陳少慧 王 維

（南京寶地梅山產(chǎn)城發(fā)展有限公司，江蘇 南京210039）

梅鋼熱軋1422 產(chǎn)線，原設計方案在粗軋和精軋設有KELK 測寬儀（用以在線測量帶鋼寬度，實現(xiàn)對粗軋和精軋出口寬度的反饋控制），卷取入口沒有測寬儀。實際生產(chǎn)，卷取機咬鋼及建張的過程中，由于張力的變化，往往會導致帶鋼局部拉窄，造成質(zhì)量損失。

1 卷取入口改造前概況

1.1 原系統(tǒng)主要設備

梅鋼熱軋1422 產(chǎn)線在粗軋R2 軋機出口以及精軋末機架F6出口各裝有一臺測寬儀。R2 出口測寬儀的測量數(shù)據(jù)主要用于粗軋E2 立輥軋機對中間坯進行AWC 自動寬度控制。而F6 出口測寬儀檢測經(jīng)精軋后的帶鋼寬度，并將結(jié)果反饋給寬度模型進行自學習，并對下塊鋼的AWC 寬度控制設定值進行修正，從而能夠補償精軋過程中因帶鋼的寬展、張力控制等因素對精軋出口寬度造成的影響。從精軋出口到卷取機入口共約120 米的熱輸出輥道上，沒有再設置測寬儀，因此F6 出口測寬儀也就成了帶鋼成品寬度的最終檢測設備。

1.2 原系統(tǒng)存在的問題

1.2.1 質(zhì)量風險較大

R2 出口以及F6 出口測寬儀雖然解決了帶鋼在軋制過程中的寬度在線檢測問題，但是帶鋼在卷取過程中產(chǎn)生的寬度拉窄問題是這兩個測寬儀無法發(fā)現(xiàn)的。因為在卷取機咬鋼及建張過程中，由于F6 軋機和卷取機之間的張力波動往往較大，可能存在張力超調(diào)現(xiàn)象，另一方面基于卷形控制的目的，卷取張力設定也可能過大。如果帶鋼張力過大，加上鋼的材質(zhì)又較軟，則很有可能使得帶鋼在卷取過程中出現(xiàn)寬度拉窄現(xiàn)象。而這個拉窄現(xiàn)象是F6 出口測寬儀無法檢測到的。因此一旦由于卷取張力控制問題導致帶鋼寬度拉窄，質(zhì)檢將很難及時發(fā)現(xiàn)，往往會造成批量質(zhì)量事故。

1.2.2 質(zhì)控成本增加

為了防止出現(xiàn)卷取拉窄造成批量質(zhì)量事故，軋制時一般要將成品寬度在標準上增加了11%-13%，從而增加了用戶的切邊量，導致生產(chǎn)成本的增加。

2 卷取入口改造總體思路

如果在卷取入口增加一臺測寬儀實時監(jiān)測卷取過程中的帶鋼寬度，就可以提供更準確的成品寬度數(shù)據(jù)。通過將卷取入口寬度和F6 出口寬度數(shù)據(jù)進行比較，就能及時、方便地發(fā)現(xiàn)卷取過程中出現(xiàn)的寬度拉窄現(xiàn)象，并提醒操作、控制人員及時調(diào)整相關參數(shù)，從而避免批量質(zhì)量缺陷的發(fā)生。測寬儀是一種非接觸式的光電測量儀表，用于測量軋鋼過程中帶鋼寬度。輸出帶鋼寬度與中心線偏差的信息到軋鋼過程機，用于過程控制和作為產(chǎn)品質(zhì)量判定的依據(jù)。測寬儀上兩臺電子線掃描攝像頭以固定的間距安裝在測量架上，位于帶鋼運動的法線方向。攝像頭沿著帶鋼寬度方向進行線掃描，精確檢測帶鋼兩個邊緣的位置。帶鋼的邊緣數(shù)據(jù)經(jīng)過進一步的處理，從而計算出帶鋼的寬度，中心線偏差等數(shù)據(jù)。性能優(yōu)良的高速微處理器與先進的軟件程序配合能夠保證系統(tǒng)在對象溫度變化，存在氧化鐵皮以及蒸汽等各種情況下仍然能提供準確的邊緣檢測。

