一种酸洗卷热轧过程厚度判定系统及判定方法与流程

[0001]
本发明属于热轧技术领域，更具体地说，涉及一种酸洗卷热轧过程厚度判定系统及判定方法。


背景技术：

[0002]
随着技术的进步以及钢卷以热带冷技术的发展，对钢卷的表面质量要求相对较高，同时，对于一些加工性能要求相对较低的部分家电板、汽车板产品，用户大多采用相对便宜的薄规格酸洗钢卷产品来替代昂贵的冷轧退火或者镀锌产品。但采用以热带冷技术加工的产品，其规格同样需要达到与同冷轧产品相接近的精度要求。对于薄规格酸洗钢卷产品，其宽度精度可通过在酸洗机组切边来实现高精度的要求，而厚度精度的控制仍依赖于热轧的控制水平，酸洗工序基本对钢卷的厚度精度无调节能力
[0003]
目前，多数钢厂对酸洗钢卷产品的厚度判定主要存在以下问题：(1)在酸洗成品工序判定，厚度异常发现较晚，造成工序成本增加且不利于订单兑现；(2)在热轧工序判定，只能使用固定的公差范围，未能够结合订单的特殊公差需求，也未考虑酸洗工序前是否需要平整或拉矫对钢卷厚度的影响，无法实现差异化判钢；(3)热轧工序只能采取极值封堵再人工确认曲线的手段，判定准确度低，效率低，易出现错判及漏判。因此，如何实现酸洗产品在热轧工序时的厚度自动判定是一个有意义的命题。
[0004]
经检索，中国专利申请号为：201710524539.0，申请日为：2017年10月23日，发明创造名称为：一种热轧带钢厚度质量精准判定方法。该申请案的方法主要包括如下步骤：步骤1：从精轧出口的厚度检测仪表获得带钢全长每个点厚度实测值；步骤2：计算等级判定的布尔值b；步骤3：计算等级判定的布尔值b
head
；步骤4：计算等级判定的布尔值b
dead
；步骤5：综合等级判定的布尔值b、b
head
、b
dead
的取值情况，得到热轧带钢厚度质量判定结果。该申请案在一定程度上可以用于对热轧带钢厚度进行质量判定，从而为企业的质量提升及预警提供帮助。但是，采用该申请案的技术方案进行判钢时，存在以下几个缺陷：1.判定公差未考虑成品工序过程对厚度的影响及客户的公差要求2.曲线处理时未考虑后道工序需要切除的长度以及仪表异常测量时的影响，易造成成本浪费3.不具备缺陷位置信息显示功能，不能为钢卷的自动处置功能的开发奠定基础。


技术实现要素：

[0005]
1.要解决的问题
[0006]
本发明的目的在于克服采用现有技术对热轧钢卷厚度精度进行判定存在的厚度异常发现较晚，易造成成本浪费，或评价公差较为单一，无法实现差异化自动判定，或判定精度较低，操作效率低的不足，提供了一种酸洗卷热轧过程厚度判定系统及判定方法。采用本发明的技术方案能够有效解决上述问题，实现对不同精度要求产品的厚度分别判定，其判定精度较高，且差异化的评价方式更能契合实际生产以及判定的需求。
[0007]
2.技术方案
[0008]
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
[0009]
本发明的一种酸洗卷热轧过程厚度判定系统，包括热轧一级系统、厚度检测装置、编码器、数采系统和qms管理应用平台，所述厚度检测装置布置于轧线精轧区域出口，且厚度检测装置及编码器均与热轧一级系统相连；所述数采系统与热轧一级系统、qms管理应用平台相连。
[0010]
更进一步的，所述热轧一级系统的控制系统采用plc控制系统，所述厚度检测装置采用单点测厚仪。
[0011]
更进一步的，数采系统包括数采机和数采服务器，数采机的输入端与热轧一级系统相连，数采机的输出端连接数采服务器；所述数采服务器与qms管理应用平台双方通过tcp/ip通讯方式建立通讯。
[0012]
一种酸洗卷热轧过程厚度判定方法，包括如下步骤：
[0013]
步骤一：将产品的订单信息导入qms管理应用平台服务器内；
[0014]
步骤二：采集待测钢卷的厚度曲线数据及其长度位置数据，并将厚度曲线、长度位置数据通过数采机传输至qms管理应用平台；
