CN106651945B - 一种硅钢断面厚差质量图形化区域分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种硅钢断面厚差质量图形化区域分析方法。凸度和楔形是热轧带钢断面横向厚度均匀性的重要指标，硅钢冷轧成品通常被叠片后用于制造电动机、螺旋管、镇流器以及变压器等产品的核心部件，对断面横向厚度均匀性要求非常高。本发明提出的一种硅钢断面质量图形化区域分析方法充分考虑了质量缺陷的分类，将坐标分成四个区域，通过质量落在不同的区域内能够得出缺陷的产生原因，和传统合格率统计方法有本质的区别。本发明不但可以评价产品质量的优劣程度，同时可以追溯问题的来源，为硅钢成品的断面质量评价、工艺改进和精准决策提供了有效手段。
Description
技术领域
本发明涉及冶金机械及自动化、轧制技术，具体指一种硅钢断面质量图形化区域分析方法。
技术背景
带钢是轧制生产线的一种主要产品，其应用领域十分广泛。带钢产品在边部厚度稳定性方面有严格的要求。尤其对于硅钢带钢产品，如果断面边部厚度偏薄或波动较大，其在叠片使用等特殊情形时会将尺寸误差进行积累，导致下游产品性能不佳、规格标定不准确等问题。带钢产品的断面形状质量主要包括凸度、楔形，其中凸度指带钢中心点厚度与带钢两侧距离边部一定范围的厚度平均值之差，根据两侧距离大小(如15mm，25mm，40mm等)又可得到C15，C25，C40，通常较多采用C15作为凸度指标；楔形指带钢两侧距离边部一定范围的厚度之差，根据两侧距离大小(如15mm，25mm，40mm等)又可得到W15，W25，W40，通常较多采用W15作为楔形指标；以15mm位置为例，如图3所示为带钢成品断面的示意图，其中凸度和楔形的表示方法和计算方法如下：
C15＝Hc–(Hd15+Ho15)/2
W15＝Hd15-Ho15
其中：Hc为带钢成品断面的中点厚度，Hd15和Ho15分别为传动侧和操作侧距离边部15mm的带钢厚度。C15、W15需要测量带钢成品断面厚度后通过上述公式计算获得，一般轧制工厂生产时会每逢10卷左右的带钢产品即进行取样，将断面厚度测量后进行处理，得到的数据用于质量分析及存档使用。假设某钢厂每天生产硅钢带钢产品约200卷，每逢10卷带钢产品下线即进行一次取样，则一周内可取到产品样本140卷，总共可获得140组C15、W15实测数据。
通常，硅钢断面厚差质量判定方法主要为单一的数据罗列方式，即采用取样断面的凸度及楔形数值表示，首先设定凸度和楔形的目标值，利用实测断面厚度数据分别计算凸度和楔形的实测值，将实测值与凸度和楔形的目标值进行比对，若实测值低于目标值则可判定为合格产品。这一方法在工业系统的各种质量判定中也被广泛使用，但是，对于带钢成品来说，这一方法存在着如下不足：
1)将大量判定数据聚集时无法直观的掌握一段时间内产品的质量概况，仅能通过合格率、标准差等统计学手段进行计算，缺乏科学有效的可视化手段；
2)对于由计算数据得到的判定结果，仅能得到产品的质量合格与否，若想追溯不合格产品的质量问题来源并指导工艺修正帮助决策则难以实现；
3)由于千分尺测量的分辨率有限，计算获得的凸度和楔形数值仅能达到10-9m级别，而没有考虑到测量的误差和随机性。
目前对带钢成品的断面厚差质量判定方法研究非常少，如文献《冷轧无取向硅钢横向厚差控制》(机械工程学报，2011年5月，第47卷，第10期)中采用EVC工作辊后对带钢产品的横向厚差数据进行对比，只是简单将各样本数值罗列展现，这即为上述所说的采用单一的统计学方式，其缺点也在上述中表述。专利《电工钢横向厚差检测分析系统及方法》(申请号：CN201210161864.2)主要描述了一种对带钢横向厚度数据的命中率分级判定方法，和本文提到的断面质量判定在判定方法上有本质区别。专利《冷轧带钢横向厚差的确定方法》(申请号：CN201510232762.9)则是根据获取待检测冷轧带钢的轧制宽度、目标宽度和带钢厚，轧制宽度和目标宽度等相关参数将样本分类赋予不同的判定值，以期更为准确的描述带钢横向厚差，和文本提到的断面质量判定在判定内容上同样有本质的区别。
