錢申申

（江蘇省蘇鋼集團(tuán)有限公司，江蘇 蘇州 215000）

棒材企業(yè)通過學(xué)習(xí)先進(jìn)技術(shù)和進(jìn)行技術(shù)交流，形成了建設(shè)智能化生產(chǎn)線的共識(shí)，然而棒材生產(chǎn)線目前存在數(shù)據(jù)采集效率低、物料跟蹤難、質(zhì)量管控弱、成品質(zhì)量差、庫區(qū)混亂、成本居高等問題?？偨Y(jié)了提升無人天車運(yùn)行效率的經(jīng)驗(yàn)，可以適應(yīng)產(chǎn)業(yè)精細(xì)化的生產(chǎn)要求，搭建了行業(yè)領(lǐng)先的智能制造平臺(tái)。

1 棒材生產(chǎn)線存在的主要問題

1.1 棒材生產(chǎn)線工藝

棒材生產(chǎn)線程序：熱軋和冷軋坯由工作臺(tái)運(yùn)輸，以供熱軋輥為基礎(chǔ)。通過表面損傷檢查后，進(jìn)入加熱爐。用高壓除鱗裝置清洗紅光束后，將它們焊接在一起而沒有機(jī)頭，然后進(jìn)入粗軋機(jī)?？刂栖堉扑鋮s裝置的溫度被冷卻，用飛剪將頭和尾切斷，然后進(jìn)入軋機(jī)。軋制件通過飛剪剪切頭和尾，通過控制軋制水的冷卻來冷卻，然后在終軋機(jī)中軋制。軋制的零件通過受控的冷水冷卻裝置進(jìn)行冷卻，并通過自動(dòng)直徑計(jì)，表面缺陷檢測器，自動(dòng)剪切飛刀多標(biāo)尺分段，并用加速輥將成品桿踩在工作臺(tái)上的冷卻層上或尾部夾緊系統(tǒng)可自動(dòng)從寒冷中冷卻。滾刀切割臺(tái)，然后經(jīng)過一個(gè)簡短的去除規(guī)則，自動(dòng)計(jì)數(shù)，對齊設(shè)備對齊，固定設(shè)備擰緊，全長自動(dòng)捆扎，自動(dòng)稱重，重新檢查，列出，扎捆放在一個(gè)平臺(tái)，用于收集成品，并使用無人起重機(jī)將其提升到收集架或用于堆垛一系列成品或物料存儲(chǔ)的平臺(tái)。倉庫管理系統(tǒng)向無人橋式起重機(jī)發(fā)出指令，將鋼筋提升到轎廂或火車的預(yù)定位置，然后運(yùn)輸它們，執(zhí)行無人操作。

1.2 存在的主要問題

當(dāng)前，生產(chǎn)線的機(jī)械設(shè)備類型小且智能，并且不可能進(jìn)行遠(yuǎn)程集中控制。需要智能化的集中管理。具體而言，需要解決以下問題：

（1）鋼坯在進(jìn)入爐前沒有通過質(zhì)量控制，容易混入不良鋼坯，從而影響產(chǎn)品的生產(chǎn)和質(zhì)量；中小型棒材的表面檢測器只能用于軋制速度低的棒材。物料表面檢查，儀器向后，檢查結(jié)果誤差大。

（2）目前有兩種類型的環(huán)形棒材和線材軋制，一種是焊接，另一種是鑄軋。無頭焊接技術(shù)的前身---意大利Danieli已發(fā)展到第三代，需要解決加熱爐和研磨機(jī)的速度匹配，剝皮效果和設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的問題；后者包括難以實(shí)現(xiàn)的鋼鐵生產(chǎn)系統(tǒng)和連鑄。

（3）盡管使用了用于控制軋制和控制冷卻的裝置，該合金適應(yīng)于根據(jù)新的國家標(biāo)準(zhǔn)減少鋼筋的控制軋制和控制冷卻，量化有待進(jìn)一步探索。

（4）直徑測量儀器的投資較少，其中大多數(shù)是手動(dòng)樣品直徑測量，這帶來了很高的安全風(fēng)險(xiǎn)，并且落后于問題的發(fā)現(xiàn)和處理，這通常會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品偏差。