[0015]
步骤三：qms管理应用平台服务器根据步骤二中待测钢卷的订单信息配置厚度曲线评价公差；
[0016]
步骤四：结合步骤三中配置的评价公差在qms管理应用平台中调用归集函数，制定质量因子q用于对厚度曲线进行判定，当质量因子q赋值为“1”时，则钢卷的厚度合格，当质量因子q赋值为“0”时，则钢卷的厚度不合格。
[0017]
更进一步的，步骤四中，对厚度曲线进行判定的具体过程如下：
[0018]
s1：设厚度曲线是一个单变量的函数y＝f(x)，x∈(a,b)，其中，y为因变量，x为钢卷长度坐标值，a为整个钢卷的起始点位置坐标值，b为整个钢卷判定的结束点位置坐标值；
[0019]
s2：钢卷的头尾切除长度分别为t1、t2，其中t1和t2为常数，不同产品根据其订单信息从qms管理应用平台服务器中查询获得；
[0020]
s3：切除头尾后的新的函数为y1＝f(x)，x∈(a+t1,b-t2)；
[0021]
s4：设厚度曲线的上下限判定评价公差为常数函数y＝c1，y＝c2，其中，c1、c2根据其订单信息从qms管理应用平台服务器中查询得到；
[0022]
s5：若y1∈[c1，c2]，则令y2＝0；否则y2＝max(|y1-c1|，|y1-c2|)，得出新的分段函数y2＝g(x)，x∈(a+t1,b-t2)，并将函数y2中值不为“0”的区域标记为超差区域，并由qms管理应用平台输出其对应x值的区间范围，即输出钢卷厚度异常的位置信息；
[0023]
s6：若钢卷的厚度曲线中不存在超差区域，则其质量因子q为“1”；若钢卷的厚度存在超差区域，则对超差区域对应的钢卷长度进行计算，当同一钢卷对应的所有超差区域的长度均在5米以内时，则其质量因子q为“1”，否则为“0”。
[0024]
更进一步的，评价公差上下限的计算公式如下：
[0025]
c1＝(酸洗订单厚度规格下限/(1-酸洗平整延伸率设定值)+酸洗订单名义厚度^0.3*0.033)/(1-酸洗拉矫延伸率设定值)+0.03；
[0026]
c2＝(酸洗订单厚度规格上限/(1-酸洗平整延伸率设定值)+酸洗订单名义厚度^0.3*0.033)/(1-酸洗拉矫延伸率设定值)；
[0027]
其中，酸洗订单厚度规格上限、酸洗订单厚度规格下限、酸洗订单名义厚度、酸洗
平整延伸率设定值和酸洗拉矫延伸率设定值均为产品订单信息，直接从qms管理应用平台服务器中调取即可。
[0028]
更进一步的，步骤四中，钢卷热轧完以后，热卷产出事件点通讯给qms管理应用平台，同时触发qms管理应用平台向数采系统请求厚度曲线，qms管理应用平台收到数采系统的厚度曲线后，在qms管理应用平台显示并进行判定处理。
[0029]
更进一步的，步骤二中，在轧制现场设置厚度检测装置采集热轧后的钢卷厚度数据，并设置编码器追踪钢卷长度位置，其中，厚度检测装置及编码器均与plc控制系统相连，plc控制系统与数采系统相连，将采集的数据传输给plc控制系统进行处理后由数采系统进行采集和传输。
[0030]
更进一步的，步骤二中，在数采机服务器数据库中建立相应的数据表，并通过数据同步的形式采集现场测得的热轧厚度数据及长度位置数据；然后根据热卷产出事件点将采集的数据归档至qms管理应用平台中心数据库的数据表中，待qms管理应用平台的调用。
[0031]
3.有益效果
[0032]
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
[0033]
(1)本发明的一种酸洗卷热轧过程厚度判定系统，包括热轧一级系统、厚度检测装置、编码器、数采系统和qms管理应用平台，通过采用厚度检测装置检测并获取钢卷热轧处理后的厚度曲线数据，同时编码器获取钢卷长度信息数据，传输至热轧一级系统进行处理，最后由数采系统传输至qms管理应用平台进行判定，能够有效减少人力投入，提高检测效率。
[0034]
