带钢表面在线检测与质量控制技术分析

曹学坚

（新余钢铁股份有限公司自动化部，江西 新余 338000）

0 引言

在轧钢机组自动化生产过程中，由于设备性能状态不良或生产工艺问题很容易导致带钢表面出现各种缺陷，如何对这些缺陷进行高效的在线检测，并找到优化整改方案是促进钢铁企业生产水平全面提升的有效措施。因此，世界各国都积极开展带钢表面质量检测与控制的技术研究，通过控制生产工艺，改善机组性能来不断提升带钢生产质量，利用带钢在线检测系统，是在已有设备和技术条件下投入最小，见效最快的技术手段，不仅可以运用于新设备的生产制造，也非常适用于老旧轧钢设备的自动化改造和升级，为提高轧钢企业的生产经营效率，减少质量损失有积极的促进作用[1]。

1 带钢表面在线监测系统应用的价值和意义

当前，冷轧板材市场竞争越来越激烈，企业面临的生存压力也不断加大，为了解决这一现实问题，很多企业都在加强生产效率，在产品质量方面加大投入，特别是对于如何加强钢材表面质量管控是企业急需解决的一个重要问题，在传统的生产工艺流程下，在带钢轧制过程中很容易出现表面气泡、凹凸不平、划痕以及夹杂问题，这些质量缺陷不但会影响带钢产品的美观性，同时也会降低带钢的机械性能和抗腐蚀特性，影响产品的用户满意度，为了解决上述问题，在已有的轧钢生产线安装能够实时在线质量监控的自动化设施是解决轧钢企业质量管控问题的重要手段，能够实现生产环节的高效一体化管理，对实现设备运行效率提高和钢材产品质量提升具有重要的意义。

2 表面质量在线监测系统方案设计

2.1 表面质量检测仪原理

表面质量检测仪如图1 所示，按照字面意思理解，就是检测带钢表面的质量。通过4 个4 K 高清摄像头，时时刻刻监控带钢表面，然后与数据库收集的表面缺陷库作比对，如果比对一致，声光报警就会报红色灯，提示操作人员带钢有问题，再到现场确认，确认好后就在电脑画面做好标记，提示轧机操作人员降速或者空通这一段带钢，在进行质量比对时需要建立缺陷数据库，缺陷数据库首先由厂家提供，再收集现场的带钢表面质量数据，通过不断优化数据从而建立符合自己生产需要的数据库。这是一个长期的过程，建立完整的数据库有利于及时发现带钢表面的缺陷，降低轧制成本。表面质量检测仪安装好后，通过以太网与L2 级进行带钢数据的通信，通过2#焊缝检测仪的信号，来切换带钢钢种和钢卷号。同时表检仪服务器会记录每卷带钢检测数据，方便以后追溯带钢的表面数据[2]。

图1 现场表面质量检测仪

2.2 在线质量监控功能设计

带钢表面质量在线监测系统的主要功能在于根据轧钢生产线上传的运行参数并结合摄像头画面比对对带钢表面质量进行质量评估与判断。在线质量监测系统是由多个功能模块组合而成的，主要包括运行数据采集模块、质量比对规则模块、数据分析判断模块和在线显示输出模块几部分，如图2 所示，各个功能模块组成了表面质量检测系统的主要框架。为了更加精确高效地实现质量检测与评估功能，还需要将生产线内的各个运行数据采集上传的系统中，关键的数据主要有带钢表面粗糙度、板型值、加热运行温度、表面缺陷等，自动化数据采集传感器将上述关键参数采集后通过工业总线系统上传到数据采集与分析模块中，根据预设的运行阈值参数进行比对，对带钢产品的质量进行检测评估，并通过显示模块输出到电脑显示器上，供质量检测人员使用[3]。

2.3 在线质量监控系统运行流程

带钢表面质量自动检测系统采用三级架构组成，主要包括一级位置检测装置、二级过程控制、三级制造执行、一级图像检测装置以及在线质量检测系统。一级位置检测装置与二级过程控制系统通过数据接口连接，二级过程控制系统和三级制造执行系统通过数据接口连接，一级图像检测装置与仪表检测系统连接通过数据接口连接，在线质量判定系统通过数据接口与三级制造执行系统和表检系统连接，表检系统需要布置在二级过程控制系统网络中，在线质量判定系统布置在三级制造执行系统网络中并与表检系统数据库之间利用以太网通信实现数据信息的实时交互，系统总体运行结构流程如图3 所示[4]。

此外，为了保证检测系统的安全性和可靠性，需要利用网络防火墙来阻隔黑客和计算机病毒木马的入侵，同时系统需要建立完善的历史数据库，应采用大容量硬盘对检测数据进行存储，便于日后的查询。

图2 功能模块组合图

图3 运行流程示意图

3 结语

综上所述，对于酸轧机组自动化生产线来说，带钢生产过程中由于表面缺陷造成的质量损失和轧机断带故障不仅会造成原材料的损失和浪费，同时也增加了操作工人的劳动强度，不利于企业的降本增效，因此利用带钢表面在线检测设备可以及时发现带钢表面的缺陷，并通过质量比对分析出缺陷产生的原因，并有针对性地做出优化整改，这对于酸轧机组生产来说是一个非常有利的技术措施，对提升企业生产效率和产品质量发挥着至关重要的促进作用。