CN106312179B - 一种带缺陷钢板的在线优化剪切方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带缺陷钢板的在线优化剪切方法，所述的剪切方法通过划分母板区域，每个母板区域内至少划分一个子板，查找轧制大板上的缺陷位置坐标，并对所有母板区域的边缘坐标进行查询，确定哪些母板区域内分布有缺陷，对顺序型A型组板、剖分型S型组板和火切型G型组板制定不同的剪切策略，对所有的缺陷子板进行避让，提升缺陷钢板的成材率，降低投料成本。解决现有技术对于缺陷位置离轧制大板头尾较远的情况，剪切时不仅会造成钢板的短尺，而且会产生大量的废板，并不能有效处理缺陷，极大地降低了钢板的成材率的问题。

Description

一种带缺陷钢板的在线优化剪切方法

技术领域

本发明涉及厚板剪切生产控制领域，具体是一种带缺陷钢板的在线优化剪切方法。

背景技术

在钢铁行业的钢板的生产工艺中，需要对基本轧制成型的大板进行剪切，将轧制大板剪切成合同子板，国内外厚板厂一般都在剪切机前，布置平面形状检测装置和在线超声波探伤设备。以前，国内外生产厂家对轧制大板的剪切策略仅仅考虑了剪切线前的轧制大板平面形状检测数据，而不考虑剪切前轧制大板上是否有内部及外部缺陷(内部裂纹、缩孔)，缺陷一般位于轧制大板的头尾部，这样就有可能造成在剪切出成品板后通过离线才发现成品板上有探伤缺陷的情况。

若钢板在剪切后被在线超声波探伤设备发现有内部缺陷，各厂家的处理方法是：(1)继续剪切出成品板后对成品板追加离线人工探伤，这样成品板会被判次或判废，影响钢板成才率；(2)直接下线对轧制大板进行离线人工探伤，这样会打断剪切线生产节奏，影响剪切效率。

为解决上述问题，在目前的厚钢板剪切生产工艺中，当检测出轧制大板存在内部缺陷时，现有技术往往采用母板平移的方法避让缺陷，但如果缺陷位置离头尾较远，则必然会造成钢板的短尺，直接影响到钢板的成材率。

专利号CN200610028180.X的一篇专利文件中，公开了“一种轧制大板的在线优化剪切方法”，其主要特征包含如下步骤：1、在剪切线上先利用平面形状检测装置对所需要轧制的大板进行平面形状检测，以获取轧制大板的平面数据；2、再利用在线超声探伤设备获取轧制大板的内部缺陷位置数据；3、获取的轧制大板的平面数据和内部缺陷位置数据输入到剪切线过程计算机并结合各成品板尺寸形成包含轧制大板形状、内部缺陷位置、各成品板形状以及计划剪切位置的画面显示在操作界面上；4、结合操作界面上显示的轧制大板形状、内部缺陷位置、各成品板形状，进行剪切位置的设定和缺陷避让，完成轧制大板的剪切。该在线优化剪切方法有效解决了头尾存在探伤缺陷的轧制大板在剪切前下线人工探伤或是剪出的成品板上带有头尾内部缺陷的问题。

通过分析，上述专利号为CN200610028180.X的专利文献是通过平面形状检测装置和在线超声探伤设备对轧制大板进行检测，避让剪出的成品板上的头尾内部缺陷，但对于缺陷位置离轧制大板头尾较远的情况，不仅会造成钢板的短尺，而且会产生大量的废板，并不能有效地处理缺陷，而且还极大地降低了钢板的成材率。

发明内容

本发明的目的是提供一种带缺陷钢板的在线优化剪切方法，所述的剪切方法根据通过划分母板区域，对所有母板区域查询缺陷，查找到缺陷位置后，对顺序型A型组板、剖分型S型组板和火切型G型组板制定不同的剪切策略，对所有的缺陷子板进行避让，提升缺陷钢板的成材率，降低投料成本。用以解决现有技术对于缺陷位置离轧制大板头尾较远的情况，剪切时不仅会造成钢板的短尺，而且会产生大量的废板，并不能有效处理缺陷，极大地降低了钢板的成材率的问题。

