鋼鐵棒材生產線的智能化調整與質量控制

錢申申

（江蘇省蘇鋼集團有限公司，江蘇 蘇州 215000）

棒材企業通過學習先進技術和進行技術交流，形成了建設智能化生產線的共識，然而棒材生產線目前存在數據采集效率低、物料跟蹤難、質量管控弱、成品質量差、庫區混亂、成本居高等問題。總結了提升無人天車運行效率的經驗，可以適應產業精細化的生產要求，搭建了行業領先的智能制造平臺。

1 棒材生產線存在的主要問題

1.1 棒材生產線工藝

棒材生產線程序：熱軋和冷軋坯由工作臺運輸，以供熱軋輥為基礎。通過表面損傷檢查后，進入加熱爐。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頭，然后進入粗軋機。控制軋制水冷卻裝置的溫度被冷卻，用飛剪將頭和尾切斷，然后進入軋機。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，然后在終軋機中軋制。軋制的零件通過受控的冷水冷卻裝置進行冷卻，并通過自動直徑計，表面缺陷檢測器，自動剪切飛刀多標尺分段，并用加速輥將成品桿踩在工作臺上的冷卻層上或尾部夾緊系統可自動從寒冷中冷卻。滾刀切割臺，然后經過一個簡短的去除規則，自動計數，對齊設備對齊，固定設備擰緊，全長自動捆扎，自動稱重，重新檢查，列出，扎捆放在一個平臺，用于收集成品，并使用無人起重機將其提升到收集架或用于堆垛一系列成品或物料存儲的平臺。倉庫管理系統向無人橋式起重機發出指令，將鋼筋提升到轎廂或火車的預定位置，然后運輸它們，執行無人操作。

1.2 存在的主要問題

當前，生產線的機械設備類型小且智能，并且不可能進行遠程集中控制。需要智能化的集中管理。具體而言，需要解決以下問題：

（1）鋼坯在進入爐前沒有通過質量控制，容易混入不良鋼坯，從而影響產品的生產和質量；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，檢查結果誤差大。

（2）目前有兩種類型的環形棒材和線材軋制，一種是焊接，另一種是鑄軋。無頭焊接技術的前身---意大利Danieli已發展到第三代，需要解決加熱爐和研磨機的速度匹配，剝皮效果和設備穩定運行的問題；后者包括難以實現的鋼鐵生產系統和連鑄。

（3）盡管使用了用于控制軋制和控制冷卻的裝置，該合金適應于根據新的國家標準減少鋼筋的控制軋制和控制冷卻，量化有待進一步探索。

（4）直徑測量儀器的投資較少，其中大多數是手動樣品直徑測量，這帶來了很高的安全風險，并且落后于問題的發現和處理，這通常會導致產品偏差。

（5）各種控制室遍布生產線，占用大量員工，控制室必須相連才能實現遠程集中控制。自動化系統的基本功能需要劃分，急需提高管理的準確性。大數據生產系統和高級定制模型缺失。生產線本身必須能夠適應，縮短產品更換時間并響應系統公差。

（6）冷卻軸承設備轉向精度低，制動慢，事故多，容量不足。另外，冷剪切能力與冷卻器和檢查臺的能力差得很重，導致鋼的產量低和長時率降低。

（7）檢查臺具備的智能化程度比較欠缺，這樣的欠缺造成整體效率差，錯誤率上升，且因為都需要人工完成所以人工成本過高。而且在檢驗臺上面的采集裝置的設備總是因為夾持力不足然后造成質量過差，并且效率十分差，并且現在的庫存機器人以及工業機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一步規劃完善的。

（8）整體的倉庫方面處在混亂狀態，并且起重機過于老舊，而且混亂的情況下還存在著管理員和操作員過多的情況，導致堆放區域十分的亂，這就是因為管理不善造成的，沒有對整個倉庫管理作出合理的規劃。這導致倉庫材料產品找出率和損壞率以及遺忘率增加，導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進度提高，形成一個新的智能軋鋼控制系統，并且將產品的合格率可以上調百分之1。

2 棒材生產線智能化改造方案

2.1 總體改進計劃

添加必要的設備并對現有設備進行智能改造，生產線管理系統分為計算機管理兩個層次。第一層可以實現設備，生產過程控制和數據收集之間的相應控制，第二層可以實現生產計劃管理，空溫監測，同時報告生成的技術以及互聯網檢測技術都在其中，這為保證產品的質量和控制平臺行了很大的方便。在這樣的技術下打下的基礎的情況下，可以解決倉庫管理混亂的問題，實現智能倉庫管理的新紀元，并且還可以逐步的減少人工的應用，可以將無人值守列入新的議程，這對于棒材生產線上嚴格控制產品的精度以及生產量和遠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。

2.2 表面檢測儀的選擇和開發

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生產線，可以根據工藝要求檢測并去除或保留軋制產品的表面缺陷，從而改善軋制產品的內部質量。貝克技術學院的BKVision儀表監視系統可以執行光束編號，方形，自動長度測量和特殊形狀的自動光束識別，還可以檢測鋼筋的表面缺陷。檢測速度為0m/s~20m/s，根據條形表面不同區域的不同光反射特性，使用獨特的綠色光源輔助工業相機并掃描整個框架中的移動條形，提取，分析和識別特征圖像信息，識別損壞并進入系統。