3 改造方案實施

3.1 設備選型及測量原理

3.1.1 設備選型

熱軋廠有二十多年的KELK 測寬儀使用經(jīng)驗，梅鋼熱軋1422粗軋、精軋，1780 粗軋、精軋和卷取等部位均配有KELK 測寬儀。KELK 測寬儀已被證明能滿足在軋鋼的惡劣工況下（高溫、高濕、灰塵等）使用，具有測量精度高、頭部響應速度快、掃描速率高、標定方便等特點。相較于其它公司測寬儀，熱軋廠選用KELK 測寬儀具有精度高、技術(shù)成熟可靠、備件通用等明顯優(yōu)勢。因此本項目擬引進一套KELK 公司的第6 代ACCUBAND C965B 測寬儀。該測寬儀主要性能參數(shù)如下：

測寬儀主要由以下單元構(gòu)成：（1）掃描組件：掃描組件包括兩個電子攝像頭和一塊電路板卡盒被安裝在輥道上方3～5 米高位置的一個防震的密封金屬箱內(nèi)。攝像頭橫向掃描帶鋼寬度，并把亮度數(shù)據(jù)送給掃描器的處理器，處理器再依據(jù)此數(shù)據(jù)鑒別帶鋼的邊緣。密封金屬箱內(nèi)安裝了水冷回流裝置用于平衡設備溫度。（2）氣室：氣室的作用是支撐整個掃描器，并為照相機的鏡頭提供一個始終是正壓的環(huán)境，防止灰塵沉積在玻璃上。（3）吹掃噴嘴：安裝在氣室下方，通過產(chǎn)生連續(xù)向下的氣流去保持照相機窗口的干凈，并且可以驅(qū)除霧氣，保證照相機和帶鋼之間的光學路線處于干凈工作環(huán)境。（4）標定器：標定器及其支架用于在測寬儀安裝后對其進行標定。（5）背光源：冷的帶材產(chǎn)生的紅外線輻射無法被攝像頭檢測到時，通過背光形成外形輪廓。

測寬儀系統(tǒng)原理圖如圖1 所示。

3.1.2 測量原理

3.1.2.1 帶鋼邊部確定

圖1 測款儀系統(tǒng)原理圖

熱金屬帶材(600°C - 1280°C) 產(chǎn)生的紅外線輻射能夠被攝像頭檢測到，而冷的帶材則可以通過背光形成外形輪廓。每一種方法，光強從暗到亮的位置點都顯示了邊緣的位置。為了實現(xiàn)這一檢測，攝像頭掃描帶鋼寬度方向上1×2048 像素的線型陣列，形成一系列一定間隔的模擬亮度讀數(shù)，每個代表一個像素。這些信號被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的形式，邊緣確定電路檢查相鄰像素在幅值上的變化。邊緣的一側(cè)像素定義為“亮區(qū)”，而另一側(cè)則定義為“暗區(qū)”，邊緣位置就可以確定了。儀表以外的一些因素如帶鋼本身以及軋制現(xiàn)場環(huán)境所產(chǎn)生的光學噪聲都會減少邊緣的分辨率。氧化鐵皮，反射，鋸齒形邊緣，側(cè)向移動，帶鋼的溫度梯度以及水汽都會造成光強上的影響，導致邊緣的模糊。邊緣處理電路首先隔離計算兩個攝像頭的兩個邊緣（一左一右），一共四個邊緣。然后，每一個邊緣被定位到最接近的一個像素，并被插值計算到最接近的1/16 個像素。四個內(nèi)插的邊緣位置從掃描器傳輸?shù)诫娮友b置進行三角形計算，產(chǎn)生寬度和中心線偏移等數(shù)據(jù)。