为实现上述目的，本发明的方案是：一种带缺陷钢板的在线优化剪切方法，所述的在线优化剪切方法在剪切机前设置平面形状检测装置和在线超声波探伤设备，所述的在线优化剪切方法的具体步骤如下：

(1)所述的平面形状检测装置获取待剪切轧制大板的边缘位置坐标，所述的在线超声波探伤设备获取待剪切轧制大板的内部缺陷位置坐标，并发送给过程控制计算机；

(2)所述的过程控制计算机设定剪切成品的子板的形状和尺寸，并将轧制大板划分为多个待剪切的母板区域，每个母板区域至少划分一个子板，且过程控制计算机根据设定的子板形状和尺寸，设定初始剪切位置；

(3)所述的过程控制计算机从轧制大板的头部开始，依次查询各母板区域的边缘坐标信息，并根据当前母板区域的边缘坐标信息，判断所述的缺陷位置是否分布在当前母板区域内，如果在，则查询当前母板区域内各子板的位置信息，并进入步骤(4)；如果不在，则进入步骤(5)；

(4)判断所述的缺陷位置在所述当前母板的哪个子板对应的区域内，并将分布有缺陷的子板及其后面子板对应的划分区域依次向后平移，避开缺陷位置，并重新划分母板区域；

(5)如果所有划分的母板区域均查询完毕，则由所述的过程控制计算机根据母板和子板的划分区域以及缺陷的位置，重新确定剪切位置，并发送给基础自动化控制计算机，由所述的基础自动化控制计算机控制切头剪和定尺剪动作，在最终确定的剪切位置对轧制大板进行剪切。

根据本发明所述的带缺陷钢板的在线优化剪切方法，所述的步骤(2)中，如果母板为顺序型A型母板，则划分的母板区域为矩形区域，以当前母板头部边缘为坐标轴，所述的矩形区域由坐标(L,(W-Y1)/2)，(L,(W+Y1)/2)，(L+X1,(W-Y1)/2)与(L+X1,(W+Y1)/2)围成；

其中，X1为所述矩形区域的长度，X1＝母板中各子板长度之和；

Y1为矩形区域宽度，Y1＝母板中任一子板的宽度；

W为轧制大板的宽度；

L为当前母板头部到坐标原点的距离。

根据本发明所述的带缺陷钢板的在线优化剪切方法，所述的步骤(2)中，如果母板为S型组板母板，则划分的母板区域近似为矩形区域，以当前母板头部边缘为坐标轴，所述的近似矩形区域由坐标(L，(W-Y2)/2)，(L，(W+Y2)/2)，(L+X2，(W-Y2)/2)与(L+X2，(W+Y2)/2)围成；

其中，X2为所述的近似矩形区域的长度，X2＝当前母板中操作侧子板长度之和与传动侧子板长度之和的最大值；

Y2为所述的近似矩形区域的宽度，Y2＝母板中操作侧和传动侧子板的宽度之和；

W为轧制大板的宽度；

L为当前母板头部到坐标原点的距离。

根据本发明所述的带缺陷钢板的在线优化剪切方法，所述的步骤(2)中，如果母板为火切型G型组板母板，则划分的母板区域近似为矩形区域，以当前母板头部边缘为坐标轴，所述的近似矩形区域由坐标(L,(W-Y3)/2)，(L,(W+Y3)/2)，(L+X3,(W-Y3)/2)与(L+X3,(W+Y3)/2)围成；

其中，X3为所述的近似矩形区域的长度，X3＝当前母板中子板长度的最大值；

Y3为所述的近似矩形区域的宽度，Y2＝母板中所有子板的宽度之和；

W为轧制大板的宽度；

L为当前母板头部到坐标原点的距离。

根据本发明所述的带缺陷钢板的在线优化剪切方法，所述的步骤(2)中，所述的过程控制计算机设定的初始剪切位置包括切头剪在各母板头部和尾部的剪切，以及定尺剪在各子板尾部的剪切。

