熱眼HotEye在南鋼高線的應(yīng)用

楊 靜，陳雷鳴

(南京鋼鐵有限公司高線廠,江蘇南京 210035)

自動(dòng)化

熱眼HotEye在南鋼高線的應(yīng)用

楊 靜，陳雷鳴

(南京鋼鐵有限公司高線廠,江蘇南京 210035)

簡(jiǎn)要介紹了從美國(guó)引進(jìn)的熱眼的工作原理、設(shè)備組成及維護(hù)要領(lǐng)。熱眼應(yīng)用于高速軋機(jī)生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)了熱軋線材表面質(zhì)量的自動(dòng)在線檢測(cè)和智能判斷，提高了在線產(chǎn)品表面質(zhì)量的控制能力，降低了次品率，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。

高速線材；熱眼；表面質(zhì)量；在線檢測(cè)

1 概述

南鋼高線廠目前是一家以生產(chǎn)特殊鋼為主的線材生產(chǎn)企業(yè)，在特殊鋼線材的生產(chǎn)過(guò)程中，表面質(zhì)量的控制尤為重要。為滿足市場(chǎng)不斷提高的產(chǎn)品表面質(zhì)量需求，就必須持續(xù)對(duì)自身的軋制工藝進(jìn)行技術(shù)改造和升級(jí)，而高性能的表面質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備將為生產(chǎn)過(guò)程提供實(shí)時(shí)的表面監(jiān)測(cè)，為提高產(chǎn)品質(zhì)量、加速工藝改進(jìn)、減少次品、降低生產(chǎn)成本發(fā)揮重要作用。

南鋼從美國(guó)引進(jìn)的HotEye熱眼正是基于圖像技術(shù)的表面質(zhì)量在線檢測(cè)設(shè)備。該設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)100 m/s高速軋制時(shí)，不間斷地對(duì)紅鋼進(jìn)行全方位圖像拍攝，直觀反映在線軋件表面質(zhì)量信息，同時(shí)還具有自動(dòng)檢測(cè)、分類功能，所提供的表面缺陷圖像，可及時(shí)指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)工藝調(diào)整，大大減少次廢品的產(chǎn)生。

2 HotEye熱眼介紹

2.1 測(cè)量原理

熱眼HotEye系統(tǒng)是利用特殊設(shè)計(jì)的光學(xué)投射方式，對(duì)鋼材表面進(jìn)行在線檢測(cè)。它的檢測(cè)原理是基于圖像在線表面檢測(cè)技術(shù)，該技術(shù)比傳統(tǒng)的渦流探傷具有多方面的優(yōu)勢(shì)。

首先，基于圖像的表面在線檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)成熟應(yīng)用在板材上，后來(lái)拓展到連鑄坯，現(xiàn)又成功運(yùn)用到線材上，其檢測(cè)精度較高，最小缺陷尺寸可達(dá)0.025 mm，比渦流技術(shù)的1/5甚至更小。熱眼采用多個(gè)攝像頭，沿線材圓周布置，覆蓋圓周表面，在線材軋制行進(jìn)的過(guò)程中，在線對(duì)線材表面動(dòng)態(tài)成像，如圖1所示。

圖1 攝像頭布置示意圖

其次，基于圖像的表面在線檢測(cè)技術(shù)能依據(jù)不同線材的表面特性(因鋼種或軋制工藝而不同)，選擇合適的系統(tǒng)參數(shù)，對(duì)檢測(cè)過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化。另外，基于圖像的檢測(cè)技術(shù)可以提供實(shí)時(shí)、直觀的表面質(zhì)量信息，具有自動(dòng)檢測(cè)、分類功能，可以直接與數(shù)據(jù)庫(kù)通訊，提供線材表面的缺陷圖像反饋等。

2.2 熱眼的設(shè)備組成

熱眼系統(tǒng)主要有如下設(shè)備組成：測(cè)量單元、處理單元、冷卻單元、空過(guò)導(dǎo)管、滑動(dòng)小車、本地遠(yuǎn)程控制終端、過(guò)度端子箱等,見(jiàn)圖2。下面對(duì)它們的功能做簡(jiǎn)單的描述：

圖1 熱眼系統(tǒng)組成

(1)測(cè)量單元：用攝像頭拍攝生產(chǎn)過(guò)程中鋼材的表面圖像，并將圖像資料回傳處理單元進(jìn)行處理。測(cè)量單元硬件設(shè)備包括：四組攝像頭，四組燈源，四組對(duì)焦滑軌，其他輔助電子設(shè)備。測(cè)量單元需要有持續(xù)的冷卻水、冷卻空氣與高壓空氣供給，用來(lái)控制測(cè)量單元的溫升并保持內(nèi)部清潔。介紹了測(cè)量單元中各元件功能如下:

