入的标准不确定度分量u ( M b )

　　机械效应包括测力的影响，阿贝误差以及锥度仪和量块的相互作用等，假定这些影

　　响因素合计最大为±0.003mm，并假定满足均匀分布，故对应的不确定度分量为

　　u ( M b )=

　　3

　　0.003 =0.0017mm

　　C.5 不确定度分量汇总表(见表1)

　　表1 板坯结晶器锥度测量仪示值误差的标准不确定度分量汇总表

　　标准不确定度不确定度来源概率分布灵敏系数不确定度分量

　　u ( iX b ) 测量重复性正态分布1 0.0042mm

　　u ( S b ) 标准量块中心长度偏差均匀分布-1 0.0005 mm

　　u ( iX b ) 有限分辨力均匀分布1 0.0029mm

　　u ( C b ) 校准台的垂直度均匀分布1 0.0013mm

　　u ( M b ) 机械效应均匀分布1 0.0017mm

　　C.6 合成标准不确定度

　　各输入量之间不存在任何值得考虑的相关性。

　　由2 2

　　1

　　u2 (E ) c u c X  ( iX b )+ 2 2

　　2 c u ( S b )+ 2 2

　　4 c u ( C b )+ 2 2

　　5 c u ( M b ),得

　　( ) c X u E =0.0048mm

　　C.7 扩展不确定度

　　取包含因子k =2，得

　　U = ( ) c X k u E =2×0.0048mm≈0.01 mm