根据本发明所述的带缺陷钢板的在线优化剪切方法，所述的步骤(3)中，若有缺陷坐标位置落在划分的母板区域中，则判定当前的母板区域内部存在缺陷。

根据本发明所述的带缺陷钢板的在线优化剪切方法，所述的步骤(4)中，子板向后平移距离设定为：

平移距离＝dxj-Li+rj+余量

其中，Li为当前缺陷子板的前一块子板尾部距轧制大板头部的距离，dxj为缺陷中心距轧制大板头部的距离，rj为缺陷中心到缺陷边缘的距离，余量为0mm～10mm。

根据本发明所述的带缺陷钢板的在线优化剪切方法，所述的步骤(5)中，所述的剪切位置包括定尺剪剪切位置和切头剪剪切位置，所述的切头剪剪切位置包括增加的粗切点位置以及初始粗切点移动后的移动粗切点位置，所述的定尺剪剪切位置包括增加的定尺点位置，以及初始定尺点移动后的移动定尺点位置。

根据本发明所述的带缺陷钢板的在线优化剪切方法，对于顺序型A型母板，在缺陷子板移动后，所述的剪切位置包括增加的粗切点位置，移动粗切点位置以及移动定尺点位置；

对于S型组板母板，在缺陷子板移动后，所述的剪切位置包括增加定尺点位置，移动粗切点位置以及移动定尺点位置；

对于火切型G型组板母板，在缺陷子板移动后，所述的剪切位置包括移动粗切点位置。

根据本发明所述的带缺陷钢板的在线优化剪切方法，所述的增加的粗切点位置＝dxj+rj+余量，移动粗切点位置＝初始粗切点位置+平移距离，增加定尺点位置＝dxj+rj+余量，移动定尺点位置＝初始定尺点位置+平移距离，余量为0mm～10mm。

本发明达到的有益效果：本发明的剪切方法通过划分母板区域和子板区域，查询缺陷位置信息，扫描所有的母板和子板，找出所有的缺陷子板，通过平移，对缺陷位置进行避让，确定剪切位置，对于缺陷位置离轧制大板头尾较远的情况，仍旧可以有效地处理缺陷，不会造成钢板的短尺和产生废板，极大地提高了钢板的成材率，同时降低投料成本。

附图说明

图1是本发明的优化剪切方法整体流程图；

图2是本发明顺序型A型组板母板区域划分示意图；

图3是本发明剖分型S型组板母板区域划分示意图；

图4是本发明火切型G型组板母板区域划分示意图；

图5是本发明顺序型A型组板母板剪切位置确定示意图；

图6是本发明剖分型S型组板母板剪切位置确定示意图；

图7是本发明火切型G型组板母板剪切位置确定示意图；

图8是本发明实施例1的剪切流程图；

图9是本发明实施例2的剪切流程图；

图10是本发明实施例3的剪切流程图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体的实施例对本发明作进一步详细的说明。

本发明的剪切方法通过平面形状检测装置获取轧制大板的边缘位置坐标，通过在线超声波探伤设备获取轧制大板的内部缺陷位置坐标(以轧制大板头部边缘为零点坐标)，划分母板区域，由剪切线过程控制计算机接收上述坐标信息，查询所有母板区域边缘坐标，判断哪些母板存在缺陷，找到具体缺陷子板，然后根据缺陷的位置对顺序型A型组板、剖分型S型组板和火切型G型组板制定不同的剪切策略，对缺陷子板进行避让。

设轧制大板的宽度为W，当前母板头部距轧制大板头部距离为L，如当前母板为第一块母板，则该距离为剪切时的切头长度。

如图1所示，本发明的优化剪切方法对不同类型的母板，采用不同的剪切策略，具体过程如下：

首先，划分母板区域，以轧制大板的头部边缘为横竖坐标，查询所有母板区域的边缘位置坐标，以及所有的缺陷位置坐标，判断缺陷母板。

(1)顺序型A型组板母板

如图2所示，顺序型A型组板母板宽度方向只有一块子板，每块母板区域内均划分有至少一块子板，子板宽度相等，顺序型A型组板母板所包含区域为矩形区域，此矩形区域长度X1为该母板中各子板长度之和，宽度Y1为该母板分块中任一子板的宽度。则该母板为坐标(L,(W-Y1)/2)，(L,(W+Y1)/2)，(L+X1,(W-Y1)/2)与(L+X1,(W+Y1)/2)围成的矩形区域，若检测到有缺陷坐标位置落在此矩形区域中，则可认为该母板内部存在缺陷。