(2)本发明的一种酸洗卷热轧过程厚度判定方法，通过在qms管理应用平台导入相关订单信息，根据热卷产出事件信息在qms管理应用平台服务器内针对不同钢卷产品的选择进行差异化配置评价公差，并将现场采集到的钢卷厚度数据传输至qms管理应用平台进行分析处理，通过开发归集函数和质量因子自动判断待测钢卷热轧后的厚度是否合格，从而一方面能够及时发现厚度异常的钢卷，避免其直接进入酸洗工序进行处理，进而大幅减少生产成本浪费；另一方面，减少人工查询工作，提升工作效率及判断准确性。
[0035]
(3)本发明的一种酸洗卷热轧过程厚度判定方法，通过在qms管理应用平台开发归集函数实现对热轧后钢卷的厚度曲线进行处理，能够快速准确地找到厚度曲线中不满足评价公差要求的缺陷点位置，实现了对钢卷厚度质量的快速判定，有效提高过程判钢的效率。此外，本发明的方法中对于厚度曲线的处理方式可由工艺技术人员根据实际生产需要拟定规则实现，规则透明化且便于调整，能够进一步提高过程判钢的精确度，从而可以较大程度上避免错判或漏判，有利于保证钢卷的质量。
[0036]
(4)本发明的一种酸洗卷热轧过程厚度判定方法，qms管理应用平台服务器可实现产品公差要求的差异化配置，差异化的评价方式更能契合实际生产以及判定的需求。同时，销售人员下发订单时将产品的类别、规格、用途等作为订单的属性下发至qms管理应用平台服务器，评价公差在跑订单时生成为订单的属性，方便下次对同类型钢种判定时系统可以直接调用相关数据。
[0037]
(5)本发明的一种酸洗卷热轧过程厚度判定方法，通过采用公式c1＝(酸洗订单厚度规格下限/(1-酸洗平整延伸率设定值)+酸洗订单名义厚度^0.3*0.033)/(1-酸洗拉矫延伸率设定值)+0.03和c2＝(酸洗订单厚度规格上限/(1-酸洗平整延伸率设定值)+酸洗订单
名义厚度^0.3*0.033)/(1-酸洗拉矫延伸率设定值)对评价公差具体数值进行了进一步优化，从而有效提高了评价公差制定的精确度，进而保障了整个判定过程的准确性。
[0038]
(6)本发明的一种酸洗卷热轧过程厚度判定方法，考虑到厚度检测装置受到水汽影响带来的测量曲线的异常干扰，通过对归集函数进行进一步优化，在现有基础上开发制定新的函数，相较于现有采用人工逐卷确认的方式实现查找而言，进一步提高了查找效率及在热轧时对钢卷厚度判定的精确度，保证了生产效率和酸洗产品质量。同时，本发明采用了qms管理应用平台与数采机建立通讯，双方通过tcp/ip方式进行请求应答模式的数据传输，能够实时将现场钢卷采集得到的厚度曲线传输至qms管理应用平台中进行分类处理，针对不同的钢种选择进行差异化配制评价公差，进行自动判钢时，操作简便，用时较短即可完成整个钢卷的判定过程。
具体实施方式
[0039]
本发明的一种酸洗卷热轧过程厚度判定系统，包括热轧一级系统、厚度检测装置、编码器、数采系统和qms管理应用平台，所述厚度检测装置采用单点测厚仪布置于轧线精轧区域出口，用于检测热轧后钢卷的厚度，且其与热轧一级系统相连。所述编码器用于追踪并采集钢卷长度位置信息，其也与热轧一级系统相连。所述热轧一级系统的控制系统采用plc控制系统，将钢卷长度位置信息与热轧后钢卷的厚度数据相匹配，生成厚度曲线；数采系统包括数采机和数采服务器，数采机的输入端与热轧一级系统相连，数采机的输出端连接数采服务器；所述数采服务器与qms管理应用平台双方通过tcp/ip通讯方式建立通讯。
[0040]
客户对于酸洗产品的要求除了钢卷的宽度精度以外，还有其厚度精度的要求，宽度精度可通过在酸洗机组进行切边来实现高精度的要求，而厚度精度的控制仍依赖于热轧的控制水平，酸洗基本无厚度调节能力。而现有对于酸洗产品的厚度判定均在酸洗工序完成后，这就容易造成厚度不满足订单公差要求的热卷在酸洗结束后才会被改判，从而造成成本浪费，且也不利于订单兑现。因而对于厚度不合格的钢卷，若是能在热轧完以后还未进入酸洗工序之前，就及时判定出厚度不合格的区域，然后进行切除，就可以大幅度避免不合格的钢卷流入酸洗工序，从而避免损失。
