熱軋板帶卷型缺陷的分析及控制

李智杰

摘 要： 近十幾年來(lái)，隨著鋼鐵行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)高，技術(shù)要求高，生產(chǎn)難度大的板材在市場(chǎng)的占比愈發(fā)擴(kuò)大，板形作為板材產(chǎn)品不可忽視的質(zhì)量指標(biāo)之一，愈發(fā)需要經(jīng)得住市場(chǎng)的考驗(yàn)。

關(guān)鍵詞： 板帶;問(wèn)題;改善;檢測(cè)

【中圖分類號(hào)】TG335.5 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A ? ? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.30.132

1 前言

在板帶的生產(chǎn)過(guò)程中，板形問(wèn)題不僅影響了板材的性能要求，易造成質(zhì)量異議，還直接影響鋼板的收得率和生產(chǎn)成本。

2 熱軋鋼板板形問(wèn)題分析

2.1 常見(jiàn)板形缺陷。

板形是板材生產(chǎn)過(guò)程中衡量幾何精度的關(guān)鍵指標(biāo)，在寬度方向上表現(xiàn)為橫向斷面形狀即凸度，在長(zhǎng)度方向上表現(xiàn)為浪形和瓢曲即平直度，板形從微觀角度由板材內(nèi)部殘余應(yīng)力的分布所表現(xiàn)出來(lái)。其中浪形缺陷是由于坯料軋制時(shí)在寬度方向上厚度和有載輥縫沒(méi)有相應(yīng)匹配，從而導(dǎo)致壓下率分布不一致，長(zhǎng)度方向伸長(zhǎng)率也就不同，最后導(dǎo)致浪形的產(chǎn)生。為了良好的控制板形，在軋制過(guò)程中必須保證輥縫的穩(wěn)定來(lái)匹配坯料凸度，并且減少和補(bǔ)償生產(chǎn)中各種因素對(duì)于輥縫的影響。因此，板形控制的實(shí)質(zhì)就是實(shí)現(xiàn)對(duì)有載輥縫的穩(wěn)定控制[1]。

2.2 前后工序的影響

（1）加熱爐：板坯的加熱溫度不同直接影響其塑性變形能力，從而使軋制力發(fā)生變化，尤其是溫度均勻性差產(chǎn)生水梁印，對(duì)于板形的控制和軋制穩(wěn)定性的影響較大。裝鋼時(shí)在出現(xiàn)紅號(hào)后，需將板坯退出加熱爐，加熱爐不能走梁，需要重新裝鋼后才能走梁。加熱段的板坯長(zhǎng)時(shí)間處于高溫下，氧化嚴(yán)重，軋制時(shí)會(huì)有麻面、麻坑等缺陷產(chǎn)生。

（2）層冷冷卻不均：層流冷卻的側(cè)噴水與氣吹，都可以除去層流澆在鋼板表面的積水，防止因冷卻水堆積，冷卻不均導(dǎo)致的瓢曲變形，但需要控制好角度，防止造成冷卻水未除凈二次堆積。上下出水噴嘴的堵塞也將導(dǎo)致出水量的不同從而冷卻不均，產(chǎn)生瓢曲變形，因此在實(shí)際生產(chǎn)中需要定時(shí)對(duì)層流冷集管進(jìn)行測(cè)量水量與維護(hù)

（3）矯直過(guò)程存在缺陷：熱矯直機(jī)通過(guò)矯直輥壓下力改變鋼板形狀使鋼板內(nèi)部殘余應(yīng)力和應(yīng)變值盡可能趨于零，矯正軋制完成后產(chǎn)生的各類浪形缺陷。但在矯直過(guò)程中還是存在一些問(wèn)題，易導(dǎo)致鋼板的瓢曲。如矯直工藝不穩(wěn)定，需要人工根據(jù)經(jīng)驗(yàn)修正，過(guò)多的人工干預(yù)，導(dǎo)致工藝的不穩(wěn)定和不連續(xù);不同的矯直輥矯直效果差別很大，裝配精度低導(dǎo)致需要人工找穩(wěn)定工藝時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致調(diào)整過(guò)程中瓢曲大;剛矯直過(guò)的鋼板情況沒(méi)有及時(shí)反饋給軋機(jī)和矯直機(jī)，導(dǎo)致調(diào)整不及時(shí)，空檔期瓢曲量大等。

（4）其他問(wèn)題：1）在軋制過(guò)程中，鋼板表面產(chǎn)生的異物壓人，凹坑，劃傷，壓痕等表面缺陷;

2）因?yàn)檐堓伾a(chǎn)材質(zhì)，鑄造，磨削精度等問(wèn)題，使用中出現(xiàn)不正常磨損，影響輥縫控制;

3）輥道長(zhǎng)時(shí)間未更換磨損，鋼板跑偏未在中心線，產(chǎn)生鐮刀彎。

4）軋輥軸承座和機(jī)架間隙大，引起軋輥橫向竄動(dòng)。

3 板形控制技術(shù)改善建議

3.1 保證加熱制度的執(zhí)行質(zhì)量。

在制造過(guò)程中，必須充分保證加熱質(zhì)量。在加熱過(guò)程中，鋼板必須符合相應(yīng)的過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)和要求。同時(shí)，必須根據(jù)節(jié)拍要求嚴(yán)格控制開(kāi)卷溫度，以保證鋼坯加熱質(zhì)量。同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了將鋼自動(dòng)注入加熱爐中，從而消除了沖屑數(shù)量的閑置干擾并減少了形狀缺陷。

