内容发布更新时间 : 2024/5/12 11:48:03星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

薄板轧制过程中检测与质量控制技术及新发展

前言：

随着工业的快速发展，薄板在机械、汽车、轻工、家用电器、建筑、环保等行业有着广泛的应用，80 年代未至今，我国薄板生产有了空前的发展【51】。目前，在我国处于经济较快发展时期，大量的基础设施需要去建设。在“十五”期间，我国的薄板建设和生产取得了较好的成绩。在产量不断增加的同时，其品质也得到不同层次的上升，国产板在国内的市场占有率不断提高，并且出口近两年增长迅猛。但是，由于我国的轧制技术和炼钢技术与国外相比还存在差处，高品质板和较薄热卷板还依赖进口【49】。随着下游产业的迅速发展，必将对薄板产品、技术、装备提出更高的要求【47】，而轧制过程中检测与质量控制对生产高质量的薄板至关重要。因此在可预见的未来，我国的薄板有着广阔的市场前景。

一、薄板浅释及我国生产现状

对“薄板”的准确定义，各行业和协会之间缺乏统一的认识，目前，按中国钢铁协会和宝钢的企业标准，可将薄板的定义为：厚度小于或等于4MM，宽度大于或等于500MM的板材统称为薄板。而薄板又分为热轧薄板和冷轧薄板。

按这个定义，热轧薄板就是指厚度小于或等于4MM，宽度大于或等于500MM的热轧板材。（热加工是指金属在其再结晶温度以上的加工变形，例如：钢铁的再结晶温度是4500，那么热轧是指钢铁在4500以上的热加工变形。）由于钢在热轧时较易发生表面氧化现象，热轧薄板不如冷板的表面光洁度和尺寸准确。

国内市场现状：板带在一个国家钢产量中所占的比例是衡量一个国家钢材消费水平和经济发展水平的重要指标，在发达的资本主义国家，其板带与长材之比为2：1，在我国这一指标为1：2，这反映了我国钢铁也与发达国家的差处。 在发达国家，由于钢铁也属于夕阳工业，热轧薄板的产量每年呈递减之势，其产能与产量之比仅为2：1，轧机的利用率不足50%，发达的资本主义国家现在主要是利用技术和资本的优势，生产高品质，高附加值的产品。【49】

由于冷轧薄板比热轧薄板具有强度高，抗凹能力强，表面光洁度好，尺寸精确等优点。它广泛应用于汽车，家电、轻工、电子、化工等方面。随着国民经济的快速发展，产品的换代升级和产业结构的不断调整，冷轧薄板的市场需求具有广阔的前景。

我国冷轧薄板发展的市场现状：由于我国现阶段冷轧卷板质量与发达的资本主义国家相比还存在较大的差处，特别是在生产高档轿车面板，电冰箱面板等方面。例如：宝钢的电冰箱冷轧面板的质量稳定性、表面光洁度方面还难达到国内用户的满意，相反，日本的新日铁和南韩的浦项这方面作的不错。我国现阶段每年生产冷轧薄板约600多万吨，进口约500多万吨，进口主要集中在高档材和较薄材。【51】

二、轧制过程检测方法研究

近年来，随着制造工业的快速发展，用户对成品带钢的板形精度要求越来越苛刻。在轧制过程中，为了控制成品的板形，一般在成品机架的出口配置一套板形仪，然后根据板形仪的测量结果反馈到轧机并通过倾辊、弯辊、点冷却等板形控制手段对实物板形进行反馈控制，形成板形闭环控制系统，最终达到改善实物板形的目的。这就是说，对于板形闭

环控制系统而言，板形检测是前提与基础，所有的板形控制手段如倾辊、弯辊、点冷却等都是以板形检测设备的检测结果作为依据的【1】。目前，国际上许多著名的公司都有其各自的板形检测设备，而在国内，由于尚无完善的板形检测仪，因此都是从国外成套引进的板形自动控制系统。【3】

在工业薄板生产线上．薄板冷压成型后，往往不可避免的要有一些疵庇，诸如压痕、 漏眼、夹渣等，给后续成型加工带来一定的影响。如缺陷没有被发现，则制罐厂用该薄板成型后就会出现废品，影响产品质量并产生负效应。因此，有必要在薄板下线之前发现薄板上的疵庇，打上一定的印记。从而避免次品进入下一道工序。这样，如何及时、准确地发现薄 板上的疵庇就成为急待解决的问题。传统方法，查找疵庇是采用人工的办法。在薄板的一侧 用强光照射，在另一侧设专人观察；采用此种办法，浪费一定的人工，而且人眼长期注视着快速移动的薄板，很容易疲倦。因此．效果可想而知，很难适应目前工业化生产发展的需要。 在当前全面质量管理过程中，更需要先进的智能化的检测手段。这样，需要研制一种自动检测系统，在无人参与的情况下自动、有效的查找薄板上的疵庇，解决生产上的急需，对保证产品质量，降低原材料消耗，提高成品率。【5】