3.1.2.2 三角計算

ACCUBAND-6 帶鋼測寬儀依靠雙攝像頭的掃描器可以克服帶鋼的傾斜，跳動以及中心線的偏移。一個單攝像頭系統(tǒng)檢測的帶鋼是一個二維的成像，因而近處的物體顯得大，而遠處的物體顯得小一些。這樣的系統(tǒng)無法判別是帶鋼變寬了，還是更靠近攝像頭的情況。雙攝像頭系統(tǒng)則可以形成更多的檢測信息，從而有效防止由于這一原因造成的寬度測量誤差。一個邊緣被兩個不同角度的攝像頭同時檢測到。這樣，通過三角形計算，就可以精確計算出距離掃描器的距離，并修正相應的邊緣位置。兩個帶鋼邊緣位置之間的直線長度定義為帶鋼的寬度。中心線偏移的位置可以用兩個邊緣位置的相加（它們由儀表在一個公共的網(wǎng)格中進行記錄），并除以二來計算出來。這一平均值計算給出了帶鋼的中心點位置。按照儀表在校準時獲得了實際軋機中心線，兩個位置的相減之差就是“中心線偏移”。

3.1.2.3 數(shù)據(jù)過濾

寬度和中心線的測量數(shù)據(jù)并不適合一計算出來就供軋機計算機的應用，因為這只是對通過的帶鋼的一次快照。一次視野范圍的掃描需要大約800μs，這一瞬時寬度記錄可能是一個不具代表性的值。為了保證儀表輸出的可靠，測量數(shù)據(jù)將會與先前掃描的結(jié)果進行比較，以消除反常的測量，最后才將濾波輸出送到軋機計算機。

3.2 設備布置及現(xiàn)場改造內(nèi)容

3.2.1 測寬儀掃描器、氣室、吹掃噴嘴及現(xiàn)場接線箱等安裝在現(xiàn)有表檢平臺上，掃描器的中心位于281#輥和282#輥的中間。對表檢平臺進行局部開孔，開孔尺寸約1500mm×250mm，以滿足掃描組件安裝要求，同時需要將原有的平臺拓寬、熱檢攝像頭移位。表檢平臺如圖2 所示。

圖2 表檢平臺改造圖

3.2.2 背光源安裝在掃描器正下方的公共輥道座下，該公共輥道座為14 組輥道共用為焊接型鋼框架。為確保背光源有足夠的安裝和檢修空間，需要將公共輥道座在放置背光源處的281#輥和282#輥中間打斷，公共輥道座下翼緣板打斷寬度約320mm。上翼緣板打斷寬度約50mm，確保背光源和掃描器攝像頭之間光線無遮擋。打斷后，原公共輥道座變?yōu)楠毩刹糠?。帶鋼入口?cè)的輥道座需要加固并開孔植入地腳螺栓固定。測寬儀安裝布局圖如圖3 所示。

圖3 測寬儀安裝布局圖

3.2.3 原各輥道底座與公共輥道座之間采用卡槽壓板固定方式，因281#輥和282#輥的輥道公共輥道座被打斷，281#輥和282#輥之間一組固定壓板無法使用，需要將281#輥和282#輥道底座與公共底座之間的的固定方式改為螺栓連接固定。

3.2.4 輥道兩側(cè)側(cè)導板進行開槽，槽寬50mm，確保掃描組件攝像頭光線區(qū)域無遮擋。

3.2.5 操作側(cè)兩路干油主管路（?60.3）局部改向。

4 改造效果

改造前，1422 產(chǎn)線因帶鋼頭部拉窄造成的廢次降為0.05%，返修率約為0.25%。改造后，廢次降降低至0.02%，返修率降低至0.1%，取得了良好技術(shù)、經(jīng)濟效果。