避免輥縫偏差大引起堆鋼的智能控制方法

郭立合 于 千 徐海濤 張國海

（北營軋鋼廠，遼寧本溪 117000）

0.引言

熱軋廠上游供料工序煉鋼廠鋼坯端面上下部在經(jīng)過火焰切割處理時(shí)，會(huì)形成表面殘留“鐵條”。鋼坯經(jīng)熱軋軋制后，端面的鐵條會(huì)大量地掉落在軋機(jī)設(shè)備、工藝通道及軋線渣溝內(nèi)，尤其掉落到測(cè)厚儀及板形多功能儀檢測(cè)窗口之上，在一定程度上影響產(chǎn)品質(zhì)量及軋制過程的穩(wěn)定性。

其中氧化鐵皮脫落頻率最高，掉落到厚度檢測(cè)儀表窗口上，造成測(cè)量值失真，影響厚度檢測(cè)及模型設(shè)定。精軋機(jī)架出口工作環(huán)境非常惡劣，即使在有防護(hù)的基礎(chǔ)上軋線也頻繁出現(xiàn)軋制過程中“鐵條”或鐵皮飛入測(cè)厚儀架體、窗口而影響產(chǎn)品實(shí)際厚度測(cè)量，造成厚度失準(zhǔn)。RM215測(cè)厚儀與RM312 檢測(cè)發(fā)生該問題時(shí)，需進(jìn)行停機(jī)處理，同時(shí)對(duì)測(cè)量厚度異常的鋼卷需上平整線進(jìn)行二次尺寸確認(rèn)，厚度不符產(chǎn)生非計(jì)劃材料[1]。

特別在軋制0.25mm 以下極薄材時(shí)，一旦“鐵條”或鐵皮的厚度較厚，測(cè)量數(shù)值與實(shí)際偏差過大，會(huì)嚴(yán)重影響軋制穩(wěn)定性，進(jìn)而引發(fā)堆鋼事故，嚴(yán)重的造成斷輥風(fēng)險(xiǎn)。

目前在熱軋廠軋鋼領(lǐng)域里，一旦出現(xiàn)異物掉落測(cè)厚儀檢測(cè)窗口發(fā)生測(cè)量失真情況，基本都是停機(jī)處理，降低生產(chǎn)節(jié)奏，同時(shí)產(chǎn)生廢品及非計(jì)劃品。經(jīng)技術(shù)人員詳細(xì)統(tǒng)計(jì)，在2022 年上半年，由于測(cè)厚儀掉落氧化鐵皮造成測(cè)量失真的情況共發(fā)生15 起，造成非計(jì)劃產(chǎn)品482t；堆鋼2 次，產(chǎn)生廢品122t；記錄故障小停186min；反饋回來厚度不符質(zhì)量異議1 卷。綜上所述，該問題確實(shí)嚴(yán)重影響了我廠的生產(chǎn)運(yùn)行及產(chǎn)品質(zhì)量，因此針對(duì)該問題，我廠成立技術(shù)攻關(guān)組，著重解決，避免類似事故重復(fù)發(fā)生。

1.解決辦法

解決該問題需要從4 個(gè)方面著手研究[2]，（1）從源頭控制；（2）設(shè)備的預(yù)防；（3）應(yīng)急處置；（4）避免事故擴(kuò)大化。

首先，從上游工序進(jìn)行控制，杜絕鐵皮粘連到板坯本體，在清理板坯表面時(shí)盡量清理干凈，防止清理不凈，剩余的鐵皮及鐵條殘留到鋼坯表面，尤其在側(cè)面和邊部。

其次，設(shè)備本體的預(yù)防。對(duì)測(cè)厚儀下部檢測(cè)射線接收裝置做好防護(hù)工作，防止異物掉落引起測(cè)量干擾。

再次，如果沒有防護(hù)住，氧化鐵皮對(duì)窗口造成了遮擋。當(dāng)氧化鐵皮等異物影響正常厚度測(cè)量反饋時(shí)，設(shè)計(jì)智能識(shí)別程序進(jìn)行判斷，符合該情況時(shí)，執(zhí)行應(yīng)急響應(yīng)程序，自動(dòng)切換到另一檢測(cè)厚度儀表。

最后，一旦受上塊鋼厚度檢測(cè)失真影響，模型自學(xué)習(xí)功能將該錯(cuò)誤值參與到下卷鋼設(shè)定中，極有可能造成設(shè)定輥縫與實(shí)際值偏差過大，最終導(dǎo)致堆鋼甚至斷輥。設(shè)計(jì)一個(gè)智能識(shí)別程序，當(dāng)偏差值達(dá)到一個(gè)極限值時(shí)，將自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到預(yù)先設(shè)定好的其他厚度規(guī)格進(jìn)行設(shè)定并軋制，防止由于實(shí)際輥縫與設(shè)定偏差嚴(yán)重不符造成堆鋼及斷輥風(fēng)險(xiǎn)。