（一）、基于Web的薄板连轧生产线远程监测系统

随着计算机技术的迅猛发展与普及，网络技术已经开始在各个领域中被广泛应用 ，在工业检测系统中， 应用 Web 技术实现远程检测以及故障诊断的研究和应用也越来越广泛。利用计算机技术将必要监测信息送到企业内任意的PC机或移动计算机的屏幕上。 企业有关人员利用Web 浏览器可在通用的接口下显示来自监控、 数据采集系统和其它管理系统的信息。 这样，企业的中上层管理人员维修人员可以在任意远程或局域网上查看到实时的监控信息，并实现网上远程诊断。【9】

本系统集成了大数据量传输、特征参数提取、智能诊断、油液状态与磨损影射等高新技术，实现了从动力到每个轧制机架、输送装置、乃至成品等全部生产环节的监测。其特点包括如下6个部分：

1、针对大型薄板连轧机组整条生产线展开全方位的在线连续监测，能以彩色图形、 多种曲线、数字和文字动态反映全部设备的状态。

2、建立起了较为完善的知识库数据库，并使其具有了一定的自学习功能。

3、采用双向推理、神经元网络、模糊专家系统相融合的人工智能方法对大型热连轧机组的各种故障进行诊断和预测。

4、对张力控制装置进行系统辨识，并建立其动态模型，通过仿真进行故障分类，并建立故障树。

5、将分形维数，小波变换等分析技术应用故障特征提取，提高了诊断的精确度。

6、通过铁谱，光谱等分析方法，经模糊评判和预测，全面系统地监测轧机液压润滑系统油品质量和装置的磨损状态。【9】

（二）、表面质量自动检测系统

冷轧带钢的表面质量问题已经被越来越多钢铁企业和最终用户所的关注。传统上的检测冷已不能满足企业对表面质量控制和表面质量评估的要求，特别是对表面质量有着严格要求的汽车外板，使用表面质量自动检测系统已成为企业的发展趋势。

该系统由检测装置、相机计算机系统、服务器和质量显示终端组成。检测装置对称安装在生产线上，由表面质量传感器和光源组成。【4】 1、传感器

传感器系统使用的是相机数字CCD相机，上下表面各两排，每排12个，一排相机同时记录整个表面的图像，一旦相机看到板带的新的部份，新一排的图像就被自动记录下来了。板带速度越快，则每秒中记录的数量就越多。面扫描相机根据板带速度，只要需要时随时由外部进行触发拍照。传感器系统使用的光源为标准泛光光源红外LED，具有寿命长．耗电少等特点。每个传感器单元都配备了自动照明控制，根据对记录的图像的照明结果的评估，照明控制自动优化光照总量。 2、光源

系统选用LED面光源．发射的光是平行光，相机放置的位置是在入射光的反射光路上。系统记录下来的图像里．图像是否包括可疑目标，侦测软件要在非常有限的时间内作出决定。

3、服务器

检测服务器由parsytec公司提供，处理器为3.0Hz,2G内存，80GB磁盘阵列RAIDI系统，供操作系统和检测数据库，外置USB硬盘用来给系统备份和进行自动缺陷数据和图像储存。

4、工作原理

通过以上的检测装置，质量自动检测系统做到了板带缺陷100％检测，通过相机记录图像，在线 表面传感器(检测梁)通过相机计算机进行(相机PC)图像分析(缺陷识别)，位于生产线服务器进行缺陷存档，数据库保存10天月左右，缺陷包括缺陷图像，容量取决于材质和生产工艺，数据库目录和缺陷图像是自动存档并删除的，若想增加存储时间，可以增设大容量移动硬盘。检测终端在板卷缺陷分布图显示所有缺陷。【4】

表面检测系统的优势：【8】 （1）精度高，能发现小的缺陷。 （2）改进轧辊的更换工作。

（3）减少带钢尾端开卷检查次数。 （4）降低成本。

（三）、基于和差补偿的薄板凸度检测系统

板带材厚度的测量是板带钢轧制生产工艺中的重要环节，对指导操作控制、保证产品质量等起到重要的作用．随着AGG系统在板带轧机上的普遍应用，板带材的纵向厚度精度得到了显著提高，板带材的凸度问题显得日益突出．板带材的凸度问题不仅取决于热轧，冷轧板来料的成品厚度、局部高点、凸度等几何参数也直接影响着冷轧产品最终质量。 1、“和差补偿”原理

和差补偿”原理就是利用一组传感器(传感器A和传感器B)垂直放置于被测物体厚度两面的同一轴线上，传感器A和传感器B沿平行于被测物体表面横向移动，在移动中采集大量被测物体厚度变化数据，再把这些数据进行“和差补偿”运算处理，以消除测量误差。 2、测量原理的实现

为了能够离线、快速地进行板厚、板凸度的准确测量，首钢技术研究院提出研究课题，商丘计量测控有限公司和湖北工业大学计算机学院合作，利用上述“和差补偿”原理，共同研制开发了“BH-I型离线薄板凸度测量仪”。该测量仪器主要用于冷、热轧板绝对厚度和相对厚度的高精度测量，可满足冷热轧板离线、轻便、快速、高精度测量板厚及板凸度的需要．该仪器主要由移动测量架体、嵌入式处理系统和数据库管理系统组成。