曹學堅

（新余鋼鐵股份有限公司自動化部，江西 新余 338000）

0 引言

在軋鋼機組自動化生產過程中，由于設備性能狀態(tài)不良或生產工藝問題很容易導致帶鋼表面出現各種缺陷，如何對這些缺陷進行高效的在線檢測，并找到優(yōu)化整改方案是促進鋼鐵企業(yè)生產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量檢測與控制的技術研究，通過控制生產工藝，改善機組性能來不斷提升帶鋼生產質量，利用帶鋼在線檢測系統(tǒng)，是在已有設備和技術條件下投入最小，見效最快的技術手段，不僅可以運用于新設備的生產制造，也非常適用于老舊軋鋼設備的自動化改造和升級，為提高軋鋼企業(yè)的生產經營效率，減少質量損失有積極的促進作用[1]。

1 帶鋼表面在線監(jiān)測系統(tǒng)應用的價值和意義

當前，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，為了解決這一現實問題，很多企業(yè)都在加強生產效率，在產品質量方面加大投入，特別是對于如何加強鋼材表面質量管控是企業(yè)急需解決的一個重要問題，在傳統(tǒng)的生產工藝流程下，在帶鋼軋制過程中很容易出現表面氣泡、凹凸不平、劃痕以及夾雜問題，這些質量缺陷不但會影響帶鋼產品的美觀性，同時也會降低帶鋼的機械性能和抗腐蝕特性，影響產品的用戶滿意度，為了解決上述問題，在已有的軋鋼生產線安裝能夠實時在線質量監(jiān)控的自動化設施是解決軋鋼企業(yè)質量管控問題的重要手段，能夠實現生產環(huán)節(jié)的高效一體化管理，對實現設備運行效率提高和鋼材產品質量提升具有重要的意義。

2 表面質量在線監(jiān)測系統(tǒng)方案設計

2.1 表面質量檢測儀原理

表面質量檢測儀如圖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，然后與數據庫收集的表面缺陷庫作比對，如果比對一致，聲光報警就會報紅色燈，提示操作人員帶鋼有問題，再到現場確認，確認好后就在電腦畫面做好標記，提示軋機操作人員降速或者空通這一段帶鋼，在進行質量比對時需要建立缺陷數據庫，缺陷數據庫首先由廠家提供，再收集現場的帶鋼表面質量數據，通過不斷優(yōu)化數據從而建立符合自己生產需要的數據庫。這是一個長期的過程，建立完整的數據庫有利于及時發(fā)現帶鋼表面的缺陷，降低軋制成本。表面質量檢測儀安裝好后，通過以太網與L2 級進行帶鋼數據的通信，通過2#焊縫檢測儀的信號，來切換帶鋼鋼種和鋼卷號。同時表檢儀服務器會記錄每卷帶鋼檢測數據，方便以后追溯帶鋼的表面數據[2]。

圖1 現場表面質量檢測儀

2.2 在線質量監(jiān)控功能設計

帶鋼表面質量在線監(jiān)測系統(tǒng)的主要功能在于根據軋鋼生產線上傳的運行參數并結合攝像頭畫面比對對帶鋼表面質量進行質量評估與判斷。在線質量監(jiān)測系統(tǒng)是由多個功能模塊組合而成的，主要包括運行數據采集模塊、質量比對規(guī)則模塊、數據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量檢測系統(tǒng)的主要框架。為了更加精確高效地實現質量檢測與評估功能，還需要將生產線內的各個運行數據采集上傳的系統(tǒng)中，關鍵的數據主要有帶鋼表面粗糙度、板型值、加熱運行溫度、表面缺陷等，自動化數據采集傳感器將上述關鍵參數采集后通過工業(yè)總線系統(tǒng)上傳到數據采集與分析模塊中，根據預設的運行閾值參數進行比對，對帶鋼產品的質量進行檢測評估，并通過顯示模塊輸出到電腦顯示器上，供質量檢測人員使用[3]。

2.3 在線質量監(jiān)控系統(tǒng)運行流程

帶鋼表面質量自動檢測系統(tǒng)采用三級架構組成，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)通過數據接口連接，二級過程控制系統(tǒng)和三級制造執(zhí)行系統(tǒng)通過數據接口連接，一級圖像檢測裝置與儀表檢測系統(tǒng)連接通過數據接口連接，在線質量判定系統(tǒng)通過數據接口與三級制造執(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)網絡中，在線質量判定系統(tǒng)布置在三級制造執(zhí)行系統(tǒng)網絡中并與表檢系統(tǒng)數據庫之間利用以太網通信實現數據信息的實時交互，系統(tǒng)總體運行結構流程如圖3 所示[4]。

此外，為了保證檢測系統(tǒng)的安全性和可靠性，需要利用網絡防火墻來阻隔黑客和計算機病毒木馬的入侵，同時系統(tǒng)需要建立完善的歷史數據庫，應采用大容量硬盤對檢測數據進行存儲，便于日后的查詢。

圖2 功能模塊組合圖

圖3 運行流程示意圖

3 結語

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