帶鋼表面在線檢測與質(zhì)量控制技術(shù)分析

曹學(xué)堅(jiān)

（新余鋼鐵股份有限公司自動化部，江西 新余 338000）

0 引言

在軋鋼機(jī)組自動化生產(chǎn)過程中，由于設(shè)備性能狀態(tài)不良或生產(chǎn)工藝問題很容易導(dǎo)致帶鋼表面出現(xiàn)各種缺陷，如何對這些缺陷進(jìn)行高效的在線檢測，并找到優(yōu)化整改方案是促進(jìn)鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)水平全面提升的有效措施。因此，世界各國都積極開展帶鋼表面質(zhì)量檢測與控制的技術(shù)研究，通過控制生產(chǎn)工藝，改善機(jī)組性能來不斷提升帶鋼生產(chǎn)質(zhì)量，利用帶鋼在線檢測系統(tǒng)，是在已有設(shè)備和技術(shù)條件下投入最小，見效最快的技術(shù)手段，不僅可以運(yùn)用于新設(shè)備的生產(chǎn)制造，也非常適用于老舊軋鋼設(shè)備的自動化改造和升級，為提高軋鋼企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營效率，減少質(zhì)量損失有積極的促進(jìn)作用[1]。

1 帶鋼表面在線監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用的價值和意義

當(dāng)前，冷軋板材市場競爭越來越激烈，企業(yè)面臨的生存壓力也不斷加大，為了解決這一現(xiàn)實(shí)問題，很多企業(yè)都在加強(qiáng)生產(chǎn)效率，在產(chǎn)品質(zhì)量方面加大投入，特別是對于如何加強(qiáng)鋼材表面質(zhì)量管控是企業(yè)急需解決的一個重要問題，在傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝流程下，在帶鋼軋制過程中很容易出現(xiàn)表面氣泡、凹凸不平、劃痕以及夾雜問題，這些質(zhì)量缺陷不但會影響帶鋼產(chǎn)品的美觀性，同時也會降低帶鋼的機(jī)械性能和抗腐蝕特性，影響產(chǎn)品的用戶滿意度，為了解決上述問題，在已有的軋鋼生產(chǎn)線安裝能夠?qū)崟r在線質(zhì)量監(jiān)控的自動化設(shè)施是解決軋鋼企業(yè)質(zhì)量管控問題的重要手段，能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的高效一體化管理，對實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行效率提高和鋼材產(chǎn)品質(zhì)量提升具有重要的意義。

2 表面質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

2.1 表面質(zhì)量檢測儀原理

表面質(zhì)量檢測儀如圖1 所示，按照字面意思理解，就是檢測帶鋼表面的質(zhì)量。通過4 個4 K 高清攝像頭，時時刻刻監(jiān)控帶鋼表面，然后與數(shù)據(jù)庫收集的表面缺陷庫作比對，如果比對一致，聲光報(bào)警就會報(bào)紅色燈，提示操作人員帶鋼有問題，再到現(xiàn)場確認(rèn)，確認(rèn)好后就在電腦畫面做好標(biāo)記，提示軋機(jī)操作人員降速或者空通這一段帶鋼，在進(jìn)行質(zhì)量比對時需要建立缺陷數(shù)據(jù)庫，缺陷數(shù)據(jù)庫首先由廠家提供，再收集現(xiàn)場的帶鋼表面質(zhì)量數(shù)據(jù)，通過不斷優(yōu)化數(shù)據(jù)從而建立符合自己生產(chǎn)需要的數(shù)據(jù)庫。這是一個長期的過程，建立完整的數(shù)據(jù)庫有利于及時發(fā)現(xiàn)帶鋼表面的缺陷，降低軋制成本。表面質(zhì)量檢測儀安裝好后，通過以太網(wǎng)與L2 級進(jìn)行帶鋼數(shù)據(jù)的通信，通過2#焊縫檢測儀的信號，來切換帶鋼鋼種和鋼卷號。同時表檢儀服務(wù)器會記錄每卷帶鋼檢測數(shù)據(jù)，方便以后追溯帶鋼的表面數(shù)據(jù)[2]。