(2)剖分型S型组板母板

如图3所示，剖分型S型组板母板在操作侧和传动侧均划分有一个子板，子板的尺寸大小允许不一致，划分的母板所包含区域为近似矩形区域，此矩形区域长度X2为该母板中操作侧子板长度之和与传动侧子板长度之和的最大值，宽度Y2为该母板中操作侧和传动侧子板的宽度之和。该母板对应的区域近似为坐标(L，(W-Y2)/2)，(L，(W+Y2)/2)，(L+X2，(W-Y2)/2)与(L+X2，(W+Y2)/2)围成的矩形区域，若有缺陷坐标位置落在上述近似矩形区域中，则可认为该母板内部存在缺陷。

(3)火切型G型组板母板

如图4所示，火切型G型组板母板在宽度方向划分至少一个子板，子板的尺寸大小允许不一致，火切型G型组板母板所包含区域近似为矩形区域，此近似的矩形区域长度X3为该母板中子板长度最大值，宽度Y3为该母板中所有子板的宽度之和。则该母板近似为坐标(L,(W-Y3)/2)，(L,(W+Y3)/2)，(L+X3,(W-Y3)/2)与(L+X3,(W+Y3)/2)围成的矩形区域，若有缺陷坐标位置落在此矩形区域中，则可认为该母板内部存在缺陷。

其次，查询缺陷母板内各子板信息，找到带缺陷的子板，对不同类型的母板采用不同的剪切策略，通过平移，避开缺陷，确定最终剪切位置。

首先由过程控制计算机根据划分的母板区域以及各子板尺寸，设定切头剪和定尺剪的初始剪切位置，切头剪剪切位置位于各母板的头部和尾部，定尺剪剪切位置位于各子板的尾部，将各个子板分离。

设缺陷母板内当前缺陷子板i的前一块子板尾部距轧制大板头部距离为Li，若缺陷子板为当前母板中第一块子板，则Li为前一块母板尾部距钢板头部距离，尤其是当缺陷子板为轧制大板中第一块子板时，Li为切头长度。当前子板i的缺陷j的中心位置距轧制大板头部距离为dx_j，缺陷的中心位置距离缺陷边缘的距离为r_j。

不同类型母板确定剪切位置的方法为：

(1)顺序型A型组板母板

过程控制计算机根据子板上的缺陷位置，通过将其设定好的初始粗切点向后平移，并增加新的粗切点，确保分布有缺陷的子板能够避开缺陷位置，最后重新划分母板区域，具体实施过程如图5所示。

上述缺陷子板i向后平移的距离＝dx_j-Li+r_j+余量，增加粗切点位置＝dx_j+r_j+余量，移动粗切点位置＝初始粗切点位置+平移距离，其中余量为0mm～10mm。

(2)剖分型S型组板母板

过程控制计算机根据子板上的缺陷位置，通过将其设定好的初始粗切点和定尺点向后平移，在相应侧增加新的定尺点，确保子板能够避开缺陷位置，最后重新划分母板区域，如图6所示。

上述缺陷子板i向后平移的距离＝dx_j-Li+r_j+余量，增加定尺点位置＝dx_j+r_j+余量，移动粗切点位置＝初始粗切点位置+平移距离，移动定尺点位置＝初始定尺点位置+平移距离，余量为0mm～10mm。

