避免輥縫偏差大引起堆鋼的智能控制方法

郭立合 于 千 徐海濤 張國海

（北營軋鋼廠，遼寧本溪 117000）

0.引言

熱軋廠上游供料工序煉鋼廠鋼坯端面上下部在經過火焰切割處理時，會形成表面殘留“鐵條”。鋼坯經熱軋軋制后，端面的鐵條會大量地掉落在軋機設備、工藝通道及軋線渣溝內，尤其掉落到測厚儀及板形多功能儀檢測窗口之上，在一定程度上影響產品質量及軋制過程的穩定性。

其中氧化鐵皮脫落頻率最高，掉落到厚度檢測儀表窗口上，造成測量值失真，影響厚度檢測及模型設定。精軋機架出口工作環境非常惡劣，即使在有防護的基礎上軋線也頻繁出現軋制過程中“鐵條”或鐵皮飛入測厚儀架體、窗口而影響產品實際厚度測量，造成厚度失準。RM215測厚儀與RM312 檢測發生該問題時，需進行停機處理，同時對測量厚度異常的鋼卷需上平整線進行二次尺寸確認，厚度不符產生非計劃材料[1]。

特別在軋制0.25mm 以下極薄材時，一旦“鐵條”或鐵皮的厚度較厚，測量數值與實際偏差過大，會嚴重影響軋制穩定性，進而引發堆鋼事故，嚴重的造成斷輥風險。

目前在熱軋廠軋鋼領域里，一旦出現異物掉落測厚儀檢測窗口發生測量失真情況，基本都是停機處理，降低生產節奏，同時產生廢品及非計劃品。經技術人員詳細統計，在2022 年上半年，由于測厚儀掉落氧化鐵皮造成測量失真的情況共發生15 起，造成非計劃產品482t；堆鋼2 次，產生廢品122t；記錄故障小停186min；反饋回來厚度不符質量異議1 卷。綜上所述，該問題確實嚴重影響了我廠的生產運行及產品質量，因此針對該問題，我廠成立技術攻關組，著重解決，避免類似事故重復發生。

1.解決辦法

解決該問題需要從4 個方面著手研究[2]，（1）從源頭控制；（2）設備的預防；（3）應急處置；（4）避免事故擴大化。

首先，從上游工序進行控制，杜絕鐵皮粘連到板坯本體，在清理板坯表面時盡量清理干凈，防止清理不凈，剩余的鐵皮及鐵條殘留到鋼坯表面，尤其在側面和邊部。

其次，設備本體的預防。對測厚儀下部檢測射線接收裝置做好防護工作，防止異物掉落引起測量干擾。

再次，如果沒有防護住，氧化鐵皮對窗口造成了遮擋。當氧化鐵皮等異物影響正常厚度測量反饋時，設計智能識別程序進行判斷，符合該情況時，執行應急響應程序，自動切換到另一檢測厚度儀表。

最后，一旦受上塊鋼厚度檢測失真影響，模型自學習功能將該錯誤值參與到下卷鋼設定中，極有可能造成設定輥縫與實際值偏差過大，最終導致堆鋼甚至斷輥。設計一個智能識別程序，當偏差值達到一個極限值時，將自動跳轉到預先設定好的其他厚度規格進行設定并軋制，防止由于實際輥縫與設定偏差嚴重不符造成堆鋼及斷輥風險。

2. 過程控制

具體控制過程包括以下幾個方面。

（1）從源頭控制。由于上下游工序不是同一個管理單位，兩者交流各自從自身的利益出發，直接溝通提要求，對方很難接受。該方式只能通過報告方式經上級主管部門協調，即使短暫給予了重視，解決了此問題或者程度有所減輕，但長久來看，由于沒有監督考核機制，這種現象會持續發生，不能從根本上解決，通過上下游的溝通反饋及部門協調的方式，效果甚微。

（2）針對加強設備本體的防護。厚度檢測儀下面的接收裝置是一個圓形區域，面積較小，布置在精軋F7 出口軋線中心線位置，介于兩根輥道中間，裸露在外。該處環境極其惡劣，異物掉落，水、霧氣、熱蒸汽干擾十分頻繁。設計開發了一種防護罩，底部粗，上邊細，形成圓錐形，縮小了裸露面積。在錐頂開口部位設置兩根銅絲，成半圓形布置，避開測厚儀下部的接收區域，防止銅絲干擾檢測，同時圓弧形設計也避免了異物存留在兩根鋼絲之上的可能性，規避了大塊的氧化鐵皮異物掉落的可能性。在厚度檢測儀下部的接收設備旁邊設有空氣吹掃裝置，一旦異物掉落到檢測窗口之上，壓縮空氣產生的吹掃力將異物吹離。同時在壓縮空氣排管向上的方向也設有開口，利用壓縮空氣向上的吹掃力清除欲將掉落的異物，防止小塊氧化鐵皮等掉落在窗口內。在空氣吹掃管的對面設有排氣口，保持空氣排出同時，作為掉落的異物被吹掃離開的路徑。本裝置實現了厚度檢測儀在原有工況的前提下能夠正常工作，解決了由于異物干擾檢測導致的產品降級及堆鋼事故的發生，提升了機組有效運行效率。能夠真實反映出被檢測產品的實際厚度，同時精準反饋給精軋各機架的自動厚度反饋控制系統，實現了對產品的高精度控制要求[3]。