圖1 現(xiàn)場表面質(zhì)量檢測儀

2.2 在線質(zhì)量監(jiān)控功能設(shè)計(jì)

帶鋼表面質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)的主要功能在于根據(jù)軋鋼生產(chǎn)線上傳的運(yùn)行參數(shù)并結(jié)合攝像頭畫面比對對帶鋼表面質(zhì)量進(jìn)行質(zhì)量評估與判斷。在線質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)是由多個功能模塊組合而成的，主要包括運(yùn)行數(shù)據(jù)采集模塊、質(zhì)量比對規(guī)則模塊、數(shù)據(jù)分析判斷模塊和在線顯示輸出模塊幾部分，如圖2 所示，各個功能模塊組成了表面質(zhì)量檢測系統(tǒng)的主要框架。為了更加精確高效地實(shí)現(xiàn)質(zhì)量檢測與評估功能，還需要將生產(chǎn)線內(nèi)的各個運(yùn)行數(shù)據(jù)采集上傳的系統(tǒng)中，關(guān)鍵的數(shù)據(jù)主要有帶鋼表面粗糙度、板型值、加熱運(yùn)行溫度、表面缺陷等，自動化數(shù)據(jù)采集傳感器將上述關(guān)鍵參數(shù)采集后通過工業(yè)總線系統(tǒng)上傳到數(shù)據(jù)采集與分析模塊中，根據(jù)預(yù)設(shè)的運(yùn)行閾值參數(shù)進(jìn)行比對，對帶鋼產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行檢測評估，并通過顯示模塊輸出到電腦顯示器上，供質(zhì)量檢測人員使用[3]。

2.3 在線質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行流程

帶鋼表面質(zhì)量自動檢測系統(tǒng)采用三級架構(gòu)組成，主要包括一級位置檢測裝置、二級過程控制、三級制造執(zhí)行、一級圖像檢測裝置以及在線質(zhì)量檢測系統(tǒng)。一級位置檢測裝置與二級過程控制系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)接口連接，二級過程控制系統(tǒng)和三級制造執(zhí)行系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)接口連接，一級圖像檢測裝置與儀表檢測系統(tǒng)連接通過數(shù)據(jù)接口連接，在線質(zhì)量判定系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)接口與三級制造執(zhí)行系統(tǒng)和表檢系統(tǒng)連接，表檢系統(tǒng)需要布置在二級過程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，在線質(zhì)量判定系統(tǒng)布置在三級制造執(zhí)行系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中并與表檢系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫之間利用以太網(wǎng)通信實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的實(shí)時交互，系統(tǒng)總體運(yùn)行結(jié)構(gòu)流程如圖3 所示[4]。

此外，為了保證檢測系統(tǒng)的安全性和可靠性，需要利用網(wǎng)絡(luò)防火墻來阻隔黑客和計(jì)算機(jī)病毒木馬的入侵，同時系統(tǒng)需要建立完善的歷史數(shù)據(jù)庫，應(yīng)采用大容量硬盤對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，便于日后的查詢。

圖2 功能模塊組合圖

圖3 運(yùn)行流程示意圖

3 結(jié)語

綜上所述，對于酸軋機(jī)組自動化生產(chǎn)線來說，帶鋼生產(chǎn)過程中由于表面缺陷造成的質(zhì)量損失和軋機(jī)斷帶故障不僅會造成原材料的損失和浪費(fèi)，同時也增加了操作工人的勞動強(qiáng)度，不利于企業(yè)的降本增效，因此利用帶鋼表面在線檢測設(shè)備可以及時發(fā)現(xiàn)帶鋼表面的缺陷，并通過質(zhì)量比對分析出缺陷產(chǎn)生的原因，并有針對性地做出優(yōu)化整改，這對于酸軋機(jī)組生產(chǎn)來說是一個非常有利的技術(shù)措施，對提升企業(yè)生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量發(fā)揮著至關(guān)重要的促進(jìn)作用。