2. 過程控制

具體控制過程包括以下幾個(gè)方面。

（1）從源頭控制。由于上下游工序不是同一個(gè)管理單位，兩者交流各自從自身的利益出發(fā)，直接溝通提要求，對(duì)方很難接受。該方式只能通過報(bào)告方式經(jīng)上級(jí)主管部門協(xié)調(diào)，即使短暫給予了重視，解決了此問題或者程度有所減輕，但長久來看，由于沒有監(jiān)督考核機(jī)制，這種現(xiàn)象會(huì)持續(xù)發(fā)生，不能從根本上解決，通過上下游的溝通反饋及部門協(xié)調(diào)的方式，效果甚微。

（2）針對(duì)加強(qiáng)設(shè)備本體的防護(hù)。厚度檢測(cè)儀下面的接收裝置是一個(gè)圓形區(qū)域，面積較小，布置在精軋F(tuán)7 出口軋線中心線位置，介于兩根輥道中間，裸露在外。該處環(huán)境極其惡劣，異物掉落，水、霧氣、熱蒸汽干擾十分頻繁。設(shè)計(jì)開發(fā)了一種防護(hù)罩，底部粗，上邊細(xì)，形成圓錐形，縮小了裸露面積。在錐頂開口部位設(shè)置兩根銅絲，成半圓形布置，避開測(cè)厚儀下部的接收區(qū)域，防止銅絲干擾檢測(cè)，同時(shí)圓弧形設(shè)計(jì)也避免了異物存留在兩根鋼絲之上的可能性，規(guī)避了大塊的氧化鐵皮異物掉落的可能性。在厚度檢測(cè)儀下部的接收設(shè)備旁邊設(shè)有空氣吹掃裝置，一旦異物掉落到檢測(cè)窗口之上，壓縮空氣產(chǎn)生的吹掃力將異物吹離。同時(shí)在壓縮空氣排管向上的方向也設(shè)有開口，利用壓縮空氣向上的吹掃力清除欲將掉落的異物，防止小塊氧化鐵皮等掉落在窗口內(nèi)。在空氣吹掃管的對(duì)面設(shè)有排氣口，保持空氣排出同時(shí)，作為掉落的異物被吹掃離開的路徑。本裝置實(shí)現(xiàn)了厚度檢測(cè)儀在原有工況的前提下能夠正常工作，解決了由于異物干擾檢測(cè)導(dǎo)致的產(chǎn)品降級(jí)及堆鋼事故的發(fā)生，提升了機(jī)組有效運(yùn)行效率。能夠真實(shí)反映出被檢測(cè)產(chǎn)品的實(shí)際厚度，同時(shí)精準(zhǔn)反饋給精軋各機(jī)架的自動(dòng)厚度反饋控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)產(chǎn)品的高精度控制要求[3]。

（3）應(yīng)急處置。

1）當(dāng)?shù)谝淮畏雷o(hù)沒有到位，出現(xiàn)了測(cè)厚儀窗口落入異物后，此時(shí)測(cè)厚儀測(cè)量結(jié)果失真，與實(shí)際板厚不符，這時(shí)板形多功能儀作為備用厚度檢測(cè)，該測(cè)量是真實(shí)值，此時(shí)兩者出現(xiàn)偏差。設(shè)計(jì)開發(fā)了一種程序，將兩者實(shí)時(shí)比對(duì)，當(dāng)偏差在0.1mm 以上時(shí)，程序自動(dòng)識(shí)別出測(cè)厚儀表故障報(bào)警。

2）接到報(bào)警信號(hào)后，程序自動(dòng)將故障測(cè)厚儀甩掉，不參與模型設(shè)定，改用備用的多功能儀進(jìn)行實(shí)際數(shù)據(jù)反饋，切換到RM312 測(cè)量。通過該種應(yīng)急處置程序，檢測(cè)儀表能夠真實(shí)反饋出在線鋼帶的實(shí)際厚度，防止出現(xiàn)檢測(cè)與實(shí)物厚度不符，避免了質(zhì)量異議的發(fā)生。

（4）防止事故擴(kuò)大化。

1）當(dāng)精軋機(jī)組F1-F7 共7 個(gè)機(jī)架中最關(guān)鍵的F7 輥縫設(shè)定低于平時(shí)平均設(shè)定水平的80%時(shí)，如表1 所示。程序自動(dòng)識(shí)別出設(shè)定與實(shí)際不符，此時(shí)在操作HMI 畫面提示操作工，同時(shí)智能程序?qū)⒆詣?dòng)執(zhí)行規(guī)格變更操作，如圖1所示，與之前設(shè)定好的備用合同規(guī)格實(shí)現(xiàn)連鎖，精軋各機(jī)架重新根據(jù)新規(guī)格實(shí)施模型參數(shù)設(shè)定。

