CN205941386U - 一种板坯低倍质量等级自动评定系统 - Google Patents
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Abstract
一种板坯低倍质量等级自动评定系统，包括板坯输送装置、照相装置和评估过程控制系统；板坯输送装置包括输送小车、小车轨道和安装于小车轨道上的接触开关；照相装置包括相机托架和照相机，照相装置位于输送小车和接触开关之间的小车轨道上方；评估过程控制系统包括计算机、分别与计算机连接进行数据通讯的照相机数据采集卡、输送小车控制PLC、接触开关反馈PLC和照相机控制PLC；本实用新型能够完全取代人工，实现对板坯内部低倍质量等级的自动评级，从而避免人工干扰，提高板坯内部低倍质量等级的判定准确率，为后续的生产准备及工艺优化打下坚实基础，并能够大幅降低现场技术人员的劳动强度，在行业内有极大的推广使用价值。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种板坯低倍缺陷评级系统，尤其涉及一种板坯低倍质量等级自动评定系统。
背景技术
在诸多种板坯内部质量缺陷中，中心偏析和中心疏松是最为常见的两种缺陷。通常，这两种缺陷会导致终轧板材产品拉伸性能不合、低温冲击不合、断口分层等一系列问题，从而给产品的力学性能造成严重的影响。导致板坯中心产生偏析、疏松缺陷的主要原因是：板坯在二次冷却凝固过程中，由于喷水冷却不均，柱状晶生成不规则，产生了“搭桥”现象，上面的钢水不能流下来补充下面钢水的凝固收缩，使桥下面钢水凝固后有明显的缩孔和疏松；同时桥下面钢水的凝固收缩力把周围树枝晶间的富集S、P的液体吸入，使中心偏析明显增加。
为避免中心偏析、疏松缺陷较为严重的板坯流入轧钢工序，通常连铸现场会对相关浇次的板坯内部进行低倍检验，根据检验结果及时调整连铸工艺参数；国家低倍检验标准为1997年颁发的YB/T 4003-1997《连铸钢板坯低倍质量缺陷评级图》，但随着国内各钢铁企业连铸技术水平的提升以及高端产品开发的需求，现有的YB/T 4003-1997标准已不能满足各企业产品开发的需要，目前各企业根据自身炼钢生产线的不同推出了更加严格的低倍质量评级标准，虽然评级标准不同，但常用的低倍检验方法基本一致，主要包括：
（1）任意抽取当前浇次第二炉钢水浇铸出的一块板坯；
（2）垂直于拉坯方向用火焰切割枪从所选取的板坯上切下一部分通宽板坯，并将所切割下的板坯静置在空气中进行冷却；
（3）待所切割下板坯的温度降至室温时，将该板坯放置在铣床上，对该板坯的火切表面进行机械加工处理，即将火切表面皮下至少20mm深度的金属全部铣掉，确保加工表面的粗糙度达到0.4；
（4）用1:5的过硫酸铵溶液对加工完毕的表面进行腐蚀；
（5）当板坯表面的中心区域出现一条较为明显的黑色或灰色的偏析痕迹时，用照相机对该偏析痕迹进行拍照；
（6）在完成上述的一系列操作后，现场技术人员会对照片上的偏析痕迹进行分析，根据自身的低倍质量评级标准得出该板坯的偏析、疏松等级，进而判断出同一浇次的板坯内部质量能否满足后续轧制产品的要求，并决定是否需要对连铸工艺参数进行调整。
（7）板坯内部的偏析程度分为三类：A类、B类、C类，其板坯内部偏析缺陷的严重程度从轻到重依次是：C类＜B类＜A类；板坯内部的疏松程度分为6个级别：0.5级、1.0级、1.5级、2.0级、2.5级、3.0级，其板坯内部疏松缺陷的严重程度从轻到重依次是：0.5级＜1.0级＜1.5级＜2.0级＜2.5级＜3.0级。通常，偏析和疏松缺陷是同时进行评级的。其判断原则是：当偏析痕迹的颜色越浅，偏析痕迹越细，偏析痕迹越呈点状存在且越稀疏，则板坯内部的偏析、疏松缺陷就越轻微；当偏析痕迹的颜色越深，偏析痕迹越粗，偏析痕迹越呈越呈线状存在，则板坯内部的偏析、疏松缺陷就越严重。但是上述的判断工作都是现场技术人员通过肉眼观察来完成的。
