鋼鐵棒材生產(chǎn)線的智能化調(diào)整與質(zhì)量控制

錢申申

（江蘇省蘇鋼集團有限公司，江蘇 蘇州 215000）

棒材企業(yè)通過學習先進技術和進行技術交流，形成了建設智能化生產(chǎn)線的共識，然而棒材生產(chǎn)線目前存在數(shù)據(jù)采集效率低、物料跟蹤難、質(zhì)量管控弱、成品質(zhì)量差、庫區(qū)混亂、成本居高等問題?？偨Y了提升無人天車運行效率的經(jīng)驗，可以適應產(chǎn)業(yè)精細化的生產(chǎn)要求，搭建了行業(yè)領先的智能制造平臺。

1 棒材生產(chǎn)線存在的主要問題

1.1 棒材生產(chǎn)線工藝

棒材生產(chǎn)線程序：熱軋和冷軋坯由工作臺運輸，以供熱軋輥為基礎。通過表面損傷檢查后，進入加熱爐。用高壓除鱗裝置清洗紅光束后，將它們焊接在一起而沒有機頭，然后進入粗軋機。控制軋制水冷卻裝置的溫度被冷卻，用飛剪將頭和尾切斷，然后進入軋機。軋制件通過飛剪剪切頭和尾，通過控制軋制水的冷卻來冷卻，然后在終軋機中軋制。軋制的零件通過受控的冷水冷卻裝置進行冷卻，并通過自動直徑計，表面缺陷檢測器，自動剪切飛刀多標尺分段，并用加速輥將成品桿踩在工作臺上的冷卻層上或尾部夾緊系統(tǒng)可自動從寒冷中冷卻。滾刀切割臺，然后經(jīng)過一個簡短的去除規(guī)則，自動計數(shù)，對齊設備對齊，固定設備擰緊，全長自動捆扎，自動稱重，重新檢查，列出，扎捆放在一個平臺，用于收集成品，并使用無人起重機將其提升到收集架或用于堆垛一系列成品或物料存儲的平臺。倉庫管理系統(tǒng)向無人橋式起重機發(fā)出指令，將鋼筋提升到轎廂或火車的預定位置，然后運輸它們，執(zhí)行無人操作。

1.2 存在的主要問題

當前，生產(chǎn)線的機械設備類型小且智能，并且不可能進行遠程集中控制。需要智能化的集中管理。具體而言，需要解決以下問題：

（1）鋼坯在進入爐前沒有通過質(zhì)量控制，容易混入不良鋼坯，從而影響產(chǎn)品的生產(chǎn)和質(zhì)量；中小型棒材的表面檢測器只能用于軋制速度低的棒材。物料表面檢查，儀器向后，檢查結果誤差大。

（2）目前有兩種類型的環(huán)形棒材和線材軋制，一種是焊接，另一種是鑄軋。無頭焊接技術的前身---意大利Danieli已發(fā)展到第三代，需要解決加熱爐和研磨機的速度匹配，剝皮效果和設備穩(wěn)定運行的問題；后者包括難以實現(xiàn)的鋼鐵生產(chǎn)系統(tǒng)和連鑄。

（3）盡管使用了用于控制軋制和控制冷卻的裝置，該合金適應于根據(jù)新的國家標準減少鋼筋的控制軋制和控制冷卻，量化有待進一步探索。

（4）直徑測量儀器的投資較少，其中大多數(shù)是手動樣品直徑測量，這帶來了很高的安全風險，并且落后于問題的發(fā)現(xiàn)和處理，這通常會導致產(chǎn)品偏差。

（5）各種控制室遍布生產(chǎn)線，占用大量員工，控制室必須相連才能實現(xiàn)遠程集中控制。自動化系統(tǒng)的基本功能需要劃分，急需提高管理的準確性。大數(shù)據(jù)生產(chǎn)系統(tǒng)和高級定制模型缺失。生產(chǎn)線本身必須能夠適應，縮短產(chǎn)品更換時間并響應系統(tǒng)公差。

（6）冷卻軸承設備轉(zhuǎn)向精度低，制動慢，事故多，容量不足。另外，冷剪切能力與冷卻器和檢查臺的能力差得很重，導致鋼的產(chǎn)量低和長時率降低。

（7）檢查臺具備的智能化程度比較欠缺，這樣的欠缺造成整體效率差，錯誤率上升，且因為都需要人工完成所以人工成本過高。而且在檢驗臺上面的采集裝置的設備總是因為夾持力不足然后造成質(zhì)量過差，并且效率十分差，并且現(xiàn)在的庫存機器人以及工業(yè)機器人只是在初始的啟用階段，所以要想使用率提升是需要進一步規(guī)劃完善的。