表1 Q235B各規(guī)格的F7輥縫設(shè)定范圍

圖1 智能連鎖應(yīng)用自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到預(yù)先設(shè)定的厚度規(guī)格的設(shè)計(jì)程序

2）此時(shí)備用規(guī)格操作工可以修訂，根據(jù)現(xiàn)有合同規(guī)格，隨時(shí)更新到畫面中作為事故下的備用規(guī)格，防止出現(xiàn)盲目輸入不在近期計(jì)劃內(nèi)規(guī)格，在產(chǎn)出后由于無法對(duì)應(yīng)到本月合同而產(chǎn)生非計(jì)劃材料。

3）新設(shè)定下發(fā)的模型參數(shù)完全可以滿足生產(chǎn)需要，盡量不輸入較薄規(guī)格，因?yàn)?，此時(shí)設(shè)備狀態(tài)及操作工人未在最佳狀態(tài)，避免非計(jì)劃材料及廢品的產(chǎn)生。

4）全程從檢測(cè)、報(bào)警到在線修改厚度規(guī)格，無需人工操作，減少由于不同人員反應(yīng)速度及應(yīng)急處置能力不同引起的其他意外情況，但生產(chǎn)操作工可以通過HMI 畫面進(jìn)行監(jiān)控全過程的實(shí)施。

5）在智能連鎖應(yīng)用程序自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到預(yù)先設(shè)定的厚度規(guī)格時(shí)，精軋機(jī)組各機(jī)架根據(jù)目前新下發(fā)的厚度規(guī)格重新設(shè)定，操作工實(shí)時(shí)參與判斷，核對(duì)軋制信息的準(zhǔn)確性，一旦判斷與軋制時(shí)有偏差，可以手動(dòng)修正，優(yōu)先級(jí)別以手動(dòng)修改為先[4]。

本控制方法使用測(cè)厚儀、板形多功能儀、智能識(shí)別程序等組成的在線測(cè)量，智能識(shí)別及應(yīng)急處置的智能連鎖應(yīng)急處置系統(tǒng)，當(dāng)厚度檢測(cè)窗口掉入氧化鐵皮等異物影響正常厚度測(cè)量反饋時(shí)，智能識(shí)別程序進(jìn)行判斷，符合該情況時(shí)，自動(dòng)執(zhí)行應(yīng)急響應(yīng)程序，自動(dòng)切換到另一檢測(cè)厚度儀表，同時(shí)下一卷鋼不能按照原規(guī)格設(shè)定參數(shù)進(jìn)行軋制，自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到預(yù)先設(shè)定好的其他厚度規(guī)格進(jìn)行設(shè)定并軋制，防止由于實(shí)際輥縫與設(shè)定偏差嚴(yán)重不符造成堆鋼及斷輥風(fēng)險(xiǎn)。并且該過程無需人工判斷及操作，避免應(yīng)急條件下操作工響應(yīng)時(shí)間長及操作失誤等不利因素，降低了故障概率，提高了機(jī)組運(yùn)行效率。

3.總結(jié)

（1）不能完全依賴上游工廠能百分百保證下游工序的供料質(zhì)量要求，對(duì)此一定要有相應(yīng)的預(yù)防措施[5]。

（2）為了避免或減少出現(xiàn)氧化鐵皮等異物掉落至測(cè)厚儀下部射線接收裝置窗口內(nèi)，有必要做好防護(hù)，并且點(diǎn)檢維護(hù)一定要到位，每次停機(jī)或檢修期間必須做好衛(wèi)生清理工作。

（3）當(dāng)RM215 測(cè)厚儀發(fā)生故障恢復(fù)正常后，精軋需重新做零調(diào)，用于清除模型短期學(xué)習(xí)系數(shù)。

（4）在防護(hù)裝置沒起到防護(hù)作用時(shí)，要有后續(xù)的響應(yīng)預(yù)案；智能識(shí)別及應(yīng)急處置的智能連鎖應(yīng)急處置系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用至關(guān)重要。

（5）一旦出現(xiàn)輥縫設(shè)定與目標(biāo)厚度差距較大時(shí)，不能完全依靠操作員發(fā)現(xiàn)及做出應(yīng)急處置，必須建立自動(dòng)智能識(shí)別連鎖程序，但保證操作模式優(yōu)先。

（6）經(jīng)過半年多的的實(shí)踐檢驗(yàn)，這兩種程序的開發(fā)應(yīng)用完全解決了由于測(cè)厚儀故障導(dǎo)致的非計(jì)劃及堆鋼事故，為工廠創(chuàng)造了效益，減少小停時(shí)間，提升了機(jī)組運(yùn)行效率。

（7）該種解決方式在廠內(nèi)其他解決故障的過程中得到了應(yīng)用，效果顯著。

（8）在解決此過程中，申請(qǐng)發(fā)明專利一項(xiàng)，實(shí)用新型專利一項(xiàng)。