光源: 檢測(cè)鋼材熱表面的光源

攝像頭: 拍攝鋼材表面圖像

對(duì)焦滑軌:攝像頭對(duì)焦

Camera Link:將攝像頭信號(hào)轉(zhuǎn)換成光纖信號(hào)

24VDC直流電源:電源供給:對(duì)焦滑軌，A/D轉(zhuǎn)換器，RS232/485轉(zhuǎn)換器,電耦合溫度感應(yīng)器

12VDC直流電源:攝像頭電源

5VDC直流電源:CL信號(hào)延長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器電源

RS232/RS485轉(zhuǎn)換器:對(duì)焦滑軌RS-232信號(hào)至 RS-485信號(hào)轉(zhuǎn)換

RS485光纖信號(hào)轉(zhuǎn)換器:RS-485信號(hào)轉(zhuǎn)換為光傳輸信號(hào)

A/D轉(zhuǎn)換器:感應(yīng)器模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號(hào)

冷卻水流量計(jì):冷卻水流量檢測(cè)

冷卻空氣感應(yīng)器:冷卻空氣檢測(cè)

高壓空氣感應(yīng)器:高壓空氣檢測(cè)

吸塵器:單元內(nèi)部清潔

交流散熱風(fēng)扇:排出單元內(nèi)部熱氣

(2)處理單元：提供除電源、控制信號(hào)、冷卻單元外的其他所有熱眼系統(tǒng)單元，處理單元能夠?qū)τ跋褓Y分析處理，制作缺陷檢測(cè)報(bào)告（Barfile），并可與鋼廠其他網(wǎng)絡(luò)通訊。處理單元中各元件功能如下:

Hoteye計(jì)算機(jī):系統(tǒng)控制與資料庫(kù)管理

INT計(jì)算機(jī):對(duì)影像進(jìn)行第二級(jí)分類處理

Cam計(jì)算機(jī):拍攝照片并檢測(cè)缺陷

Camera Link信號(hào)延長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器: 將攝相頭Camera Link信號(hào)轉(zhuǎn)換成光傳輸信號(hào)

網(wǎng)路交換器:提供內(nèi)部計(jì)算機(jī)間網(wǎng)絡(luò)通訊

KVM轉(zhuǎn)換器:提供內(nèi)部各計(jì)算機(jī)間操作界面轉(zhuǎn)換

顯示屏幕:操作界面

鍵盤(pán)與鼠標(biāo):操作界面

不斷電系統(tǒng)（UPS）:穩(wěn)定電源并提供系統(tǒng)應(yīng)急電源

SQL服務(wù)器:建構(gòu)并支持 HotEye資料庫(kù)的運(yùn)作

電氣箱終端接口:電源輸入與信號(hào)交換接口

電纜接口:各單元之間的連接接口

(3)冷卻單元：由一臺(tái)制冷機(jī)與兩臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)組成，專門供應(yīng)冷卻空氣給測(cè)量單元。冷卻單元在供應(yīng)冷卻空氣的同時(shí)會(huì)在測(cè)量單元內(nèi)部形成正壓，有助于防止空氣中的粉塵通過(guò)縫隙進(jìn)入測(cè)量單元內(nèi)部。冷卻單元是獨(dú)立運(yùn)行的，不與熱眼系統(tǒng)的其他單元連接。系統(tǒng)處理單元可利用安裝在測(cè)量單元內(nèi)的冷卻空氣感應(yīng)器與電耦合溫度感應(yīng)器檢測(cè)冷卻單元運(yùn)行是否正常。

(4)另外還有本地和遠(yuǎn)程控制終端、過(guò)渡端子箱、滑動(dòng)小車和空過(guò)導(dǎo)管等設(shè)備。

3 使用熱眼的經(jīng)濟(jì)效益

南鋼高線廠的熱眼安裝在減定徑軋機(jī)后、吐絲機(jī)前，直接在線檢測(cè)成品機(jī)架軋制后的紅鋼表面缺陷，并對(duì)產(chǎn)生的缺陷進(jìn)行在線顯示和分析。

