测径仪在高线的应用

1、JDC-J8030C测径仪在马钢高线的应用摘要：针对马钢高线生产线的工艺特点，介绍了采用一台主机同时控制两台测量终端的增设方案及在线测径仪的工作原理、设备组成及调试要点，并对在使用中出现的问题进行相应的改进。实践证明，测径仪应用于高速线材轧机生产线，在提高线材产品精度、减少废品率等方面有显著效果。关键词：测径仪；工艺特点；螺旋测微仪；1、前言马钢三钢轧线材生产线，是一条具有自主知识产权的大环路单线连续式生产线，目前轧制的所有规格，均在轧制完成后通过一台ORBIS在线测径仪实施成品尺寸监测。但连续、高速的轧制工艺特点，使生产线中间机组难以取到轧件样条，很难实时掌握尺寸和及时发现缺陷，轧制过程的中

2、间环节的尺寸控制不能做到实时检测。在生产实践中我们也发现，因轧制因素而造成的表面缺陷，有相当一部分来自轧线精轧机组前的轧制过程中。同时，随着企业产品结构的调整，高技术、高附加值的冷镦钢系列产品对线材材料表面质量要求也更高，生产过程中实时尺寸监测手段的缺失，将直接影响到产品档次的提升。所以，根据线材的工艺特点，寻求在生产过程中增设在线测径仪的途径，以实现对现场的红钢尺寸实时监测，以达到提高轧件的尺寸控制精度和产品质量，减少废品率的目的。2、工艺布置特点通过考察国内在线测径仪发展状况及部分厂家的使用状况，我们发现国产测径仪结构相对于进口旋转式测径仪，具有机械结构简单、显示尺寸精度符合要求、便于维护

3、、维护备件费用低等特点，可在短时间内完成设备上线和离线。测量区位置可以在水平与垂直方向在线快速调节，缩短了调节时间，改进了传统测径仪对安装地基、位置的要求苛刻和在线调整的困难的缺陷。通过考察，与具有国家计量器具生产许可证资质的天津兆瑞测控技术有限公司合作，采用JDC-J8030C新一代全数字化测径仪产品。考虑到线材生产线的工艺特点，解决实际工作中存在困难和亟需解决的问题，在方案制定时，为更好地掌握所有规格的在线红坯尺寸控制，提高实际轧制过程中的过程控制能力，在轧线的四条轧制通道路径的公共段及交叉点，分别设置监测点，并充分考虑了对轧线进行切割操作的可行性和轧线切割段的选择和布置对工艺的影响。这样

4、既达到了将中间断面尺寸划分为7.6mm15.25mm和18.6mm27.5mm两个区段，以便更适应测径仪的量程精确测量的目的；又可解决一台测量终端在线、离线方式不适应的问题。并且可以采用一台主机同时控制两台监测终端，以“一拖二”布置方式实现轧线所有规格中间尺寸的实时监测：在轧制11mm规格时，PATH2PATH4路径二预精轧机组后增设一台测径仪测量终端；以及在轧制11mm规格时，PATH1PATH3路径精轧机组与减定机组之间增设一台测径仪测量终端，共两台测量车，一套主控机柜等全套辅助单元设备，采用“一拖二”工作方式。测量车位置示意图如图1所示。图1 测量车位置示意图“一拖二”方案中测径仪由两台

5、测量车、一套主控机柜（一套控制系统）、一个LED显示屏组成。基本测量功能由测量车完成，测量数据与上位机间采用光缆传输和标准工业接口通讯方式连接，检测的数据分别在液晶显示器和现场LED显示屏上显示，并有数据存储、打印和超差报警功能。此外，还具备了闭环控制信号、设备软件升级和日后远程诊断接口以备进一步功能扩展。设备的组成见图2。图2 测径仪设备组成3、测径仪原理测径仪采用光学投影和CCD测量原理，测量装置由光源，透镜，线阵CCD和相应的线度测量处理电路等部分组成，如图3。光源使用特种LED，物镜系统采用物方远心光路结构，摄像单元使用线阵CCD1，光源通过透镜形成平行光束，平行光束包容的视场即为测量