（5）各種控制室遍布生產(chǎn)線，占用大量員工，控制室必須相連才能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中控制。自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能需要?jiǎng)澐郑毙杼岣吖芾淼臏?zhǔn)確性。大數(shù)據(jù)生產(chǎn)系統(tǒng)和高級(jí)定制模型缺失。生產(chǎn)線本身必須能夠適應(yīng)，縮短產(chǎn)品更換時(shí)間并響應(yīng)系統(tǒng)公差。

（6）冷卻軸承設(shè)備轉(zhuǎn)向精度低，制動(dòng)慢，事故多，容量不足。另外，冷剪切能力與冷卻器和檢查臺(tái)的能力差得很重，導(dǎo)致鋼的產(chǎn)量低和長時(shí)率降低。

（7）檢查臺(tái)具備的智能化程度比較欠缺，這樣的欠缺造成整體效率差，錯(cuò)誤率上升，且因?yàn)槎夹枰斯ね瓿伤匀斯こ杀具^高。而且在檢驗(yàn)臺(tái)上面的采集裝置的設(shè)備總是因?yàn)閵A持力不足然后造成質(zhì)量過差，并且效率十分差，并且現(xiàn)在的庫存機(jī)器人以及工業(yè)機(jī)器人只是在初始的啟用階段，所以要想使用率提升是需要進(jìn)一步規(guī)劃完善的。

（8）整體的倉庫方面處在混亂狀態(tài)，并且起重機(jī)過于老舊，而且混亂的情況下還存在著管理員和操作員過多的情況，導(dǎo)致堆放區(qū)域十分的亂，這就是因?yàn)楣芾聿簧圃斐傻?，沒有對整個(gè)倉庫管理作出合理的規(guī)劃。這導(dǎo)致倉庫材料產(chǎn)品找出率和損壞率以及遺忘率增加，導(dǎo)致無法很好的利用資源。所以如果以上這些問題可以得到改善那么可以在很大的程度上將生產(chǎn)進(jìn)度提高，形成一個(gè)新的智能軋鋼控制系統(tǒng)，并且將產(chǎn)品的合格率可以上調(diào)百分之1。

2 棒材生產(chǎn)線智能化改造方案

2.1 總體改進(jìn)計(jì)劃

添加必要的設(shè)備并對現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行智能改造，生產(chǎn)線管理系統(tǒng)分為計(jì)算機(jī)管理兩個(gè)層次。第一層可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備，生產(chǎn)過程控制和數(shù)據(jù)收集之間的相應(yīng)控制，第二層可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃管理，空溫監(jiān)測，同時(shí)報(bào)告生成的技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)檢測技術(shù)都在其中，這為保證產(chǎn)品的質(zhì)量和控制平臺(tái)行了很大的方便。在這樣的技術(shù)下打下的基礎(chǔ)的情況下，可以解決倉庫管理混亂的問題，實(shí)現(xiàn)智能倉庫管理的新紀(jì)元，并且還可以逐步的減少人工的應(yīng)用，可以將無人值守列入新的議程，這對于棒材生產(chǎn)線上嚴(yán)格控制產(chǎn)品的精度以及生產(chǎn)量和遠(yuǎn)程控制的需求可以起到很大的幫助，并且逐步的形成新的智能倉庫管理系統(tǒng)。

2.2 表面檢測儀的選擇和開發(fā)

可以通過紅外表面缺陷檢測單元檢測盲面和條的表面缺陷，但是最大檢測速度僅為1m/s。通過將表面缺陷檢測連接到軋機(jī)生產(chǎn)線，可以根據(jù)工藝要求檢測并去除或保留軋制產(chǎn)品的表面缺陷，從而改善軋制產(chǎn)品的內(nèi)部質(zhì)量。貝克技術(shù)學(xué)院的BKVision儀表監(jiān)視系統(tǒng)可以執(zhí)行光束編號(hào)，方形，自動(dòng)長度測量和特殊形狀的自動(dòng)光束識(shí)別，還可以檢測鋼筋的表面缺陷。檢測速度為0m/s~20m/s，根據(jù)條形表面不同區(qū)域的不同光反射特性，使用獨(dú)特的綠色光源輔助工業(yè)相機(jī)并掃描整個(gè)框架中的移動(dòng)條形，提取，分析和識(shí)別特征圖像信息，識(shí)別損壞并進(jìn)入系統(tǒng)。