3.2 控制坯料表面的質(zhì)量和尺寸的精度。

在裝爐之前，必須對(duì)坯料的表面進(jìn)行嚴(yán)格檢查，如果發(fā)現(xiàn)任何缺陷，必須采取有效措施及時(shí)解決。

3.3 保證壓下規(guī)程的合理性。

根據(jù)乳制品參數(shù)和工藝要求，應(yīng)控制不同路徑的減少，軋制速度應(yīng)與鋼板尺寸保持一致。

3.4 提高冷卻均勻性。

在冷卻過(guò)程中發(fā)生的板狀缺陷主要是由于鋼板寬度或厚度的不均勻冷卻引起的。考慮到在寬度方向上的不均勻冷卻，邊緣被遮蔽，在集水管上增加了阻尼裝置，并且噴嘴的噴射角度和壓力調(diào)節(jié)提高了在寬度方向上的冷卻均勻性。鋼板的表面和中心之間的溫差是不可避免的，同時(shí)，材料的結(jié)構(gòu)和性能也不能顯著調(diào)節(jié)冷卻速度。

3.5 改進(jìn)矯直過(guò)程措施。

通過(guò)與電修車間合作，實(shí)現(xiàn)矯直自動(dòng)化升級(jí)，自動(dòng)矯直，減少人工干預(yù);與機(jī)修車間合作提高矯直輥裝配精度，使得矯直輥裝配精度高，矯直效果好;矯直鋼板后專門人員查看板形，板面，鋼板平整度，及時(shí)反饋調(diào)整;通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的整理，制定出對(duì)不同規(guī)格鋼板的不同矯直返矯工藝，進(jìn)行矯直操作培訓(xùn)，操作水平顯著提高，降低鋼板瓢曲。

3.6 合理的換輥制度。

及時(shí)更換軋輥，以免軋輥過(guò)度磨損。應(yīng)根據(jù)要軋制的鋼材的等級(jí)，規(guī)格和里程設(shè)置適當(dāng)?shù)膿Q輥時(shí)間。在發(fā)生任何嚴(yán)重?fù)p壞之前，請(qǐng)確保及時(shí)更換軋輥。注意正常的制造觀察，如果在更換輥?zhàn)又鞍l(fā)現(xiàn)明顯的裂紋或磨損，則應(yīng)及時(shí)更換，以免影響板的形狀。

3.7 人為干預(yù)軋鋼過(guò)程。

由于輥縫不一致或是板坯溫度不均勻?qū)е碌匿摪迮芷a(chǎn)生鐮刀彎，及時(shí)對(duì)輥縫和彎輥進(jìn)行人工干預(yù);已開(kāi)展卷軋翹扣頭培訓(xùn)，對(duì)于翹頭因子固化操作，減少翹扣頭板引發(fā)的堆鋼事故。

4 表面缺陷檢測(cè)與辨識(shí)

帶鋼表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)在作業(yè)過(guò)程中需要逐個(gè)檢查每一個(gè)存在疑似缺陷的圖像。首先根據(jù)順序逐個(gè)掃描疑似缺陷圖像，再選擇合適的高斯模板，之后以掃描點(diǎn)為中心，計(jì)算出高斯加權(quán)值，確定動(dòng)態(tài)閾值范圍，利用動(dòng)態(tài)閾值范圍對(duì)疑似缺陷圖像進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)判，最后將可以確認(rèn)的缺陷圖像輸入缺陷單元標(biāo)記庫(kù)內(nèi)，否則不做任何處理。待將整塊疑似缺陷圖像全部完成掃描后，再逐個(gè)進(jìn)行缺陷排除。該功能主要是在現(xiàn)場(chǎng)軟件設(shè)計(jì)安排以后執(zhí)行命令，因?yàn)槠湫枰鸵痪€工作人員進(jìn)行預(yù)先交流，構(gòu)建常見(jiàn)缺陷庫(kù)。缺陷庫(kù)的構(gòu)建方法是將已確認(rèn)的缺陷進(jìn)行采樣，對(duì)圖像的分辨率、尺寸、參照線進(jìn)行具體采樣，將常見(jiàn)缺陷特征具象化，通過(guò)一系列的離線整合、在線驗(yàn)證確任缺陷類別。因而缺陷庫(kù)的構(gòu)建主要是為了將這些缺陷圖像輸入數(shù)據(jù)庫(kù)，構(gòu)建圖像和缺陷類別之間的匹配對(duì)應(yīng)關(guān)系，而缺陷特征被具象化是為了和實(shí)時(shí)采集的帶鋼圖像進(jìn)行比較，當(dāng)比較結(jié)果的相似度超過(guò)闕值時(shí)，就能夠初步判斷出目前采集的帶鋼圖像具備該缺陷，然后將該圖像儲(chǔ)存在該缺陷類別目錄之下，后續(xù)在此目錄部署下做進(jìn)一步的缺陷識(shí)別，最終實(shí)現(xiàn)該缺陷類型的識(shí)別檢測(cè)。

5 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的應(yīng)用要求，依托帶鋼表面質(zhì)量的好壞，對(duì)其表面缺陷檢測(cè)進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，通過(guò)對(duì)板帶缺陷的控制大大提高了板帶生產(chǎn)的穩(wěn)定性，也為質(zhì)量提供了保障。

參考文獻(xiàn)

[1] 王宇，吳智恒，鄧志文，等.基于機(jī)器視覺(jué)的金屬零件表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化，2020，34（4）：210-211，214.

[2] 延西，趙夢(mèng).基于CNN的帶鋼表面缺陷檢測(cè)[J].重型機(jī)械，2019，15（2）：25-29.