钢筋米重离线自动检测技术的研究与应用

胡阳

(山钢股份莱芜分公司棒材厂,山东济南 271104)

1 概况

1.1 生产工艺简介

棒材连轧生产线一般包括加热炉、连轧机组、飞剪、冷床、成品剪切机、收集平台、打捆机等设备。工艺流程为：连铸坯加热、粗轧六连轧、1#飞剪切头、中轧四连轧、2#飞剪切尾、精轧七连轧、3#飞剪分段、冷床冷却、800 t 冷剪分段、收集分捆、打捆包装、收集码垛、检验入库等环节,见图1。

图1 棒材厂二轧车间工艺流程图

1.2 项目实施前状况

钢筋米重检测为轧后取样检测，即在冷床上截取60～80 cm 长度不等的钢筋，用无齿锯修磨断面，再放到专用台秤测重，然后用钢卷尺测量长度，用实测重量（kg）除以长度（m）得到实际米重，按公式计算钢筋米重偏差，偏差值=（实测米重-理论米重）/理论米重×100%，在国标允许范围内则合格，若超出范围或不是理想范围，则通知轧钢工对料型进行调整，直到符合要求为止。测量调整流程如图2所示。

图2 钢筋米重测量调整流程图

项目实施前，人工测量劳动强度大，测量误差大，用时较长，从取样到通知轧钢工调整要15 min左右，当出现料型波动时，无法在第一时间得到解决，造成钢筋米重超标，金属消耗较高，影响成材率的提升。为缩短调整时间，提高成材率，决定研发一种钢筋米重离线自动检测设备。

2 技术原理

2.1 重量测量

钢筋米重离线自动检测设备内置电子台秤，型号为JWE（I）-15K，称量范围0～15 kg，精度0.5 g，带数据外传接口。台秤上设置放钢托架，放钢托架外引部分设计成斜放式，便于取放。

2.2 长度测量

长度测量采用CCD 视觉技术，选用XF-5MDT008X280 型双远心视觉系统，面阵相机为HJCE050-30GM，平行面光源LRD-F120100。面阵相机摄下的图像幅面小，像素分布密，像素间距离小，因而测定值精度高。投影图像传输至图像处理装置，由图像处理装置运用数字图像处理技术，计算出样件两端面与对应量规两测量面之间的距离值。测量样件的两个断面，断面全局平行测量，断面测量为全局平均值，去掉了小的毛刺的干扰。专门研制的测量控制系统，具有高速处理单元，工作稳定、精确，抗干扰能力强，样件断面也不需要用角磨机打磨后使用（图3）。

图3 钢筋端面测量控制

2.3 功能集成

将各部件整合,设计模型如图4 所示。工控机1选用I5型电脑主机，置于下方箱体内；触摸显示屏2为J170-CB1型，可选择预置的米重计算及采集专用程序，内设各规格标准米重，也可以人工录入特殊规格标准米重，如韩标、美标等国外标准；试样长度由平行面光源4 和面阵相机5 采用CCD 视觉技术测量；试样重量由带有放钢托架6的电子台秤测量；相关数据由计算机自动采集，并将测量结果显示于显示屏3 上。米重测试仪通过集成控制电路，连接生产管理系统自动获取或人工输入轧号，通过计算后在显示屏读取。

图4 米重测试仪模型

2.4 数据传输

钢筋米重离线检测处距轧机直线距离超过100 m，厂房上部有行车通行，地面设备管沟复杂，若采用有线传输，布线长度要200 m 以上，而且多在高温区，施工难度较大。经反复论证，借鉴比较成熟的Wi-Fi数据传输技术。其原理是在有线局域网的基础上，通过无线集线器、无线网桥天线和网卡等设备，实现无线数据传输。它将用户发出的信息，转换为微波信号，实现无线局域网的各种功能。轧机调整处设置显示屏，轧钢工第一时间即可获取钢筋重量偏差数据，及时对轧机料型做出调整。

质量检查站、车间工艺组电脑终端可以安装网卡及专用APP，第一时间获取相关数据，也可将数据导出、汇总，便于分析。

3 技术创新点

3.1 测量精准便捷

取代过去用钢卷尺人工测量记录的原始方式，采用两个CCD 视觉技术，测量样件的两个断面，长度测量采用断面全局平行测量方案，断面测量为全局平均值，去掉了小的毛刺的干扰，专门研制的测量控制系统，具有高速处理单元，工作稳定、精确，抗干扰能力强，是专为棒材轧钢现场使用而研发的设备，工人的易用性高，不需要太复杂的操作。样件断面也不需要用角磨机打磨后使用，具有长度测量自动纠偏功能。

3.2 功能高度集成

该技术集成了钢筋试样自动长度测量、称重、米重换算、偏差计算、炉号跟踪、数据储存、数据远程传输等7项功能为一体，具有占地面积小、易操作等特点。同时具备数据储存、分析功能，为米重控制及考核提供了历史数据，为产品质量可追溯性提供了基础保障。

3.3 远程无线传输

采用Wi-Fi 无线数据传输技术，不受现场环境限制，所有信息可第一时间传输到数据用户。

4 应用效果

该技术具备以下功能。

（1）自动测量钢筋米重、重量偏差，并分组显示。

（2）自动获取生产管理系统中轧号、装炉支数等信息。

（3）测量数据保存数据库、数据检索及导出。

（4）测量数据、生产信息实时显示到远端大屏幕。

（5）长度、重量测量可进行校正。

（6）可检测不同规格产品，并快速进行规格切换。

（7）适应长时间连续工作环境。

钢筋米重离线自动检测技术的应用，在消除人工测量误差的同时，钢筋米重测量时间缩短至5 min 以内，远程传输至轧线显示屏后，为料型调整提供参考，提高了调整效率，对成材率的提升起到了一定的促进作用。