2.3 無頭軋制技術(shù)的選擇

該公司開發(fā)了無限滾動(dòng)焊接類型技術(shù)（EWR）。由于該技術(shù)受焊接碳當(dāng)量要求的影響很大，因此可以適應(yīng)各種鋼種。從理論上講，連鑄不成問題的鋼基本上可以實(shí)現(xiàn)連鑄和連軋。 EWR具有隨時(shí)停止的靈活性，因此對輥線和改裝的要求相對寬松。通過使用加熱爐進(jìn)行膨脹和改造，移動(dòng)和調(diào)節(jié)排料輥的排料溝可以解決從再熱爐到粗軋機(jī)的距離不足的問題。該問題適合于舊工廠的改造。連鑄和連軋技術(shù)更適合新建的生產(chǎn)線，特別是當(dāng)前的產(chǎn)能置換和搬遷項(xiàng)目，應(yīng)優(yōu)先考慮生產(chǎn)短工藝棒的生產(chǎn)線。無休止的軋制可以提高生產(chǎn)能力，并使公司實(shí)現(xiàn)直接的經(jīng)濟(jì)效益，從而節(jié)約能源并減少排放。

2.4 智能選擇用于控制軋制和控制冷卻的設(shè)備

在生產(chǎn)軸承鋼，彈簧鋼，未硬化和硬化鋼，齒輪鋼，工程鋼和其他需要控制軋制和冷卻的特殊類型的鋼時(shí)，使用熱機(jī)械控制軋制和冷卻可以減少某些產(chǎn)品的離線熱處理工藝。控制表面和芯部的晶粒尺寸的均勻性，并提高總長度的均勻性。例如，軋制采用由溫度計(jì)，紅外探測器和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制的受控軋制和冷卻技術(shù)，以抑制高溫相變并凈化結(jié)構(gòu)，提高鋼材的強(qiáng)度和延展性。在現(xiàn)有工藝中直接軋制后，可通過快速冷卻來實(shí)現(xiàn)殘余熱處理。以鋼筋為例：中軋后軋制件的表面溫度為1000℃～1050℃，通過水冷裝置將鋼的溫度冷卻，然后進(jìn)行最終軋制和連續(xù)軋制。單元軋制后，軋制件的表面溫度將升高30℃～60℃，達(dá)到950℃～1050℃的范圍。然后通過水冷卻裝置冷卻軋制件，以使其表面快速冷卻。在空氣冷卻階段之后，熱量從軋制件的芯傳遞到表面。一旦冷卻器變紅，軋件的最終冷卻溫度約為600℃～750℃，這可以改善鋼的性能以達(dá)到組織績效的目的。

2.5 選擇網(wǎng)絡(luò)直徑計(jì)

使用網(wǎng)絡(luò)檢測技術(shù)可以提高檢測率，解決泄漏檢測問題，降低檢測率，并在手動(dòng)采樣時(shí)帶來潛在的安全隱患，這對于改善產(chǎn)品精度控制非常有用。在線檢測器可以直接安裝在生產(chǎn)線上，使用測量技術(shù)可以進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測和輥?zhàn)臃答?，并且可以進(jìn)行更好的直接過程調(diào)整。

2.6 在檢查表中添加自動(dòng)化設(shè)備

選擇自動(dòng)計(jì)數(shù)設(shè)備。自動(dòng)條形計(jì)數(shù)器通常適用于規(guī)格大于8 mm的產(chǎn)品?？梢酝瓿射摻畹淖詣?dòng)計(jì)數(shù)和連接。功能包括：高系統(tǒng)可靠性，強(qiáng)大的干擾保護(hù)（包括高分辨率圖像）以及完整的計(jì)數(shù)過程。計(jì)數(shù)過程可以被數(shù)據(jù)信號(hào)記錄系統(tǒng)自動(dòng)的跟蹤到。鋼筋的技術(shù)功能的主要實(shí)現(xiàn)方法是通過電樞計(jì)數(shù)分割來實(shí)現(xiàn)的，該系統(tǒng)主要采用的是視覺技術(shù)對鋼筋進(jìn)行識(shí)別以及定位，然后合成圖像，最后完成對鋼筋的計(jì)數(shù)。然后在鋼筋有一定的數(shù)量的時(shí)候可以利用軟件來進(jìn)行區(qū)分，然后讓鋼進(jìn)行自動(dòng)分裂。