发明内容
为解决以上问题，本发明提出了一种硅钢断面厚差质量图形化区域分析方法，计算得到操作侧、传动侧两侧的凸度数值后，将原始数据进行随机化处理，之后描点填入带钢横向厚差质量分布图，得到质量判定结论的同时可以分析得到质量问题的来源。本发明提出的硅钢带钢成品的断面质量判定方法充分考虑了钢厂生产环节对带钢成品的检测流程及真实需求，和传统的数值比较方法具有本质的区别，不但可以评价产品的质量性能，同时可以追溯分析问题的来源，为带钢成品的断面质量评价和工艺改进决策提供了有效方法。
基于以上分析，带钢成品的断面质量判定方法需要考虑轧制过程后对成品问题原因追溯分析的实际需求，使得判定结果可信的同时还能反映轧制过程中的相关问题，为此，本发明所提出的断面质量判定需要考虑如下方面：
1)可以将大量的判定结果综合起来，得到一段阶段内产品的总体质量情况；
2)需要从分项判定结果中直观的追溯到不合格产品的问题环节；
3)判定使用的数据应将测量过程中的误差及随机性考虑在内。
本发明的技术方案是：一种硅钢断面厚差质量图形化区域分析方法，该方法具体包括以下步骤：
步骤1：在取样检测环节获得带钢样品横断面多点的厚度数据，并通过计算得出表征相关质量的数据，所述数据包括距离带钢传动侧边部15mm处凸度CD15和距离带钢操作侧边部15mm处凸度CO15；
步骤2：设定传动侧凸度目标值CA，随机两位小数区间R1，R2，其中，R1＝-0.99μm-0.99μm，R2＝-0.99μm-0μm；将实测传动侧凸度数据进行如下随机离散处理：
2.1若CD15>CA+1，则C’D15＝CD15+R1；
2.2若CD15<CA-1，则C’D15＝CD15+R1；
2.3若CA-1<CD15<CA+1，则C’D15＝CD15+R2；
式中，C’D15为随机化距离带钢传动侧边部15mm处凸度值；
步骤3：设定传动侧凸度目标值CB，随机两位小数区间R1，R2，其中R1＝-0.99μm-0.99μm，R2＝-0.99μm-0μm；将实测传动侧凸度数据进行如下随机离散处理：
3.1若CO15>CB+1，则C’O15＝CO15+R1；
3.2若CO15<CB-1，则C’O15＝CO15+R1；
3.3若CB-1<CO15<CB+1，则C’O15＝CO15+R2；
式中，C’O15为随机化距离带钢操作侧边部15mm处凸度值；
步骤4：将步骤2处理得到的C’D15作横坐标数据，将步骤3处理得到的C’O15作纵坐标数据，构成样本品质量的坐标，对坐标进行描点，将所述描点填入二维直角坐标系内，同时取x＝CA位置作垂直于X轴的辅助线，取y＝CB位置作垂直于Y轴的辅助线，两条辅助线将坐标系分成四个区域，即区域A、区域B、区域C和区域D，其中，由两条辅助线构成的闭合区域为合格区域，其余为区域A、区域B和区域D为不合格区域，分别统计各区域内描点数量占全部描点总数比例，由此得到用于分析硅钢带钢成品断面厚差的质量分布图；
步骤5：根据横向厚差质量分布图展现的信息，按照代表带钢成品质量的点坐落的位置，得到带钢成品断面横向厚差质量判定结果如下：
1)如果代表带钢成品质量的点坐落在区域A，则说明操作侧和传动侧两侧的凸度均超过了目标值，但不会产生较大楔形的情况，带钢成品质量判定结果：不合格，造成此类质量缺陷的原因主要为设备能力上的不足；
2)如果代表带钢成品质量的点坐落在区域B：则说明操作侧凸度低于目标值而传动侧凸度超过了目标值，导致传动侧偏薄，产生了较大的楔形，带钢成品质量判定结果：不合格，造成此类质量缺陷的原因主要为设备工作状态调试不佳；
3)如果代表带钢成品质量的点坐落在区域C，则说明操作侧和传动侧两侧的凸度均低于目标值，且不会产生较大楔形的情况，达到了产品规格的要求，带钢成品质量判定结果：合格；