[0041]
同时，现有技术中对钢卷的厚度进行判定时，往往还存在评价公差较为单一，无法区分产品并采用不同的公差进行评价的问题，只能通过采取极值封堵再人工逐卷的方式进行确认、判定，判定准确性差，操作效率低，且容易出现错判及漏判，本发明提供一种酸洗卷热轧过程厚度判定方法，能够快速、有效、精确地对不同需求的产品的厚度进行判定，其主要步骤如下：
[0042]
步骤一、产品订单信息导入
[0043]
将产品的订单信息导入qms管理应用平台服务器内，其中，所述产品的订单信息包括产品大类、产品牌号、产品用途、产品规格等。
[0044]
步骤二、数据采集及处理
[0045]
一级数据采集：现场通过厚度检测装置检测热轧完成后的钢卷厚度曲线，并通过编码器跟踪待测钢卷长度位置。其中，厚度检测装置及编码器均与plc控制系统相连，plc控制系统与数采机相连，将采集的数据传输给plc控制系统进行处理。
[0046]
数据归档：将厚度曲线数据根据热卷产出事件点进行归档，归档至qms管理应用平
台的中心数据库的数据表中，以便qms管理应用平台随时调用。
[0047]
数采机与qms管理应用平台建立通讯：qms管理应用平台与数采机服务器双方通过tcp/ip方式进行请求应答模式的数据传输，即qms管理应用平台收到热卷产出事件后，根据热卷的实际产线向数采机请求厚度曲线数据，数采机收到请求后返回厚度曲线数据。
[0048]
步骤三、评价公差的制定
[0049]
qms管理应用平台服务器根据待测钢卷产品的订单信息等配置相应的厚度曲线评价公差的上下限值c2、c1。
[0050]
需要说明的是，传统的对热轧后的钢卷厚度进行判定的过程中往往无法做到对评价公差进行细致区分，一方面受制于订单属性无法传递至现场判定的mes系统，另一方面受制于前后工序的信息无法传递。这就导致了热轧工序的厚度判定公差标准的制定过程极其粗暴，通常以固定值作为评价公差的上下限，未能够结合订单的特殊公差需求，也未考虑酸洗工序是否平整、是否拉矫对厚度的影响，无法实现差异化判钢。本发明一方面通过结合实际生产情况，对评价公差上下限进行优化设计，从而有效提高了评价公差制定的精确度；另一方面，通过qms管理应用平台的应用，实现对产品评价公差的差异化配置，即根据区别产品的去向进行规格公差范围的配置，从而保障了整个判钢过程的准确性。同时，销售人员下发订单时能够将产品的类别、规格、用途等作为订单的属性下发至qms管理应用平台服务器，所制定的评价公差在跑订单时生成为订单的属性，方便下次对同类型钢种判定时系统可以直接调用相关数据。
[0051]
本发明对c1、c2的设计考虑了诸多因素，包括产品牌号、产品用途、产品规格等，并结合订单要求的酸洗工序平整及拉矫延伸率，对其的设计进行进一步优化设计，计算得出不同牌号酸洗产品相应的热轧工序的厚度评价公差。具体的，c1、c2的计算方法如下：
[0052]
c1＝(酸洗订单厚度规格下限/(1-酸洗平整延伸率设定值)+酸洗订单名义厚度^0.3*0.033)/(1-酸洗拉矫延伸率设定值)+0.03；
[0053]
c2＝(酸洗订单厚度规格上限/(1-酸洗平整延伸率设定值)+酸洗订单名义厚度^0.3*0.033)/(1-酸洗拉矫延伸率设定值)；
[0054]
其中，酸洗订单厚度规格上限、酸洗订单厚度规格下限、酸洗订单名义厚度、酸洗平整延伸率设定值和酸洗拉矫延伸率设定值均为产品订单信息，直接从qms管理应用平台服务器中调取即可。
[0055]
步骤四、结合评价公差对厚度曲线进行自动判定
[0056]
在qms管理应用平台开发归集函数，制定质量因子，qms管理应用平台收到厚度曲线后以质量因子的形式来评价厚度命中情况并进行判定。
[0057]
具体的，归集函数是对厚度曲线处理的一种函数，对热轧完的钢卷厚度进行判定时，因考虑到成品机组的切除能力，需去除头尾可切除长度，采用归集函数对厚度曲线进行判定的具体过程如下：