（8）整體的倉庫方面處在混亂狀態(tài)，并且起重機過于老舊，而且混亂的情況下還存在著管理員和操作員過多的情況，導致堆放區(qū)域十分的亂，這就是因為管理不善造成的，沒有對整個倉庫管理作出合理的規(guī)劃。這導致倉庫材料產(chǎn)品找出率和損壞率以及遺忘率增加，導致無法很好的利用資源。所以如果以上這些問題可以得到改善那么可以在很大的程度上將生產(chǎn)進度提高，形成一個新的智能軋鋼控制系統(tǒng)，并且將產(chǎn)品的合格率可以上調(diào)百分之1。

2 棒材生產(chǎn)線智能化改造方案

2.1 總體改進計劃

添加必要的設備并對現(xiàn)有設備進行智能改造，生產(chǎn)線管理系統(tǒng)分為計算機管理兩個層次。第一層可以實現(xiàn)設備，生產(chǎn)過程控制和數(shù)據(jù)收集之間的相應控制，第二層可以實現(xiàn)生產(chǎn)計劃管理，空溫監(jiān)測，同時報告生成的技術以及互聯(lián)網(wǎng)檢測技術都在其中，這為保證產(chǎn)品的質(zhì)量和控制平臺行了很大的方便。在這樣的技術下打下的基礎的情況下，可以解決倉庫管理混亂的問題，實現(xiàn)智能倉庫管理的新紀元，并且還可以逐步的減少人工的應用，可以將無人值守列入新的議程，這對于棒材生產(chǎn)線上嚴格控制產(chǎn)品的精度以及生產(chǎn)量和遠程控制的需求可以起到很大的幫助，并且逐步的形成新的智能倉庫管理系統(tǒng)。

2.2 表面檢測儀的選擇和開發(fā)

可以通過紅外表面缺陷檢測單元檢測盲面和條的表面缺陷，但是最大檢測速度僅為1m/s。通過將表面缺陷檢測連接到軋機生產(chǎn)線，可以根據(jù)工藝要求檢測并去除或保留軋制產(chǎn)品的表面缺陷，從而改善軋制產(chǎn)品的內(nèi)部質(zhì)量。貝克技術學院的BKVision儀表監(jiān)視系統(tǒng)可以執(zhí)行光束編號，方形，自動長度測量和特殊形狀的自動光束識別，還可以檢測鋼筋的表面缺陷。檢測速度為0m/s~20m/s，根據(jù)條形表面不同區(qū)域的不同光反射特性，使用獨特的綠色光源輔助工業(yè)相機并掃描整個框架中的移動條形，提取，分析和識別特征圖像信息，識別損壞并進入系統(tǒng)。

2.3 無頭軋制技術的選擇

該公司開發(fā)了無限滾動焊接類型技術（EWR）。由于該技術受焊接碳當量要求的影響很大，因此可以適應各種鋼種。從理論上講，連鑄不成問題的鋼基本上可以實現(xiàn)連鑄和連軋。 EWR具有隨時停止的靈活性，因此對輥線和改裝的要求相對寬松。通過使用加熱爐進行膨脹和改造，移動和調(diào)節(jié)排料輥的排料溝可以解決從再熱爐到粗軋機的距離不足的問題。該問題適合于舊工廠的改造。連鑄和連軋技術更適合新建的生產(chǎn)線，特別是當前的產(chǎn)能置換和搬遷項目，應優(yōu)先考慮生產(chǎn)短工藝棒的生產(chǎn)線。無休止的軋制可以提高生產(chǎn)能力，并使公司實現(xiàn)直接的經(jīng)濟效益，從而節(jié)約能源并減少排放。

2.4 智能選擇用于控制軋制和控制冷卻的設備

在生產(chǎn)軸承鋼，彈簧鋼，未硬化和硬化鋼，齒輪鋼，工程鋼和其他需要控制軋制和冷卻的特殊類型的鋼時，使用熱機械控制軋制和冷卻可以減少某些產(chǎn)品的離線熱處理工藝?？刂票砻婧托静康木Я３叽绲木鶆蛐?，并提高總長度的均勻性。例如，軋制采用由溫度計，紅外探測器和計算機控制系統(tǒng)控制的受控軋制和冷卻技術，以抑制高溫相變并凈化結構，提高鋼材的強度和延展性。在現(xiàn)有工藝中直接軋制后，可通過快速冷卻來實現(xiàn)殘余熱處理。以鋼筋為例：中軋后軋制件的表面溫度為1000℃～1050℃，通過水冷裝置將鋼的溫度冷卻，然后進行最終軋制和連續(xù)軋制。單元軋制后，軋制件的表面溫度將升高30℃～60℃，達到950℃～1050℃的范圍。然后通過水冷卻裝置冷卻軋制件，以使其表面快速冷卻。在空氣冷卻階段之后，熱量從軋制件的芯傳遞到表面。一旦冷卻器變紅，軋件的最終冷卻溫度約為600℃～750℃，這可以改善鋼的性能以達到組織績效的目的。