(3)火切型G型组板母板

过程控制计算机根据子板上的缺陷位置，通过将其设定好的初始粗切点向后平移，确保子板能够避开缺陷位置，最后重新划分母板区域，如图7所示。

上述缺陷子板i向后平移的距离＝dx_j-Li+r_j+余量，移动粗切点位置＝初始粗切点位置+平移距离，余量为0mm～10mm。

最后，由过程控制计算机将设定好的剪切位置发送给基础自动化控制计算机，由所述的基础自动化控制计算机控制切头剪和定尺剪动作，在确定的剪切位置对轧制大板进行剪切。

下面以宝钢厚板部5m产线剪切线为例，对本发明做进一步解释说明：

实施例1，母板为顺序型A型组板母板：

如图8所示，轧制大板由100至300共3块子板组成，通过划分母板区域，100和200属于一块母板，300属于一块母板，查询到缺陷位置位于100和200的母板内，再次查询该母板内两个子板，查找到缺陷位于200这个子板内，然后通过平移200子板将缺陷进行了避让，并重新划分母板区域，此时100和200组成的母板在切头剪处增加了一刀粗切点，100子板的尾部在定尺剪处包含了一刀定尺，用于分离缺陷部分。

实施例2，母板为剖分型S型组板母板

如图9所示，轧制大板由100至600共6块子板组成，通过划分母板区域，100、200、400和500属于一块母板，300和600属于一块母板。通过查询母板区域和缺陷位置，确定缺陷位于100、200、400和500的母板内，再次查询该缺陷母板内的100、200、400和500四个子板，确定500为缺陷子板，通过平移500子板将缺陷进行了避让，并重新划分母板区域，此时切头剪仅平移粗切点，500子板的头部在定尺剪处增加了一刀定尺，用于分离缺陷部分。

实施例3，母板为火切型G型组板母板

如图10所示，轧制大板由100至700共7块子板组成，通过划分母板区域，100至300属于一块母板，400至500属于一块母板，600和700属于一块母板。通过查询母板区域和缺陷位置，确定缺陷位于100至300的母板内，再次查询该缺陷母板内的100至300这三个子板，确定200为缺陷子板，通过平移200子板将缺陷进行了避让，并重新划分母板区域，此时切头剪仅平移粗切点。

采用本发明的优化剪切方法，有效地避让了缺陷部分，保证了子板都能够顺利完成剪切，降低了投料成本。对于缺陷位置离轧制大板头尾较远的情况，仍旧可以有效地处理缺陷，不会造成钢板的短尺和产生废板，极大地提高了钢板的成材率。

Claims (10)

1.一种带缺陷钢板的在线优化剪切方法，所述的在线优化剪切方法在剪切机前设置平面形状检测装置和在线超声波探伤设备，其特征在于：

所述的在线优化剪切方法的具体步骤如下：

(1)所述的平面形状检测装置获取待剪切轧制大板的边缘位置坐标，所述的在线超声波探伤设备获取待剪切轧制大板的内部缺陷位置坐标，并发送给过程控制计算机；

(2)所述的过程控制计算机设定剪切成品的子板的形状和尺寸，并将轧制大板划分为多个待剪切的母板区域，每个母板区域至少划分一个子板，且过程控制计算机根据设定的子板形状和尺寸，设定初始剪切位置；

(3)所述的过程控制计算机从轧制大板的头部开始，依次查询各母板区域的边缘坐标信息，并根据当前母板区域的边缘坐标信息，判断所述的缺陷位置是否分布在当前母板区域内，如果在，则查询当前母板区域内各子板的位置信息，并进入步骤(4)；如果不在，则进入步骤(5)；

(4)判断所述的缺陷位置在所述当前母板的哪个子板对应的区域内，并将分布有缺陷的子板及其后面子板对应的划分区域依次向后平移，避开缺陷位置，并重新划分母板区域；

(5)如果所有划分的母板区域均查询完毕，则由所述的过程控制计算机根据母板和子板的划分区域以及缺陷的位置，重新确定剪切位置，并发送给基础自动化控制计算机，由所述的基础自动化控制计算机控制切头剪和定尺剪动作，在最终确定的剪切位置对轧制大板进行剪切。

2.根据权利要求1所述的带缺陷钢板的在线优化剪切方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，如果母板为顺序型A型母板，则划分的母板区域为矩形区域，以当前母板头部边缘为坐标轴，所述的矩形区域由坐标(L,(W-Y₁)/2)，(L,(W+Y₁)/2)，(L+X₁,(W-Y₁)/2)与(L+X₁,(W+Y₁)/2)围成；其中，X₁为所述矩形区域的长度，X₁＝母板中各子板长度之和；