2.3 無頭軋制技術的選擇

該公司開發了無限滾動焊接類型技術（EWR）。由于該技術受焊接碳當量要求的影響很大，因此可以適應各種鋼種。從理論上講，連鑄不成問題的鋼基本上可以實現連鑄和連軋。 EWR具有隨時停止的靈活性，因此對輥線和改裝的要求相對寬松。通過使用加熱爐進行膨脹和改造，移動和調節排料輥的排料溝可以解決從再熱爐到粗軋機的距離不足的問題。該問題適合于舊工廠的改造。連鑄和連軋技術更適合新建的生產線，特別是當前的產能置換和搬遷項目，應優先考慮生產短工藝棒的生產線。無休止的軋制可以提高生產能力，并使公司實現直接的經濟效益，從而節約能源并減少排放。

2.4 智能選擇用于控制軋制和控制冷卻的設備

在生產軸承鋼，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，使用熱機械控制軋制和冷卻可以減少某些產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，紅外探測器和計算機控制系統控制的受控軋制和冷卻技術，以抑制高溫相變并凈化結構，提高鋼材的強度和延展性。在現有工藝中直接軋制后，可通過快速冷卻來實現殘余熱處理。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，然后進行最終軋制和連續軋制。單元軋制后，軋制件的表面溫度將升高30℃～60℃，達到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到組織績效的目的。

2.5 選擇網絡直徑計

使用網絡檢測技術可以提高檢測率，解決泄漏檢測問題，降低檢測率，并在手動采樣時帶來潛在的安全隱患，這對于改善產品精度控制非常有用。在線檢測器可以直接安裝在生產線上，使用測量技術可以進行實時檢測和輥子反饋，并且可以進行更好的直接過程調整。

2.6 在檢查表中添加自動化設備

選擇自動計數設備。自動條形計數器通常適用于規格大于8 mm的產品。可以完成鋼筋的自動計數和連接。功能包括：高系統可靠性，強大的干擾保護（包括高分辨率圖像）以及完整的計數過程。計數過程可以被數據信號記錄系統自動的跟蹤到。鋼筋的技術功能的主要實現方法是通過電樞計數分割來實現的，該系統主要采用的是視覺技術對鋼筋進行識別以及定位，然后合成圖像，最后完成對鋼筋的計數。然后在鋼筋有一定的數量的時候可以利用軟件來進行區分，然后讓鋼進行自動分裂。

實現了正常計數，將錯誤率降低到一萬以下，深受用戶好評。基于圖像識別原理，用于重新檢查整個鋼筋束的計數器捕獲鋼筋端側的圖像并將其傳輸到計算機。計算機通過模型算法進行計算，識別鋼筋，在圖中標記鋼筋的末端，然后計算整個鋼筋束。可以使用設定的數量重新檢查桿數，可以實現自動和手動拍攝，并且可以任意設置整束光的數量。是一個錯誤，需要發出警報并可以手動更正。該設備安裝在稱重平臺后約1.1 m處，以實現對整個光束質量和數量的交叉檢查，并減少錯誤包裝的比率。選擇用于稱重和捆綁桿的機器以及OEM和焊接機器人的系統。自動桿捆扎系統應完成將桿從檢查臺收集到捆扎中，并使用輥道輸送機將其運輸到皮帶位置。桿首次連接成圓柱形后，通過多條串聯的自動控制線將它們連接起來。裝訂機完成了棒的全長裝訂，并將圓柱形的棒束通過輥道轉移到稱重，重新檢查和庫存成品的工作區域。當前，大多數捆扎機都使用電線來完成自動連接和自動稱重，但是清單仍然大部分是手動的。也有鋼裝訂機通過單詞機通過噴墨機注入有關鋼帶的信息，并且雙條形碼識別很容易跟蹤。逐漸地，使用了自動焊接和OEM機器人。根據完成區域中的焊接標簽的工藝特性，將預打印的標簽焊接并壓到鋼筋的末端或鋼筋的表面。技術，圖像識別軟件驅動工業機器人替代手動任務，實現生產線控制系統和測量系統的數據存儲，完成整個焊接過程和OEM自動化，達到智能庫存的目的。

3 結語

綜上所訴，棒材的生產線都是高速度的已然從每秒20m的生產速度調整到了每秒50m，這對棒材的生產質量以及產量有了質的提升，但是就算這樣仍然還是存在著精細加工系統處理不足的情況，以及輔助設備的不穩定還有連接質量等，就比如，清單的質量不達標，非常容易脫落，起重機的管理過于混亂，以及倉庫跟不上進度還有工廠處在高強度工作的情況。本文提出了利用關鍵技術來增加或改造一些設備和控制系統以集成到現有過程中，形成一種新型的智能鋼軋制控制系統，以實現智能鋼軋制。基于生產線棒的公司的現有應用案例，我們還總結了一些在提高無人起重機的運營效率和擴大成品倉庫生產線方面的經驗。試因地制宜進行應用推廣，可以帶動整個行業的技術進步和發展。