上述板坯偏析、疏松等级的传统判断方法是依靠现场技术人员的长期工作经验，通过肉眼观察照片上偏析痕迹不同位置斑点的形状、颜色以及面积大小等诸多特征信息来得到判定结果；这种方法受评定者的主观因素影响较大，评定结果因不同的评定者而存在较大的差异，其精确率只能达到70%左右；为解决上述问题，现场的处理方法主要是加强技术培训，提高现场人员的技术水平，并尽量固定较少的人去完成板坯低倍等级的判定工作；但这种处理方法存在着以下缺点：（1）由于上述的评定方法主要来自于现场技术人员的工作经验，因此在传授方面存在较大的困难；（2）会增大专门负责板坯低倍评级技术人员的工作强度，间接影响板坯低倍评级的准确率，进而影响后续的连铸生产。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种板坯低倍质量等级自动评定系统，该系统可以取代人工，实现对板坯内部低倍质量等级的自动评级，从而避免人工干扰，解决背景技术缺陷。
解决上述技术问题的技术方案是：
一种板坯低倍质量等级自动评定系统，包括板坯输送装置、照相装置和评估过程控制系统；
所述的板坯输送装置包括输送小车、小车轨道和安装于小车轨道上的接触开关；
所述照相装置包括相机托架和照相机，照相装置位于输送小车和接触开关之间的小车轨道上方；
所述的评估过程控制系统包括计算机、分别与计算机连接进行数据通讯的照相机数据采集卡、输送小车控制PLC、接触开关反馈PLC和照相机控制PLC；其中，照相机分别与照相机数据采集卡和照相机控制PLC相连，输送小车控制PLC与输送小车相连，接触开关反馈PLC与接触开关相连。
上述的一种板坯低倍质量等级自动评定系统，所述照相装置还包括安装于相机托架上的2台步进电机和安装于步进电机轴上的传送带，照相机安装于传送带上；当板坯输送小车与接触开关接触时，板坯位于照相装置下方，照相机镜头中心点在板坯上表面的投影位于板坯宽度中心线上；
所述评估过程控制系统还包括与计算机连接进行数据通讯的步进电机控制PLC，步进电机控制PLC同时与步进电机连接。
利用本实用新型进行板坯内部低倍质量等级自动评定的方法包括如下步骤：
步骤1：通过输送小车控制PLC控制输送小车，将表面已铣好的板坯沿小车轨道向照相装置方向移动；
步骤2：当输送小车触碰到接触开关后，输送小车停止，此时，照相机镜头中心点在板坯上表面的投影位于板坯宽度中心线上；计算机通过照相机控制PLC自动启动照相机；
步骤3：照相机通过照相机数据采集卡实时将板坯上表面的图像传送到计算机；
步骤4：通过步进电机控制PLC启动两台步进电机，使步进电机上的传送带开始移动，带动照相机沿板坯长度方向移动，对板坯上表面不同位置进行拍照；通过照相机数据采集卡将照片传送回计算机；
步骤5：计算机根据内置程序，自动对所拍摄的图像进行分析后，得出板坯低倍质量等级；具体包括以下步骤：
（1）、计算机通过内置程序，自动对照片上板坯宽度中心线两侧10mm范围内的像素点进行保留，删除其它像素点，在消除照片上干扰因素的基础上，降低后续计算机的运算量，缩短相关分析时间；
（2）、计算机自动得出所保留像素点的灰度值，然后对相关灰度值进行均方化处理，消除外界光线对照片拍摄质量的影响；
（3）、计算机对所保留的所有像素点的灰度值进行归一化处理，使所有像素点的相对灰度值保持在0～1.0范围内；
（4）、计算机对保留的所有像素点的相对灰度值进行求和处理，得到像素点灰度值总和；然后通过该值对板坯低倍质量等级进行评定，即：
当0.01a＜≤12a时，计算机将板坯低倍质量等级评定为C类0.5；
当12a＜≤17a时，计算机将板坯低倍质量等级评定为C类1.0；
当17a＜≤25a时，计算机将板坯低倍质量等级评定为C类1.5；
当25a＜≤36a时，计算机将板坯低倍质量等级评定为C类2.0；
当36a＜≤53a时，计算机将板坯低倍质量等级评定为C类2.5；
当53a＜≤78a时，计算机将板坯低倍质量等级评定为C类3.0；
当78a＜≤116a时，计算机将板坯低倍质量等级评定为B类0.5；
当116a＜≤173a时，计算机将板坯低倍质量等级评定为B类1.0；
当173a＜≤258a时，计算机将板坯低倍质量等级评定为B类1.5；
当258a＜≤386a时，计算机将板坯低倍质量等级评定为B类2.0；
当386a＜≤579a时，计算机将板坯低倍质量等级评定为B类2.5；
当579a＜≤867a时，计算机将板坯低倍质量等级评定为B类3.0；
当867a＜≤1299a时，计算机将板坯低倍质量等级评定为A类0.5；
当1299a＜≤1948a时，计算机将板坯低倍质量等级评定为A类1.0；
当1948a＜≤2921a时，计算机将板坯低倍质量等级评定为A类1.5；
当2921＜≤4381a时，计算机将板坯低倍质量等级评定为A类2.0；
