孫永飛

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司，山西太原 030003）

0 引言

不銹鋼連鑄坯生產(chǎn)時(shí)，鋼鑄坯火焰切割后，采用人工檢驗(yàn)識(shí)別缺陷和水爆后下線(xiàn)檢查相結(jié)合的方式，控制缺陷鑄坯流通到軋鋼工序。由于不銹鋼鑄坯表面可能存在裂紋、結(jié)疤、劃傷、夾渣等缺陷，公司304、430、316L 系不銹鋼主要為鑄坯水爆后人工抽檢檢查表面缺陷，根據(jù)檢查結(jié)果確定無(wú)修磨流通或下線(xiàn)修磨，檢驗(yàn)率只有10%，水爆缺陷率約0.2%，不能完全杜絕有缺陷鑄坯流通到下工序，造成軋制缺陷。這種缺陷識(shí)別方法效率低、實(shí)時(shí)性差，實(shí)踐中經(jīng)常出現(xiàn)漏檢或誤檢。

山西太鋼不銹鋼股份有限公司不銹鋼坯生產(chǎn)線(xiàn)通過(guò)在切割后輥道安裝CCD 檢測(cè)設(shè)備，CCD 檢測(cè)設(shè)備是一種非觸式的無(wú)損檢測(cè)方式，實(shí)現(xiàn)鑄坯切割后在線(xiàn)全檢，取代在線(xiàn)的人工檢測(cè)和鑄坯下線(xiàn)。

1 測(cè)量原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1 缺陷測(cè)量原理（圖1）

圖1 CCD 相機(jī)檢測(cè)原理

鑄坯最大寬度2150 mm，實(shí)際測(cè)量需要識(shí)別的最小缺陷長(zhǎng)度為0.3 mm，上下表面各配2 個(gè)4 K 相機(jī)，相機(jī)分辨率4096，缺陷最小識(shí)別精度0.26 mm/像素，大于最小缺陷長(zhǎng)度，滿(mǎn)足精度要求。連鑄坯切割后（相機(jī)拍攝處）溫度約900 ℃，鑄坯的熱輻射光對(duì)相機(jī)拍攝造成不良影響，采用綠色光源與相機(jī)濾鏡相結(jié)合的方式，對(duì)切割后的鑄坯進(jìn)行圖像處理。缺陷成像的方式分為明場(chǎng)和暗場(chǎng)兩種，本項(xiàng)目采用暗場(chǎng)，CCD 相機(jī)采用線(xiàn)陣掃描相機(jī)，具有掃描速度快，圖像處理簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

1.2 系統(tǒng)組成

整套系統(tǒng)由圖像采集裝置與處理系統(tǒng)組成（圖2），圖像采集裝置安裝在生產(chǎn)線(xiàn)上，用于在線(xiàn)采集鑄坯表面圖像。由于要對(duì)鑄坯上下表面進(jìn)行同步檢測(cè)，因此需要安裝兩套圖像采集裝置，即上表面圖像采集裝置和下表面圖像采集裝置。圖像采集裝置由攝像機(jī)、光源以及防護(hù)裝置組成，攝像機(jī)采用分辨率4096 像素的線(xiàn)陣CCD 攝像機(jī)，上、下表面各2 臺(tái),系統(tǒng)在鑄坯橫向上的檢測(cè)精度為0.26 mm/像素。

由于鑄坯表面溫度非常高，輻射的光很強(qiáng)，如果直接用攝像機(jī)采集鑄坯表面圖像，則圖像質(zhì)量受輻射光影響，并且會(huì)將缺陷掩蓋，因此，需要采用特殊的照明光源，濾除鑄坯表面輻射光的影響，選用大功率激光線(xiàn)光源，發(fā)射波長(zhǎng)532 nm 的綠光。上、下表面各用2 臺(tái)激光線(xiàn)光源，激光線(xiàn)光源照射到板坯上的激光線(xiàn)條分布在攝像機(jī)的采集位置上。

攝像機(jī)與光源安裝在箱體中，箱體采用循環(huán)水冷卻方式，保證箱體內(nèi)部溫度＜35 ℃，以維持?jǐn)z像機(jī)與光源正常工作的溫度。

處理系統(tǒng)用于實(shí)時(shí)處理攝像機(jī)采集到的鑄坯表面圖像，為保證數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)速度，處理系統(tǒng)采用服務(wù)器級(jí)計(jì)算機(jī)。

該系統(tǒng)具備對(duì)鑄坯的實(shí)時(shí)成像功能，能實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)檢測(cè)裂紋、劃傷、結(jié)巴等常見(jiàn)缺陷，獲取缺陷的大小、位置、類(lèi)型等信息，能實(shí)現(xiàn)對(duì)鑄坯原始圖像和缺陷圖像的保存，同時(shí)實(shí)現(xiàn)與連鑄機(jī)一級(jí)、二級(jí)系統(tǒng)通信，實(shí)時(shí)檢測(cè)圖像與缺陷信息板坯號(hào)、寬度、長(zhǎng)度、爐次號(hào)的對(duì)應(yīng)。

圖2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)是專(zhuān)門(mén)針對(duì)鑄坯工藝特點(diǎn)、表面特性而開(kāi)發(fā)，能在復(fù)雜惡劣的煉鋼生產(chǎn)環(huán)境下穩(wěn)定工作。針對(duì)鑄坯表面的復(fù)雜狀況，如氧化鐵皮、保護(hù)渣等問(wèn)題，專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了缺陷檢測(cè)算法和缺陷識(shí)別算法，實(shí)現(xiàn)鑄坯表面缺陷高精度、高可靠性的檢出與識(shí)別。

2 使用效果

系統(tǒng)安裝完成后，為了提高缺陷識(shí)別的準(zhǔn)確率，需要進(jìn)行大量的缺陷識(shí)別與收集工作，有兩方面工作需要確認(rèn)：①系統(tǒng)報(bào)出的缺陷需要現(xiàn)場(chǎng)甄別；②現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)的缺陷需要在系統(tǒng)原圖像中識(shí)別，加入系統(tǒng)缺陷庫(kù)中，同時(shí)需要將各種缺陷根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分類(lèi)，包括縱向裂紋、劃傷、渣皮、水渣印、切割開(kāi)口、接痕、斷面焊渣、擦劃傷等。見(jiàn)圖3～圖5。

圖3 縱向裂紋

圖4 劃傷

圖5 渣皮

3 結(jié)論

通過(guò)在連鑄機(jī)切割后輥道增加CCD 檢測(cè)設(shè)備，對(duì)切割后的鑄坯紅送比例提高30%，天車(chē)吊運(yùn)坯子下線(xiàn)檢查頻率降低約30%，鑄坯物流更加順暢，同時(shí)避免了有缺陷鑄坯流通到軋鋼工序。