热眼HotEye在南钢高线的应用

杨 静，陈雷鸣

(南京钢铁有限公司高线厂,江苏南京 210035)

自动化

热眼HotEye在南钢高线的应用

杨 静，陈雷鸣

(南京钢铁有限公司高线厂,江苏南京 210035)

简要介绍了从美国引进的热眼的工作原理、设备组成及维护要领。热眼应用于高速轧机生产线，实现了热轧线材表面质量的自动在线检测和智能判断，提高了在线产品表面质量的控制能力，降低了次品率，提高了劳动生产率。

高速线材；热眼；表面质量；在线检测

1 概述

南钢高线厂目前是一家以生产特殊钢为主的线材生产企业，在特殊钢线材的生产过程中，表面质量的控制尤为重要。为满足市场不断提高的产品表面质量需求，就必须持续对自身的轧制工艺进行技术改造和升级，而高性能的表面质量检测设备将为生产过程提供实时的表面监测，为提高产品质量、加速工艺改进、减少次品、降低生产成本发挥重要作用。

南钢从美国引进的HotEye热眼正是基于图像技术的表面质量在线检测设备。该设备能够实现100 m/s高速轧制时，不间断地对红钢进行全方位图像拍摄，直观反映在线轧件表面质量信息，同时还具有自动检测、分类功能，所提供的表面缺陷图像，可及时指导现场工艺调整，大大减少次废品的产生。

2 HotEye热眼介绍

2.1 测量原理

热眼HotEye系统是利用特殊设计的光学投射方式，对钢材表面进行在线检测。它的检测原理是基于图像在线表面检测技术，该技术比传统的涡流探伤具有多方面的优势。

首先，基于图像的表面在线检测技术已经成熟应用在板材上，后来拓展到连铸坯，现又成功运用到线材上，其检测精度较高，最小缺陷尺寸可达0.025 mm，比涡流技术的1/5甚至更小。热眼采用多个摄像头，沿线材圆周布置，覆盖圆周表面，在线材轧制行进的过程中，在线对线材表面动态成像，如图1所示。

图1 摄像头布置示意图

其次，基于图像的表面在线检测技术能依据不同线材的表面特性(因钢种或轧制工艺而不同)，选择合适的系统参数，对检测过程进行优化。另外，基于图像的检测技术可以提供实时、直观的表面质量信息，具有自动检测、分类功能，可以直接与数据库通讯，提供线材表面的缺陷图像反馈等。

2.2 热眼的设备组成

热眼系统主要有如下设备组成：测量单元、处理单元、冷却单元、空过导管、滑动小车、本地远程控制终端、过度端子箱等,见图2。下面对它们的功能做简单的描述：

图1 热眼系统组成

(1)测量单元：用摄像头拍摄生产过程中钢材的表面图像，并将图像资料回传处理单元进行处理。测量单元硬件设备包括：四组摄像头，四组灯源，四组对焦滑轨，其他辅助电子设备。测量单元需要有持续的冷却水、冷却空气与高压空气供给，用来控制测量单元的温升并保持内部清洁。介绍了测量单元中各元件功能如下:

光源: 检测钢材热表面的光源

摄像头: 拍摄钢材表面图像

对焦滑轨:摄像头对焦

Camera Link:将摄像头信号转换成光纤信号

24VDC直流电源:电源供给:对焦滑轨，A/D转换器，RS232/485转换器,电耦合温度感应器

12VDC直流电源:摄像头电源

5VDC直流电源:CL信号延长转换器电源

RS232/RS485转换器:对焦滑轨RS-232信号至 RS-485信号转换

RS485光纤信号转换器:RS-485信号转换为光传输信号

A/D转换器:感应器模拟量信号转换为数字量信号

冷却水流量计:冷却水流量检测

冷却空气感应器:冷却空气检测

高压空气感应器:高压空气检测

吸尘器:单元内部清洁

交流散热风扇:排出单元内部热气

(2)处理单元：提供除电源、控制信号、冷却单元外的其他所有热眼系统单元，处理单元能够对影像资分析处理，制作缺陷检测报告（Barfile），并可与钢厂其他网络通讯。处理单元中各元件功能如下:

Hoteye计算机:系统控制与资料库管理

INT计算机:对影像进行第二级分类处理

Cam计算机:拍摄照片并检测缺陷

Camera Link信号延长转换器: 将摄相头Camera Link信号转换成光传输信号

网路交换器:提供内部计算机间网络通讯

KVM转换器:提供内部各计算机间操作界面转换

显示屏幕:操作界面

键盘与鼠标:操作界面

不断电系统（UPS）:稳定电源并提供系统应急电源

SQL服务器:建构并支持 HotEye资料库的运作

电气箱终端接口:电源输入与信号交换接口

电缆接口:各单元之间的连接接口

(3)冷却单元：由一台制冷机与两台鼓风机组成，专门供应冷却空气给测量单元。冷却单元在供应冷却空气的同时会在测量单元内部形成正压，有助于防止空气中的粉尘通过缝隙进入测量单元内部。冷却单元是独立运行的，不与热眼系统的其他单元连接。系统处理单元可利用安装在测量单元内的冷却空气感应器与电耦合温度感应器检测冷却单元运行是否正常。

(4)另外还有本地和远程控制终端、过渡端子箱、滑动小车和空过导管等设备。

3 使用热眼的经济效益

南钢高线厂的热眼安装在减定径轧机后、吐丝机前，直接在线检测成品机架轧制后的红钢表面缺陷，并对产生的缺陷进行在线显示和分析。

3.1 提高交接班效率

南钢高线厂在热眼投用以前的生产交接班时间，下个班次接班后都会将轧线停下来岗检，便于操作人员掌握生产线的状况和正在轧制的线材表面情况，确定质量换辊的时间，并对发现的问题及时进行处理，避免将上个班次已产生的产品缺陷带到下个班次，这种岗检必将增加每天的停机时间，减低了生产作业率。而热眼投用后交接班效率明显提高，接班的生产主管或质检人员只需查看热眼记录的交班前的线材评分和所拍摄缺陷图片，就可及时发现是否存在问题，如果一切正常就不停机连续生产至计划停机；同样交班者也可通过热眼发现交班前的问题及时停机处理，避免将缺陷带入下个班造成连续产生废品的事故。

3.2 提高成材率

在线材轧制环节，可能出现的缺陷有以下几种：导卫不正或者空过管打火造成的划伤；轧辊错位造成的折叠或裂缝；原料裂纹造成产品裂纹或凹坑；轧辊开裂、掉块或滚动导卫烧造成较为严重的连续性或者重复性缺陷，这几种缺陷都被认为是重大缺陷。在以往的生产过程中，有缺陷的线材在精整线C型钩上可能被检验工发现，但仅局限于某些表面缺陷，而有些缺陷还需要等待酸洗过后才能被发现，由于生产的连续性，这时出现问题的线材就远远不止一卷了，会形成产品批量有缺陷问题的质量事故。而使用热眼可随时检测和显示各种情况下的形状尺寸变化,一旦出现表面质量问题,可及时停机检查,避免产生批量次品,大大降低次废率，提高成材率。

3.3 促进生产工艺提高升级

除减少调整时的试轧废品及相应消耗,热眼正常生产时在线连续精确检测每一根钢的表面质量。小到一般的表面缺陷大到出现连续的重复性重大缺陷,它都能通过软件界面和评分直观的表现出来。通过对生产线进行不断调整，有助于发现生产工艺或设备上的不足，通过及时进行工艺调整和设备改造来推动产品升级，不断提高特殊钢线材的生产轧制水平。

4 结束语

综上所述，热眼作为目前最先进的表面质量在线检测设备，具有实时检测、准确率高、自动评估、直观方便等特点。热眼既能把好检验线材表面质量的重要关卡，又能提供宝贵的实时影像进行工艺调整，提高成材率。相信随着热眼持续稳定的运行，一定能为高线生产创造出越来越大的经济效益。

[1]蒋立国．仪表测量技术(第三版)[M]：广州：华南理工大学出版社，1998.352．

[2]林沧泓，优质特殊棒线材钢表面特征与常见缺陷在线检测；OGTeehnologies，Ine.AnnArbor，Miehigan48108，USA

App lication of HotEye in the High-speed Wire Rod Mill of Nanjing Steel

YANG Jing,CHEN Leiming
(The High-speed Wire Rod Mill of Nanjing Steel,Nanjing,Jiangsu 210035,China)

The working principle,equipment configuration and maintenance essentials of the Hoteye system imported from USA are briefly introduced.The application of Hoteye in the high-speed rolling mill has achieved automatic online inspection and intelligent judgment of surface quality of hot rolled wire rod,improved the online control ability for surface quality of products,reduced the rate of unqualified products and increased production efficiency.

high-speed wire rod;Hoteye;surface quality;online inspection

TP72

B

1006-6764（2014）03-0062-03

2013-11-12

杨静（1963-）,女，大学专科学历，电气自动化工程师，现从事电气技术工作。