当4381a＜≤6570a时，计算机将板坯低倍质量等级评定为A类2.5；
当6570a＜≤9855a时，计算机将板坯低倍质量等级评定为A类3.0。
式中，a为评定相关系数，。
步骤6：计算机从所拍摄的若干张照片中，自动挑选出所判定的最低的一个等级作为整个板坯的低倍质量等级。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型能够完全取代人工，实现对板坯内部低倍质量等级的自动评级，从而避免人工干扰，提高了板坯内部低倍质量等级的判定准确率，进而为后续的生产准备及工艺优化，提升终轧产品质量打下了坚实的基础，并能够大幅降低现场技术人员的劳动强度；本实用新型对于提高板坯内部质量，确保终轧产品质量起到至关重要的作用，具有显著的经济效益，在行业内有极大的推广使用价值。
附图说明
图1为板坯输送装置和照相装置位置及结构示意图；
图2为过程控制系统示意图；
图中标记为：输送小车1、板坯2、相机托架3、步进电机4、传送带5、照相机6、接触开关7、小车轨道8、计算机9、照相机数据采集卡10、输送小车控制PLC 11、接触开关反馈PLC12、步进电机控制PLC 13、照相机控制PLC 14。
具体实施方式
图1和图2显示，本实用新型一种板坯低倍质量等级自动评定系统，包括板坯输送装置、照相装置和评估过程控制系统；板坯输送装置包括输送小车1、小车轨道8和接触开关7，小车轨道8安装在地面上，输送小车1可沿小车轨道8行走，接触开关7安装在小车轨道8上；照相装置位于输送小车1和接触开关7之间的小车轨道8的上方，包括相机托架3、2台步进电机4、传送带5和照相机6，2台步进电机4安装在相机托架3上，传送带5安装在2台步进电机4的电机轴上由电机驱动，照相机6安装在传送带5上，当输送小车1与接触开关7接触时，板坯2位于照相装置下方，照相机6的镜头中心点在板坯2上表面的投影位于板坯2宽度的中心线上，确保相机拍摄照片的清晰度；评估过程控制系统包括计算机9、分别与计算机9连接进行数据通讯的照相机数据采集卡10、输送小车控制PLC 11、接触开关反馈PLC 12、步进电机控制PLC 13和照相机控制PLC 14，其中，照相机6分别与照相机数据采集卡10和照相机控制PLC14相连，计算机9通过照相机控制PLC14控制照相机6进行照片的拍摄，照相机6将拍摄的照片通过照相机数据采集卡10传送给计算机9；输送小车控制PLC 11与输送小车1相连，计算机9通过输送小车控制PLC 11控制输送小车1的启停；接触开关反馈PLC 12与接触开关7相连，当输送小车1与接触开关7触碰时，接触开关7将信号通过接触开关反馈PLC 12传给计算机9，计算机9通过接触开关反馈PLC 12控制输送小车1停止运行；步进电机控制PLC 13与步进电机4相连，计算机9通过步进电机控制PLC 13控制步进电机4的启停。
利用本实用新型进行板坯低倍质量等级自动评定的方法包含以下步骤：
步骤1：首先将表面已铣好的板坯2放置在输送小车1上，然后控制计算机9通过输送小车控制PLC 11向输送小车1发出启动信号，使输送小车1向照相装置方向移动；
步骤2：当输送小车1触碰到接触开关7后，接触开关7会通过接触开关反馈PLC 12向计算机9发出信号，计算机9接收到信号后向输送小车控制PLC 11发出停止信号，输送小车1停止运行；此时，照相机6的镜头中心点在板坯2上表面的投影位于板坯2宽度中心线上；计算机9通过照相机控制PLC14自动启动照相机6；
步骤3：照相机6通过照相机数据采集卡10实时将板坯2表面的图像传送到计算机9，现场技术人员根据图像的质量，通过计算机9向照相机控制PLC 14发出信号，实时调整照相机6的镜头焦距，使照片保持清晰；
步骤4：利用计算机9向步进电机控制PLC 13发出信号，启动两台步进电机4，使步进电机4上的传送带5开始移动，并带动照相机6沿板坯2长度方向移动；现场技术人员不断从计算机9上观测照相机6所拍摄的板坯表面；当移动到所要拍摄照片的位置后，技术人员利用计算机9向步进电机控制PLC 13发出信号，停止运行2台步进电机4，从而使照相机6稳定在板坯2的上方，然后通过计算机9向照相机控制PLC 14发送信号，控制照相机6拍摄下板坯2该表面位置的照片，再通过照相机数据采集卡10，将其传送回计算机9；如此重复，对板坯2表面不同位置进行拍照，并实时传送回计算机；