Y₁为矩形区域宽度，Y₁＝母板中任一子板的宽度；

W为轧制大板的宽度；

L为当前母板头部到坐标原点的距离。

3.根据权利要求1所述的带缺陷钢板的在线优化剪切方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，如果母板为S型组板母板，则划分的母板区域近似为矩形区域，以当前母板头部边缘为坐标轴，所述的近似矩形区域由坐标(L，(W-Y₂)/2)，(L，(W+Y₂)/2)，(L+X₂，(W-Y₂)/2)与(L+X₂，(W+Y₂)/2)围成；

其中，X₂为所述的近似矩形区域的长度，X₂＝当前母板中操作侧子板长度之和与传动侧子板长度之和中的最大值；

Y₂为所述的近似矩形区域的宽度，Y₂＝当前母板中操作侧和传动侧子板的宽度之和；

W为轧制大板的宽度；

L为当前母板头部到坐标原点的距离。

4.根据权利要求1所述的带缺陷钢板的在线优化剪切方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，如果母板为火切型G型组板母板，则划分的母板区域近似为矩形区域，以当前母板头部边缘为坐标轴，所述的近似矩形区域由坐标(L,(W-Y₃)/2)，(L,(W+Y₃)/2)，(L+X₃,(W-Y₃)/2)与(L+X₃,(W+Y₃)/2)围成；

其中，X₃为所述的近似矩形区域的长度，X₃＝当前母板中子板长度的最大值；

Y₃为所述的近似矩形区域的宽度，Y₂＝当前母板中所有子板的宽度之和；

W为轧制大板的宽度；

L为当前母板头部到坐标原点的距离。

5.根据权利要求2或3或4所述的带缺陷钢板的在线优化剪切方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，所述的过程控制计算机设定的初始剪切位置包括切头剪在各母板头部和尾部的剪切，以及定尺剪在各子板尾部的剪切。

6.根据权利要求2或3或4所述的带缺陷钢板的在线优化剪切方法，其特征在于，所述的步骤(3)中，若有缺陷坐标位置落在划分的母板区域中，则判定当前的母板区域内部存在缺陷。

7.根据权利要求1所述的带缺陷钢板的在线优化剪切方法，其特征在于，所述的步骤(4)中，子板向后平移距离设定为：

平移距离＝dx_j-L_i+r_j+余量

其中，L_i为当前缺陷子板的前一块子板尾部距轧制大板头部的距离，dx_j为缺陷中心距轧制大板头部的距离，r_j为缺陷中心到缺陷边缘的距离，余量为0mm～10mm。

8.根据权利要求7所述的带缺陷钢板的在线优化剪切方法，其特征在于，所述的步骤(5)中，所述的剪切位置包括定尺剪剪切位置和切头剪剪切位置，所述的切头剪剪切位置包括增加的粗切点位置以及初始粗切点移动后的移动粗切点位置，所述的定尺剪剪切位置包括增加的定尺点位置，以及初始定尺点移动后的移动定尺点位置。

9.根据权利要求8所述的带缺陷钢板的在线优化剪切方法，其特征在于，对于顺序型A型母板，在缺陷子板移动后，所述的剪切位置包括增加的粗切点位置，移动粗切点位置以及移动定尺点位置；

对于S型组板母板，在缺陷子板移动后，所述的剪切位置包括增加定尺点位置，移动粗切点位置以及移动定尺点位置；

对于火切型G型组板母板，在缺陷子板移动后，所述的剪切位置包括移动粗切点位置。

10.根据权利要求9所述的带缺陷钢板的在线优化剪切方法，其特征在于，所述的增加的粗切点位置＝dx_j+r_j+余量，移动粗切点位置＝初始粗切点位置+平移距离，增加定尺点位置＝dx_j+r_j+余量，移动定尺点位置＝初始定尺点位置+平移距离，余量为0mm～10mm。