2.5 選擇網(wǎng)絡直徑計

使用網(wǎng)絡檢測技術可以提高檢測率，解決泄漏檢測問題，降低檢測率，并在手動采樣時帶來潛在的安全隱患，這對于改善產(chǎn)品精度控制非常有用。在線檢測器可以直接安裝在生產(chǎn)線上，使用測量技術可以進行實時檢測和輥子反饋，并且可以進行更好的直接過程調(diào)整。

2.6 在檢查表中添加自動化設備

選擇自動計數(shù)設備。自動條形計數(shù)器通常適用于規(guī)格大于8 mm的產(chǎn)品?？梢酝瓿射摻畹淖詣佑嫈?shù)和連接。功能包括：高系統(tǒng)可靠性，強大的干擾保護（包括高分辨率圖像）以及完整的計數(shù)過程。計數(shù)過程可以被數(shù)據(jù)信號記錄系統(tǒng)自動的跟蹤到。鋼筋的技術功能的主要實現(xiàn)方法是通過電樞計數(shù)分割來實現(xiàn)的，該系統(tǒng)主要采用的是視覺技術對鋼筋進行識別以及定位，然后合成圖像，最后完成對鋼筋的計數(shù)。然后在鋼筋有一定的數(shù)量的時候可以利用軟件來進行區(qū)分，然后讓鋼進行自動分裂。

實現(xiàn)了正常計數(shù)，將錯誤率降低到一萬以下，深受用戶好評?；趫D像識別原理，用于重新檢查整個鋼筋束的計數(shù)器捕獲鋼筋端側的圖像并將其傳輸?shù)接嬎銠C。計算機通過模型算法進行計算，識別鋼筋，在圖中標記鋼筋的末端，然后計算整個鋼筋束。可以使用設定的數(shù)量重新檢查桿數(shù)，可以實現(xiàn)自動和手動拍攝，并且可以任意設置整束光的數(shù)量。是一個錯誤，需要發(fā)出警報并可以手動更正。該設備安裝在稱重平臺后約1.1 m處，以實現(xiàn)對整個光束質(zhì)量和數(shù)量的交叉檢查，并減少錯誤包裝的比率。選擇用于稱重和捆綁桿的機器以及OEM和焊接機器人的系統(tǒng)。自動桿捆扎系統(tǒng)應完成將桿從檢查臺收集到捆扎中，并使用輥道輸送機將其運輸?shù)狡恢谩U首次連接成圓柱形后，通過多條串聯(lián)的自動控制線將它們連接起來。裝訂機完成了棒的全長裝訂，并將圓柱形的棒束通過輥道轉(zhuǎn)移到稱重，重新檢查和庫存成品的工作區(qū)域。當前，大多數(shù)捆扎機都使用電線來完成自動連接和自動稱重，但是清單仍然大部分是手動的。也有鋼裝訂機通過單詞機通過噴墨機注入有關鋼帶的信息，并且雙條形碼識別很容易跟蹤。逐漸地，使用了自動焊接和OEM機器人。根據(jù)完成區(qū)域中的焊接標簽的工藝特性，將預打印的標簽焊接并壓到鋼筋的末端或鋼筋的表面。技術，圖像識別軟件驅(qū)動工業(yè)機器人替代手動任務，實現(xiàn)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)和測量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲，完成整個焊接過程和OEM自動化，達到智能庫存的目的。

3 結語

綜上所訴，棒材的生產(chǎn)線都是高速度的已然從每秒20m的生產(chǎn)速度調(diào)整到了每秒50m，這對棒材的生產(chǎn)質(zhì)量以及產(chǎn)量有了質(zhì)的提升，但是就算這樣仍然還是存在著精細加工系統(tǒng)處理不足的情況，以及輔助設備的不穩(wěn)定還有連接質(zhì)量等，就比如，清單的質(zhì)量不達標，非常容易脫落，起重機的管理過于混亂，以及倉庫跟不上進度還有工廠處在高強度工作的情況。本文提出了利用關鍵技術來增加或改造一些設備和控制系統(tǒng)以集成到現(xiàn)有過程中，形成一種新型的智能鋼軋制控制系統(tǒng)，以實現(xiàn)智能鋼軋制?；谏a(chǎn)線棒的公司的現(xiàn)有應用案例，我們還總結了一些在提高無人起重機的運營效率和擴大成品倉庫生產(chǎn)線方面的經(jīng)驗。試因地制宜進行應用推廣，可以帶動整個行業(yè)的技術進步和發(fā)展。