步骤5：计算机9根据内置程序，自动对所拍摄的照片进行分析后，得出板坯低倍质量等级，具体方法是：
（1）、计算机9通过内置程序，自动对照片上板坯宽度中心线两侧10mm范围内平均分布的300×40个像素点进行保留，删除照片上的其他像素点，从而在消除照片上干扰因素的基础上，降低后续计算机的运算量，缩短相关分析时间；
（2）、 计算机9自动得出所保留像素点的灰度值，然后对相关灰度值进行均方化处理，消除外界光线对照片拍摄质量的影响；
（3）、计算机9对所保留的所有像素点的灰度值进行归一化处理，使所有像素点的相对灰度值保持在0～1.0范围内；
（4）、计算机9对保留的所有像素点的相对灰度值进行求和处理，得到像素点灰度值总和。然后通过该值对板坯2的低倍质量等级进行评定，即：
当0.01a＜≤12a时，计算机将板坯低倍质量等级评定为C类0.5；
当12a＜≤17a时，计算机将板坯低倍质量等级评定为C类1.0；
当17a＜≤25a时，计算机将板坯低倍质量等级评定为C类1.5；
当25a＜≤36a时，计算机将板坯低倍质量等级评定为C类2.0；
当36a＜≤53a时，计算机将板坯低倍质量等级评定为C类2.5；
当53a＜≤78a时，计算机将板坯低倍质量等级评定为C类3.0；
当78a＜≤116a时，计算机将板坯低倍质量等级评定为B类0.5；
当116a＜≤173a时，计算机将板坯低倍质量等级评定为B类1.0；
当173a＜≤258a时，计算机将板坯低倍质量等级评定为B类1.5；
当258a＜≤386a时，计算机将板坯低倍质量等级评定为B类2.0；
当386a＜≤579a时，计算机将板坯低倍质量等级评定为B类2.5；
当579a＜≤867a时，计算机将板坯低倍质量等级评定为B类3.0；
当867a＜≤1299a时，计算机将板坯低倍质量等级评定为A类0.5；
当1299a＜≤1948a时，计算机将板坯低倍质量等级评定为A类1.0；
当1948a＜≤2921a时，计算机将板坯低倍质量等级评定为A类1.5；
当2921＜≤4381a时，计算机将板坯低倍质量等级评定为A类2.0；
当4381a＜≤6570a时，计算机将板坯低倍质量等级评定为A类2.5；
当6570a＜≤9855a时，计算机将板坯低倍质量等级评定为A类3.0。
式中，a为评定相关系数，；
步骤6：计算机9从之前所拍摄的若干张照片中，自动挑选出所判定的最低的一个等级作为整个板坯2的低倍质量等级，以此来指导连铸工艺参数的调整。
Claims (2)
1.一种板坯低倍质量等级自动评定系统，其特征在于：它包括板坯输送装置、照相装置和评估过程控制系统；
所述的板坯输送装置包括输送小车（1）、小车轨道（8）和安装于小车轨道（8）上的接触开关（7）；
所述照相装置包括相机托架（3）和照相机（6），照相装置位于输送小车（1）和接触开关（7）之间的小车轨道（8）的上方；
所述的评估过程控制系统包括计算机（9）、分别与计算机（9）连接进行数据通讯的照相机数据采集卡（10）、输送小车控制PLC（11）、接触开关反馈PLC（12）和照相机控制PLC（14）；其中，照相机（6）分别与照相机数据采集卡（10）和照相机控制PLC（14）相连，输送小车控制PLC（11）与输送小车（1）相连，接触开关反馈PLC（12）与接触开关（7）相连。
2.如权利要求1所述的一种板坯低倍质量等级自动评定系统，其特征在于：所述照相装置还包括安装于相机托架（3）上的2台步进电机（4）和安装于步进电机轴上的传送带（5），照相机（6）安装于传送带（5）上；当输送小车（1）与接触开关（7）接触时，板坯（2）位于照相装置下方，照相机（6）的镜头中心点在板坯（2）上表面的投影位于板坯（2）宽度中心线上；
所述评估过程控制系统还包括与计算机（9）连接进行数据通讯的步进电机控制PLC（13），步进电机控制PLC（13）同时与步进电机（4）连接。
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| CN114113106A (zh) * | 2021-11-12 | 2022-03-01 | 中冶赛迪技术研究中心有限公司 | 一种对连铸坯低倍结构质量进行自动评级的方法及系统 |
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