4)如果代表带钢成品质量的点坐落在区域D，则说明操作侧凸度超过了目标值而传动侧凸度低于目标值，导致操作侧偏薄，产生了较大的楔形，带钢成品质量判定结果：不合格，造成此类质量缺陷的原因主要为设备工作状态调试不佳。
附图说明
图1硅钢带钢成品横向厚差质量分析图。
图2硅钢带钢成品横向厚差质量分析图(XG800WR图例)。
图3带钢成品断面的示意图。
图4硅钢带钢成品的断面厚差质量判定方法流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
以某钢铁企业冷轧厂生产牌号为XG800WR，厚度规格为0.5mm，宽度规格为1200mm的带钢成品为例，介绍本专利的具体实施方式。
步骤1：在取样检测环节通过千分尺测量获得带钢样品横断面多点的厚度数据，并通过计算得出相关质量的数据，所述数据包括距离带钢传动侧边部15mm处凸度CD15和距离带钢操作侧边部15mm处凸度CO15。如下表所示，其中，钢卷号为取样环节获取到带钢成品的编号，该批次共获取到76卷带钢断面信息；CD15、CO15为通过测量数据计算获得的距离带钢边缘15mm处的原始传动侧、操作侧凸度；RD、RO为由R1、R2得来的两组原始数据随机化所用的两位随机小数；C’D15、C’O15
为随机化处理后用作判定的原始传动侧、操作侧凸度数据。
步骤2：设定传动侧凸度目标值CA＝10μm，随机两位小数区间R1，R2，其中R1＝-0.99μm-0.99μm，R2＝-0.99μm-0μm；将实测传动侧凸度数据进行如下随机离散处理：
2.1若CD15>CA+1，则C’D15＝CD15+R1；
2.2若CD15<CA-1，则C’D15＝CD15+R1；
2.3若CA-1<CD15<CA+1，则C’D15＝CD15+R2；
式中，C’D15为随机化距离带钢传动侧边部15mm处凸度值；
步骤3：设定传动侧凸度目标值CB＝10μm，随机两位小数区间R1，R2，其中R1＝-0.99μm-0.99μm，R2＝-0.99μm-0μm；将实测传动侧凸度数据进行如下随机离散处理：
3.1若CO15>CB+1，则C’O15＝CO15+R1；
3.2若CO15<CB-1，则C’O15＝CO15+R1；
3.3若CB-1<CO15<CB+1，则C’O15＝CO15+R2；
式中，C’O15为随机化距离带钢操作侧边部15mm处凸度值；
步骤4：将步骤2处理得到的C’D15作横坐标数据，将步骤3处理得到的C’O15作纵坐标数据，构成样本品质量的坐标，对坐标进行描点，将所述描点填入二维直角坐标系内，同时取x＝CA位置作垂直于X轴的辅助线，取y＝CB位置作垂直于Y轴的辅助线，两条辅助线将坐标系分成四个区域，由两条辅助线构成的闭合区域为区域C，定义为合格区域；其余为区域A、区域B和区域D，均定义为不合格区域。分别统计各区域内描点数量占全部描点总数比例，由此得到用于分析硅钢带钢成品断面厚差的质量分布图，如图2；
步骤5：硅钢带钢成品横向厚差的质量分布图展现的信息，按照代表带钢成品质量的点坐落的位置，可以得到该批次带钢成品断面质量判定结果如下：
1)没有代表带钢成品质量的点坐落在区域A：说明参检的带钢成品没有出现因操作侧和传动侧两侧的凸度均超过了目标值而判废的情况，凸度控制情况较好；
2)代表带钢成品质量的点坐落在区域B、D的有14个样本，占检测总量的18.42％：说明该批次带钢产品的质量问题主要为楔形过大，造成的原因主要为设备工作状态调试不佳，需要分析各生产环节原因进行解决；
3)如果代表带钢成品质量的点坐落在区域C即合格区域的有62个样本，占检测总量的81.58％：说明样本操作侧和传动侧两侧的凸度均低于目标值，且不会产生较大楔形的情况，达到了产品规格的要求，使用四象限方法分析得到该批次带钢的合格率为81.58％。
Claims (1)