（3）應急處置。

1）當第一次防護沒有到位，出現了測厚儀窗口落入異物后，此時測厚儀測量結果失真，與實際板厚不符，這時板形多功能儀作為備用厚度檢測，該測量是真實值，此時兩者出現偏差。設計開發了一種程序，將兩者實時比對，當偏差在0.1mm 以上時，程序自動識別出測厚儀表故障報警。

2）接到報警信號后，程序自動將故障測厚儀甩掉，不參與模型設定，改用備用的多功能儀進行實際數據反饋，切換到RM312 測量。通過該種應急處置程序，檢測儀表能夠真實反饋出在線鋼帶的實際厚度，防止出現檢測與實物厚度不符，避免了質量異議的發生。

（4）防止事故擴大化。

1）當精軋機組F1-F7 共7 個機架中最關鍵的F7 輥縫設定低于平時平均設定水平的80%時，如表1 所示。程序自動識別出設定與實際不符，此時在操作HMI 畫面提示操作工，同時智能程序將自動執行規格變更操作，如圖1所示，與之前設定好的備用合同規格實現連鎖，精軋各機架重新根據新規格實施模型參數設定。

表1 Q235B各規格的F7輥縫設定范圍

圖1 智能連鎖應用自動跳轉到預先設定的厚度規格的設計程序

2）此時備用規格操作工可以修訂，根據現有合同規格，隨時更新到畫面中作為事故下的備用規格，防止出現盲目輸入不在近期計劃內規格，在產出后由于無法對應到本月合同而產生非計劃材料。

3）新設定下發的模型參數完全可以滿足生產需要，盡量不輸入較薄規格，因為，此時設備狀態及操作工人未在最佳狀態，避免非計劃材料及廢品的產生。

4）全程從檢測、報警到在線修改厚度規格，無需人工操作，減少由于不同人員反應速度及應急處置能力不同引起的其他意外情況，但生產操作工可以通過HMI 畫面進行監控全過程的實施。

5）在智能連鎖應用程序自動跳轉到預先設定的厚度規格時，精軋機組各機架根據目前新下發的厚度規格重新設定，操作工實時參與判斷，核對軋制信息的準確性，一旦判斷與軋制時有偏差，可以手動修正，優先級別以手動修改為先[4]。

本控制方法使用測厚儀、板形多功能儀、智能識別程序等組成的在線測量，智能識別及應急處置的智能連鎖應急處置系統，當厚度檢測窗口掉入氧化鐵皮等異物影響正常厚度測量反饋時，智能識別程序進行判斷，符合該情況時，自動執行應急響應程序，自動切換到另一檢測厚度儀表，同時下一卷鋼不能按照原規格設定參數進行軋制，自動跳轉到預先設定好的其他厚度規格進行設定并軋制，防止由于實際輥縫與設定偏差嚴重不符造成堆鋼及斷輥風險。并且該過程無需人工判斷及操作，避免應急條件下操作工響應時間長及操作失誤等不利因素，降低了故障概率，提高了機組運行效率。

3.總結

（1）不能完全依賴上游工廠能百分百保證下游工序的供料質量要求，對此一定要有相應的預防措施[5]。

（2）為了避免或減少出現氧化鐵皮等異物掉落至測厚儀下部射線接收裝置窗口內，有必要做好防護，并且點檢維護一定要到位，每次停機或檢修期間必須做好衛生清理工作。

（3）當RM215 測厚儀發生故障恢復正常后，精軋需重新做零調，用于清除模型短期學習系數。

（4）在防護裝置沒起到防護作用時，要有后續的響應預案；智能識別及應急處置的智能連鎖應急處置系統的開發應用至關重要。

（5）一旦出現輥縫設定與目標厚度差距較大時，不能完全依靠操作員發現及做出應急處置，必須建立自動智能識別連鎖程序，但保證操作模式優先。

（6）經過半年多的的實踐檢驗，這兩種程序的開發應用完全解決了由于測厚儀故障導致的非計劃及堆鋼事故，為工廠創造了效益，減少小停時間，提升了機組運行效率。

（7）該種解決方式在廠內其他解決故障的過程中得到了應用，效果顯著。

（8）在解決此過程中，申請發明專利一項，實用新型專利一項。