热轧薄板坯连铸二级在线质量控制系统

2015-06-16甄景燕尹国强唐山钢铁集团有限责任公司河北唐山063016

中国科技纵横 2015年11期

甄景燕　尹国强（唐山钢铁集团有限责任公司，河北唐山　063016）

热轧薄板坯连铸二级在线质量控制系统

甄景燕尹国强
（唐山钢铁集团有限责任公司，河北唐山063016）

介绍了唐钢薄板坯连铸二级在线质量控制系统实现了现场实时分析铸坯质量的功能，以及此系统的工作步骤，详细地介绍了它的实现方法即冶金工程师先建立一些质量规则，这些规则包括变量规则和表达式规则，二级系统浇次一开始就获取相关质量规则，从一级定时读取实际生产数据，用这些质量规则检测物料的质量，实际的质量结果数据显示在人机界面上，同时也被存储在产品报表中，用于分析。

质量控制质量规则表达式规则质量参数面对日益严峻的钢铁形势，只有质量优良才能赢得市场。为了使在生产过程中，使质量可控，建立了质量控制系统。

1　质量控制系统模型概述

质量控制系统模型（简称QCS），基本的理论是先建立一些质量规则，按照这些规则检测生产过程中存在或可能存在的瑕疵.这个系统也帮助操作工控制产品的质量，，同时也帮助质量确认部门了解产品质量的级别。

2　QCS的工作步骤如下

（1）冶金工程师决定产品质量规则的详细条目。这些规则可以直接基于实际的过程变量，或者两个或更多的变量建立的表达式，这些规则用进程工作站插入到二级系统中。质量规则用来识别在哪个区域违背了物料的质量。

（2）冶金工程师然后分组这些规则，把其中一组规则应用到每个生产实例中。

（3）二级系统浇次一开始就获取相关质量规则，从一级读取实际生产数据，用这些质量规则检测在铸流里面物料的质量。

（4）关于浇铸过程中的当前质量信息是在操作工工作站界面是连续更新的，允许操作工检查，在必要的时候采取必要的措施。

（5）当板坯被切完，报表数据就会产生：①质量级别，这是最低级别的检测产品质量的分界线。②违背产品质量规则的条目，以及在什么位置，哪些参数违背质量规则。

3　QCS 执行下列功能

（1）获得特定区域的过程变量。

（2）跟踪产品，同时将过程变量的实际值和QCS设定值进行比较。

（3）返回每个产品的质量数值。

4　QCS 能定义的每个产品的信息

（1）在QCS控制下的每个变量的最小/最大/平均/标准的偏移量。

（2）在QCS控制下变量和表达式超出有效范围的产品的物理的启/停位置。

5　控制方法

在连铸，许多过程变量以不同的方式和在设备的不同位置影响产品质量。例如，中包钢水温度和主冷水流量影响在结晶器中那部分产品的质量，而二冷水流量影响产品的其他部分。

QCS间隔一段时间，从一级获得数据，一次采样包含所有的进程变量.质量控制规则根据这些得到的变量值判定铸流的每个虚拟切片的质量级别。当一块板坯切完，所切片的质量信息聚集起来，以便来判定它的整个质量.关于质量的结果数据被存储在产品报表中。

6　手动QCS检测报告

除了上面描述的自动质量检测，还可以通过一级人机界面手动向二级发布质量检测报告，这样这些额外的手动质量检测报告就被添加到自动检测报告中。

7　质量跟踪

如果检测到某个特定的产品有质量问题，那么在产品数据库中，产品数据报告就附带着质量报告。这些记录将包含下列数据：

（1）产品号。

（2）如果违反质量规则标识符，那么就指出可能存在的质量缺陷。

（3）存在质量位置的开始和结束位置。

（4）在缺陷区域内每个违背规则的相关变量值（以最大值，最小值，平均值的形式）。

8　质量参数

这有两个类型的质量参数：

（1）变量。连续的从一级获得每项过程数据。

（2）表达式。一个或更多的变量用代数或逻辑运算组合成数学表达式，产生布尔值。

对于每个浇铸实例，铸流区域的变量和表达式也是独立的。一个表达式可以包含两个区域以上的变量，而且它本身可以被指定任何区域，也包含多个变量。

9　质量规则和应用

有两个类型的质量规则：变量规则，表达式规则。

（1）变量规则。给使用的每个变量参数设置一个范围，来创建规则，这些变量必须保证在内部范围，来保证物料的最高质量。这些范围可以是绝对值范围或者给设定值一个幅度范围。第一种范围是用于过程中有固定设定点的那些参数。第二种范围是用于动态地依靠当前过程值，或者依靠于一些其他参数的实际值。对于每个参数也可以定义一定的范围。这些范围对产品没有直接的影响，只是提起注意的范围。但是对操作工有用，当参数值超出这个范围，他们可以直接采取正确的措施加以纠正。

无论什么时候给定的规则不满足，那么就记录了哪个规则影响哪个区域的物料，产生什么瑕疵。哪个区域的过程变量已经被配置好。

（2）表达式规则。这些规则创建使用表达式参数，他们返回布尔值。当表达式规则返回TRUE值，说明已经配置好的某个区域的某个表达式检测出缺陷。对于这样的规则返回布尔值既不说明瑕疵范围，也不提起注意范围。

表达式规则经常提供更灵活的方法来控制过程质量，当这些是冶金相关的，可以合并不同的变量参数，也可以控制一个简单的参数，以一个长久的有经验的方式，而不是通过一个简单的值范围。

10　质量惯性

还有其他的非常重要的产品质量结果标准：连续的违背规则多长时间才能认为实际的缺陷产生。这种思想就是有一个质量惯性的影响而且违背规则一段时间也是有必要，为了记录实际的质量缺陷检测。QCS通过定时采样工作，这些最小的时间以许多采样的形式被表达。冶金工程师不得不定义，对于每个质量规则，对于物料质量没有影响的规则的连续采样数量。

在给定铸流区域的物料的整个部分，规则配置成采用相同的质量级别，不管是否是单独的切片，例如，刚刚进入这个区域的那些切片没有因为超出了次数极限，就定义为有缺陷，为了保持连贯性，这些切片只是在离开此区域时，才被定义为缺陷，在次数极限超出之前，也定义为有缺陷。