實(shí)現(xiàn)了正常計(jì)數(shù)，將錯(cuò)誤率降低到一萬以下，深受用戶好評(píng)?；趫D像識(shí)別原理，用于重新檢查整個(gè)鋼筋束的計(jì)數(shù)器捕獲鋼筋端側(cè)的圖像并將其傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)通過模型算法進(jìn)行計(jì)算，識(shí)別鋼筋，在圖中標(biāo)記鋼筋的末端，然后計(jì)算整個(gè)鋼筋束?？梢允褂迷O(shè)定的數(shù)量重新檢查桿數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)和手動(dòng)拍攝，并且可以任意設(shè)置整束光的數(shù)量。是一個(gè)錯(cuò)誤，需要發(fā)出警報(bào)并可以手動(dòng)更正。該設(shè)備安裝在稱重平臺(tái)后約1.1 m處，以實(shí)現(xiàn)對整個(gè)光束質(zhì)量和數(shù)量的交叉檢查，并減少錯(cuò)誤包裝的比率。選擇用于稱重和捆綁桿的機(jī)器以及OEM和焊接機(jī)器人的系統(tǒng)。自動(dòng)桿捆扎系統(tǒng)應(yīng)完成將桿從檢查臺(tái)收集到捆扎中，并使用輥道輸送機(jī)將其運(yùn)輸?shù)狡恢?。桿首次連接成圓柱形后，通過多條串聯(lián)的自動(dòng)控制線將它們連接起來。裝訂機(jī)完成了棒的全長裝訂，并將圓柱形的棒束通過輥道轉(zhuǎn)移到稱重，重新檢查和庫存成品的工作區(qū)域。當(dāng)前，大多數(shù)捆扎機(jī)都使用電線來完成自動(dòng)連接和自動(dòng)稱重，但是清單仍然大部分是手動(dòng)的。也有鋼裝訂機(jī)通過單詞機(jī)通過噴墨機(jī)注入有關(guān)鋼帶的信息，并且雙條形碼識(shí)別很容易跟蹤。逐漸地，使用了自動(dòng)焊接和OEM機(jī)器人。根據(jù)完成區(qū)域中的焊接標(biāo)簽的工藝特性，將預(yù)打印的標(biāo)簽焊接并壓到鋼筋的末端或鋼筋的表面。技術(shù)，圖像識(shí)別軟件驅(qū)動(dòng)工業(yè)機(jī)器人替代手動(dòng)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)和測量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，完成整個(gè)焊接過程和OEM自動(dòng)化，達(dá)到智能庫存的目的。

3 結(jié)語

綜上所訴，棒材的生產(chǎn)線都是高速度的已然從每秒20m的生產(chǎn)速度調(diào)整到了每秒50m，這對棒材的生產(chǎn)質(zhì)量以及產(chǎn)量有了質(zhì)的提升，但是就算這樣仍然還是存在著精細(xì)加工系統(tǒng)處理不足的情況，以及輔助設(shè)備的不穩(wěn)定還有連接質(zhì)量等，就比如，清單的質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，非常容易脫落，起重機(jī)的管理過于混亂，以及倉庫跟不上進(jìn)度還有工廠處在高強(qiáng)度工作的情況。本文提出了利用關(guān)鍵技術(shù)來增加或改造一些設(shè)備和控制系統(tǒng)以集成到現(xiàn)有過程中，形成一種新型的智能鋼軋制控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)智能鋼軋制?；谏a(chǎn)線棒的公司的現(xiàn)有應(yīng)用案例，我們還總結(jié)了一些在提高無人起重機(jī)的運(yùn)營效率和擴(kuò)大成品倉庫生產(chǎn)線方面的經(jīng)驗(yàn)。試因地制宜進(jìn)行應(yīng)用推廣，可以帶動(dòng)整個(gè)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展。