[0058]
s1：设厚度曲线是一个单变量的函数y＝f(x)，x∈(a,b)，其中，y为因变量，x为钢卷长度位置坐标，a为整个钢卷判定的起始点位置坐标，b为整个钢卷判定的结束点位置坐标；
[0059]
s2：钢卷的头尾切除长度分别为t1、t2，其中t1和t2为常数，不同产品根据其订单信息从qms管理应用平台服务器中查询获得。此外，t1、t2的长度确定需要考虑产品的用途
和流向，如直接外发给客户使用的产品往往对头尾3米的性能不作要求，t1、t2则可直接赋值为3米；如果是给下游工序使用，考虑下游工序在钢卷上线前对带钢头尾的切出量(不同品种及规格存在差异)，设定不同的t1、t2的值(t1及t2的值可结合具体生产中需要切除的量进行切除即可)。
[0060]
s3：切除头尾后的新的函数为y1＝f(x)，x∈(a+t1,b-t2)；
[0061]
s4：设厚度曲线的上下限判定评价公差为常数函数y＝c1，y＝c2，其中，c1、c2根据其订单信息从qms管理应用平台服务器中查询得到；
[0062]
s5：若y1∈[c1，c2]，则令y2＝0；否则y2＝max(|y1-c1|，|y1-c2|)，得出新的分段函数y2＝g(x)，x∈(a+t1,b-t2)，并对该函数y2中值不为“0”的区域标记为超差区域，并由qms管理应用平台输出其对应x值的区间范围，即输出钢卷厚度异常的位置信息。函数y2的设定是为了对曲线中不满足判定公差的点进行标记和区分，方便实现整个曲线的判定和缺陷位置信息的输出。
[0063]
s6：若钢卷的厚度曲线中不存在超差区域，则其质量因子q为“1”；若钢卷的厚度曲线存在超差区域，则对超差区域对应的钢卷长度进行计算，当同一钢卷对应的所有超差区域的长度均在5米以内时，则其质量因子q为“1”，否则为“0”。
[0064]
需要说明的是，由于厚度检测装置在实际检测时常常受到水汽干扰，从而造成曲线测量异常的情况。申请人通过对生产时大量的实验数据总结发现，水汽干扰通常会导致所测得的厚度曲线会在几米左右内产生突变，与正常的厚度超差区域相比存在明显差异，因此，申请人确定连续5米以内均超出评价公差的点可以认为是水汽干扰造成的。故对y2函数中超差区域点的起始点和结束点进行遍历时，并赋值起始点坐标为c、结束点坐标为d，超差区域对应的钢卷长度即为d-c，当d-c≤5，说明厚度检测装置受到水汽干扰，仍认为此段超差区域的钢卷厚度合格。当同一钢卷对应的所有超差区域的长度均在5米以内时，则赋值质量因子q为“1”，否则为“0”。此时，质量因子q可以认为是一个计算输出的变量，对钢卷的厚度曲线进行判定，这个变量用于判断钢卷的整个厚度曲线是否合格。当对整个钢卷的厚度曲线判定后，所得到的两个质量因子q均为“1”时表示整个钢卷的厚度曲线合格。
[0065]
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
[0066]
实施例1
[0067]
以卷号h20011360x为例进行说明：热卷热轧完以后，热轧三级收到热卷相关信息，并通讯给qms管理应用平台，同时触发qms管理应用平台向数采平台请求热轧厚度曲线，qms管理应用平台收到数采平台的热轧厚度曲线后，在qms管理应用平台显示，且通过质量因子设定的规则计算出当前热卷的酸洗厚度超差质量因子为“1”。
[0068]
从热卷产出到质量因子完成计算共耗时20min，因厚度波动较小，较为优良，热卷判定合格，能够较好地满足要求。
[0069]
本发明能够实现不同要求产品的钢卷厚度的自动判定功能，并且使缺陷可视化、判钢智能化。通过快速、准确的评价钢卷的厚度曲线命中情况，并迅速作出判定及处置，极大地释放了人力，减少了人工重复低效的操作，提高了判定的速度与准度。

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