避免辊缝偏差大引起堆钢的智能控制方法

郭立合 于 千 徐海涛 张国海

（北营轧钢厂，辽宁本溪 117000）

0.引言

热轧厂上游供料工序炼钢厂钢坯端面上下部在经过火焰切割处理时，会形成表面残留“铁条”。钢坯经热轧轧制后，端面的铁条会大量地掉落在轧机设备、工艺通道及轧线渣沟内，尤其掉落到测厚仪及板形多功能仪检测窗口之上，在一定程度上影响产品质量及轧制过程的稳定性。

其中氧化铁皮脱落频率最高，掉落到厚度检测仪表窗口上，造成测量值失真，影响厚度检测及模型设定。精轧机架出口工作环境非常恶劣，即使在有防护的基础上轧线也频繁出现轧制过程中“铁条”或铁皮飞入测厚仪架体、窗口而影响产品实际厚度测量，造成厚度失准。RM215测厚仪与RM312 检测发生该问题时，需进行停机处理，同时对测量厚度异常的钢卷需上平整线进行二次尺寸确认，厚度不符产生非计划材料[1]。

特别在轧制0.25mm 以下极薄材时，一旦“铁条”或铁皮的厚度较厚，测量数值与实际偏差过大，会严重影响轧制稳定性，进而引发堆钢事故，严重的造成断辊风险。

目前在热轧厂轧钢领域里，一旦出现异物掉落测厚仪检测窗口发生测量失真情况，基本都是停机处理，降低生产节奏，同时产生废品及非计划品。经技术人员详细统计，在2022 年上半年，由于测厚仪掉落氧化铁皮造成测量失真的情况共发生15 起，造成非计划产品482t；堆钢2 次，产生废品122t；记录故障小停186min；反馈回来厚度不符质量异议1 卷。综上所述，该问题确实严重影响了我厂的生产运行及产品质量，因此针对该问题，我厂成立技术攻关组，着重解决，避免类似事故重复发生。

1.解决办法

解决该问题需要从4 个方面着手研究[2]，（1）从源头控制；（2）设备的预防；（3）应急处置；（4）避免事故扩大化。

首先，从上游工序进行控制，杜绝铁皮粘连到板坯本体，在清理板坯表面时尽量清理干净，防止清理不净，剩余的铁皮及铁条残留到钢坯表面，尤其在侧面和边部。

其次，设备本体的预防。对测厚仪下部检测射线接收装置做好防护工作，防止异物掉落引起测量干扰。

再次，如果没有防护住，氧化铁皮对窗口造成了遮挡。当氧化铁皮等异物影响正常厚度测量反馈时，设计智能识别程序进行判断，符合该情况时，执行应急响应程序，自动切换到另一检测厚度仪表。

最后，一旦受上块钢厚度检测失真影响，模型自学习功能将该错误值参与到下卷钢设定中，极有可能造成设定辊缝与实际值偏差过大，最终导致堆钢甚至断辊。设计一个智能识别程序，当偏差值达到一个极限值时，将自动跳转到预先设定好的其他厚度规格进行设定并轧制，防止由于实际辊缝与设定偏差严重不符造成堆钢及断辊风险。

2. 过程控制

具体控制过程包括以下几个方面。

（1）从源头控制。由于上下游工序不是同一个管理单位，两者交流各自从自身的利益出发，直接沟通提要求，对方很难接受。该方式只能通过报告方式经上级主管部门协调，即使短暂给予了重视，解决了此问题或者程度有所减轻，但长久来看，由于没有监督考核机制，这种现象会持续发生，不能从根本上解决，通过上下游的沟通反馈及部门协调的方式，效果甚微。

（2）针对加强设备本体的防护。厚度检测仪下面的接收装置是一个圆形区域，面积较小，布置在精轧F7 出口轧线中心线位置，介于两根辊道中间，裸露在外。该处环境极其恶劣，异物掉落，水、雾气、热蒸汽干扰十分频繁。设计开发了一种防护罩，底部粗，上边细，形成圆锥形，缩小了裸露面积。在锥顶开口部位设置两根铜丝，成半圆形布置，避开测厚仪下部的接收区域，防止铜丝干扰检测，同时圆弧形设计也避免了异物存留在两根钢丝之上的可能性，规避了大块的氧化铁皮异物掉落的可能性。在厚度检测仪下部的接收设备旁边设有空气吹扫装置，一旦异物掉落到检测窗口之上，压缩空气产生的吹扫力将异物吹离。同时在压缩空气排管向上的方向也设有开口，利用压缩空气向上的吹扫力清除欲将掉落的异物，防止小块氧化铁皮等掉落在窗口内。在空气吹扫管的对面设有排气口，保持空气排出同时，作为掉落的异物被吹扫离开的路径。本装置实现了厚度检测仪在原有工况的前提下能够正常工作，解决了由于异物干扰检测导致的产品降级及堆钢事故的发生，提升了机组有效运行效率。能够真实反映出被检测产品的实际厚度，同时精准反馈给精轧各机架的自动厚度反馈控制系统，实现了对产品的高精度控制要求[3]。