1.一种硅钢断面厚差质量图形化区域分析方法，其特征在于，该方法包含如下步骤：
步骤1：在取样检测环节获得带钢样品横断面多点的厚度数据，并通过计算得出表征相关质量的数据，所述数据包括距离带钢传动侧边部15mm处凸度CD15和距离带钢操作侧边部15mm处凸度CO15；
步骤2：设定传动侧凸度目标值CA，设定R1和R2分别为随机两位小数，其中，R1=-0.99μm-0.99μm，R2=-0.99μm-0μm；将实测传动侧凸度数据进行如下随机离散处理：
2.1若CD15>CA+1，则C’ D15=CD15 +R1；
2.2若CD15<CA-1，则C’ D15=CD15 +R1；
2.3若CA-1< CD15<CA+1，则C’ D15=CD15 +R2；
式中，CD15为随机化距离带钢传动侧边部15mm处凸度值；
步骤3：设定传动侧凸度目标值CB，设定R1和R2分别为随机两位小数，其中R1=-0.99μm-0.99μm，R2=-0.99μm-0μm；将实测传动侧凸度数据进行如下随机离散处理：
3.1若CO15>CB+1，则C’ O15=CO15+R1；
3.2若CO15<CB-1，则C’ O15=CO15+R1；
3.3若CB-1<CO15<CB+1，则C’ O15=CO15+R2；
式中，CO15为随机化距离带钢操作侧边部15mm处凸度值；
步骤4：将步骤2处理得到的C’ D15作横坐标数据，将步骤3处理得到的C’ O15作纵坐标数据，构成样本品质量的坐标，对坐标进行描点，将所述描点填入二维直角坐标系内，同时取x=CA位置作垂直于X轴的辅助线，取y=CB位置作垂直于Y轴的辅助线，两条辅助线将坐标系分成四个区域，即区域A、区域B、区域C和区域D，其中，由两条辅助线构成的闭合区域为合格区域，即区域C，其余的区域A、区域B和区域D为不合格区域，分别统计各区域内描点数量占全部描点总数比例，由此得到用于分析硅钢带钢成品断面厚差的质量分布图；
步骤5：根据横向厚差质量分布图展现的信息，按照代表带钢成品质量的点坐落的位置，得到带钢成品断面横向厚差质量判定结果如下：
如果代表带钢成品质量的点坐落在区域A：说明操作侧和传动侧两侧的凸度均超过了目标值，但不会产生较大楔形的情况，带钢成品质量判定结果：不合格，造成此类质量缺陷的原因主要为设备能力上的不足；
如果代表带钢成品质量的点坐落在区域B：说明操作侧凸度低于目标值而传动侧凸度超过了目标值，导致传动侧偏薄，产生了较大的楔形，带钢成品质量判定结果：不合格，造成此类质量缺陷的原因主要为设备工作状态调试不佳；
如果代表带钢成品质量的点坐落在区域C：说明操作侧和传动侧两侧的凸度均低于目标值，且不会产生较大楔形的情况，达到了产品规格的要求，带钢成品质量判定结果：合格；
如果代表带钢成品质量的点坐落在区域D：说明操作侧凸度超过了目标值而传动侧凸度低于目标值，导致操作侧偏薄，产生了较大的楔形，带钢成品质量判定结果：不合格，造成此类质量缺陷的原因主要为设备工作状态调试不佳。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Shao Jian Inventor after: Chen Bin Inventor after: Li Tianlun Inventor after: He Anrui Inventor after: Menchanghao Inventor after: Sun Wenquan Inventor before: Shao Jian Inventor before: Li Tianlun Inventor before: He Anrui Inventor before: Menchanghao Inventor before: Sun Wenquan |
|
| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20190618 |