3.1 提高交接班效率

南鋼高線廠在熱眼投用以前的生產(chǎn)交接班時(shí)間，下個(gè)班次接班后都會(huì)將軋線停下來(lái)崗檢，便于操作人員掌握生產(chǎn)線的狀況和正在軋制的線材表面情況，確定質(zhì)量換輥的時(shí)間，并對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行處理，避免將上個(gè)班次已產(chǎn)生的產(chǎn)品缺陷帶到下個(gè)班次，這種崗檢必將增加每天的停機(jī)時(shí)間，減低了生產(chǎn)作業(yè)率。而熱眼投用后交接班效率明顯提高，接班的生產(chǎn)主管或質(zhì)檢人員只需查看熱眼記錄的交班前的線材評(píng)分和所拍攝缺陷圖片，就可及時(shí)發(fā)現(xiàn)是否存在問(wèn)題，如果一切正常就不停機(jī)連續(xù)生產(chǎn)至計(jì)劃停機(jī)；同樣交班者也可通過(guò)熱眼發(fā)現(xiàn)交班前的問(wèn)題及時(shí)停機(jī)處理，避免將缺陷帶入下個(gè)班造成連續(xù)產(chǎn)生廢品的事故。

3.2 提高成材率

在線材軋制環(huán)節(jié)，可能出現(xiàn)的缺陷有以下幾種：導(dǎo)衛(wèi)不正或者空過(guò)管打火造成的劃傷；軋輥錯(cuò)位造成的折疊或裂縫；原料裂紋造成產(chǎn)品裂紋或凹坑；軋輥開(kāi)裂、掉塊或滾動(dòng)導(dǎo)衛(wèi)燒造成較為嚴(yán)重的連續(xù)性或者重復(fù)性缺陷，這幾種缺陷都被認(rèn)為是重大缺陷。在以往的生產(chǎn)過(guò)程中，有缺陷的線材在精整線C型鉤上可能被檢驗(yàn)工發(fā)現(xiàn)，但僅局限于某些表面缺陷，而有些缺陷還需要等待酸洗過(guò)后才能被發(fā)現(xiàn)，由于生產(chǎn)的連續(xù)性，這時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題的線材就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止一卷了，會(huì)形成產(chǎn)品批量有缺陷問(wèn)題的質(zhì)量事故。而使用熱眼可隨時(shí)檢測(cè)和顯示各種情況下的形狀尺寸變化,一旦出現(xiàn)表面質(zhì)量問(wèn)題,可及時(shí)停機(jī)檢查,避免產(chǎn)生批量次品,大大降低次廢率，提高成材率。

3.3 促進(jìn)生產(chǎn)工藝提高升級(jí)

除減少調(diào)整時(shí)的試軋廢品及相應(yīng)消耗,熱眼正常生產(chǎn)時(shí)在線連續(xù)精確檢測(cè)每一根鋼的表面質(zhì)量。小到一般的表面缺陷大到出現(xiàn)連續(xù)的重復(fù)性重大缺陷,它都能通過(guò)軟件界面和評(píng)分直觀的表現(xiàn)出來(lái)。通過(guò)對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行不斷調(diào)整，有助于發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)工藝或設(shè)備上的不足，通過(guò)及時(shí)進(jìn)行工藝調(diào)整和設(shè)備改造來(lái)推動(dòng)產(chǎn)品升級(jí)，不斷提高特殊鋼線材的生產(chǎn)軋制水平。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，熱眼作為目前最先進(jìn)的表面質(zhì)量在線檢測(cè)設(shè)備，具有實(shí)時(shí)檢測(cè)、準(zhǔn)確率高、自動(dòng)評(píng)估、直觀方便等特點(diǎn)。熱眼既能把好檢驗(yàn)線材表面質(zhì)量的重要關(guān)卡，又能提供寶貴的實(shí)時(shí)影像進(jìn)行工藝調(diào)整，提高成材率。相信隨著熱眼持續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行，一定能為高線生產(chǎn)創(chuàng)造出越來(lái)越大的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]蔣立國(guó)．儀表測(cè)量技術(shù)(第三版)[M]：廣州：華南理工大學(xué)出版社，1998.352．

[2]林滄泓，優(yōu)質(zhì)特殊棒線材鋼表面特征與常見(jiàn)缺陷在線檢測(cè)；OGTeehnologies，Ine.AnnArbor，Miehigan48108，USA

App lication of HotEye in the High-speed Wire Rod Mill of Nanjing Steel

YANG Jing,CHEN Leiming
(The High-speed Wire Rod Mill of Nanjing Steel,Nanjing,Jiangsu 210035,China)

The working principle,equipment configuration and maintenance essentials of the Hoteye system imported from USA are briefly introduced.The application of Hoteye in the high-speed rolling mill has achieved automatic online inspection and intelligent judgment of surface quality of hot rolled wire rod,improved the online control ability for surface quality of products,reduced the rate of unqualified products and increased production efficiency.

high-speed wire rod;Hoteye;surface quality;online inspection

TP72

B

1006-6764（2014）03-0062-03

2013-11-12

楊靜（1963-）,女，大學(xué)?？茖W(xué)歷，電氣自動(dòng)化工程師，現(xiàn)從事電氣技術(shù)工作。