（3）应急处置。

1）当第一次防护没有到位，出现了测厚仪窗口落入异物后，此时测厚仪测量结果失真，与实际板厚不符，这时板形多功能仪作为备用厚度检测，该测量是真实值，此时两者出现偏差。设计开发了一种程序，将两者实时比对，当偏差在0.1mm 以上时，程序自动识别出测厚仪表故障报警。

2）接到报警信号后，程序自动将故障测厚仪甩掉，不参与模型设定，改用备用的多功能仪进行实际数据反馈，切换到RM312 测量。通过该种应急处置程序，检测仪表能够真实反馈出在线钢带的实际厚度，防止出现检测与实物厚度不符，避免了质量异议的发生。

（4）防止事故扩大化。

1）当精轧机组F1-F7 共7 个机架中最关键的F7 辊缝设定低于平时平均设定水平的80%时，如表1 所示。程序自动识别出设定与实际不符，此时在操作HMI 画面提示操作工，同时智能程序将自动执行规格变更操作，如图1所示，与之前设定好的备用合同规格实现连锁，精轧各机架重新根据新规格实施模型参数设定。

表1 Q235B各规格的F7辊缝设定范围

图1 智能连锁应用自动跳转到预先设定的厚度规格的设计程序

2）此时备用规格操作工可以修订，根据现有合同规格，随时更新到画面中作为事故下的备用规格，防止出现盲目输入不在近期计划内规格，在产出后由于无法对应到本月合同而产生非计划材料。

3）新设定下发的模型参数完全可以满足生产需要，尽量不输入较薄规格，因为，此时设备状态及操作工人未在最佳状态，避免非计划材料及废品的产生。

4）全程从检测、报警到在线修改厚度规格，无需人工操作，减少由于不同人员反应速度及应急处置能力不同引起的其他意外情况，但生产操作工可以通过HMI 画面进行监控全过程的实施。

5）在智能连锁应用程序自动跳转到预先设定的厚度规格时，精轧机组各机架根据目前新下发的厚度规格重新设定，操作工实时参与判断，核对轧制信息的准确性，一旦判断与轧制时有偏差，可以手动修正，优先级别以手动修改为先[4]。

本控制方法使用测厚仪、板形多功能仪、智能识别程序等组成的在线测量，智能识别及应急处置的智能连锁应急处置系统，当厚度检测窗口掉入氧化铁皮等异物影响正常厚度测量反馈时，智能识别程序进行判断，符合该情况时，自动执行应急响应程序，自动切换到另一检测厚度仪表，同时下一卷钢不能按照原规格设定参数进行轧制，自动跳转到预先设定好的其他厚度规格进行设定并轧制，防止由于实际辊缝与设定偏差严重不符造成堆钢及断辊风险。并且该过程无需人工判断及操作，避免应急条件下操作工响应时间长及操作失误等不利因素，降低了故障概率，提高了机组运行效率。

3.总结

（1）不能完全依赖上游工厂能百分百保证下游工序的供料质量要求，对此一定要有相应的预防措施[5]。

（2）为了避免或减少出现氧化铁皮等异物掉落至测厚仪下部射线接收装置窗口内，有必要做好防护，并且点检维护一定要到位，每次停机或检修期间必须做好卫生清理工作。

（3）当RM215 测厚仪发生故障恢复正常后，精轧需重新做零调，用于清除模型短期学习系数。

（4）在防护装置没起到防护作用时，要有后续的响应预案；智能识别及应急处置的智能连锁应急处置系统的开发应用至关重要。

（5）一旦出现辊缝设定与目标厚度差距较大时，不能完全依靠操作员发现及做出应急处置，必须建立自动智能识别连锁程序，但保证操作模式优先。

（6）经过半年多的的实践检验，这两种程序的开发应用完全解决了由于测厚仪故障导致的非计划及堆钢事故，为工厂创造了效益，减少小停时间，提升了机组运行效率。

（7）该种解决方式在厂内其他解决故障的过程中得到了应用，效果显著。

（8）在解决此过程中，申请发明专利一项，实用新型专利一项。