6、范围。被测物体从该范围内穿过，通经物镜在CCD敏感面上的投影，通过相应的计算机分析计算，得出被测物体直径或形成图像。主机将信号转换成数据，在显示器上显示出尺寸数据，并通过电缆传输至电子显示屏上。测量过程有冷却水冷却测量元件，冷却水循环使用，压缩空气吹扫通道。图3 测量原理通过计算机的人机界面可以看到八个不同方向的尺寸波动情况，及时精确地反映测量轧件的尺寸变化。可以帮助操作人员确定是否需要调整、换辊等，以及对测量的数据进行统计和分析。此外，在同一断面可从8个方向测出投影尺寸，并运算得出不圆度、平均直径等并显示轮廓缺陷示意图，以解决操作人员无法取样，进行轧件尺寸直观检测调整的困难，并且，由于无机械

7、和电器旋转机构，其可靠性和稳定性较高。4、调试验证测径仪在根据施工方案、工艺布置的初步设计，完成所有管线、光缆链接、两台测量小车与主控机及LED显示屏的通信连接后，通过初始调试、静态样棒测试及离线试运行期，进入测径仪静态冷试车测试和动态测试验证关键阶段。验证分别用直径23、18、10、6mm标准样棒测试，并利用测径仪前飞剪对兆瑞在线测径仪进行热取样，进行数据记录及红坯尺寸取样对比验证及调试。设备在符合设计条件的情况下，通过系统在线的各种仪器仪表的检测数据和必要的检测工具进行设备的功能及静态、动态调试测试。其中，冷试车测试前，首先要进行测径仪调校、校零，然后再分别以6、10、18、23标准棒进行

8、往复三次静态测试，在正常工作条件下将四种不同规格的标准棒放入测量车的测量区进行测量。去除人工放置时间（前后各1秒）测径仪测量出的数据与标准棒测量的标称值进行比对调试。实测静态数据文件的最大、最小值如表1，根据最终静态测试结果，精度符合O.02mm要求。表1 静态测量数据值序号试样文件编号测径仪测量(mm)标称值(mm)测量误差(mm)最大值最小值最大值最小值最大值最小值1D2-test-.zr6.00 6.00 6.00 6.00 0.00 0.00 2D2-test-.zr10.00 9.99 10.00 10.00 0.00 -0.01 3D2-test-.zr18.00 17.99 18

9、.00 18.00 0.00 -0.01 4D2-test-.zr23.10 23.00 23.00 23.00 0.01 0.00 热试车测试根据生产线连续轧制及设备特点，可利用生产线飞剪实现对轧件的实物取样，连续截取四根钢坯，用校验器具进行手工测量，每一根试样重复测量十个数据。实际取样，根据轧制速度考虑到动态速降等因素，推算测径仪记录时间范围，根据数据原始记录查找对应时间段内存在的相应记录数据，如表2，并对记录数据按照温度系数（线膨胀系数）进行转换后，与实测数据进行同点数据对照，如表3。表2 实物取样记录取样编号剪机取样长度(m)对应测径仪记录编号推算记录所在时间范围(s)11.56D1-

10、17#-18.8-0.1318 - 0.219621.55D1-17#-18.8-0.1309 0.218231.47D1-17#-18.8-0.1242 0.206941.4D1-17#-18.8-0.1182 - 0.1971表3 实测数据与测径仪测量数据特征值对比取样编号 测径仪测量(mm) 人工测量(mm) 测量误差(mm) 最大值 最小值椭圆度 最大倩 最小值椭圆度 最大值 最小值椭圆度118.9418.640.318.92318.6190.3040.0170.021-0.00418.9318.640.290.0070.021-0.01418.9318.640.290.0070.02

11、1-0.01418.9218.640.28-0.0030.021-0.024218.9418.590.3518.93918.5820.3570.0010.008-0.00718.9418.580.360.001-0.0020.00318.9318.580.35-0.009-0.002-0.00718.9218.580.34-0.019-0.002-0.017319.0318.630.419.03718.6490.388-0.007-0.0190.01219.0318.630.4-0.007-0.0190.01219.0218.630.39-0.017-0.0190.00219.0218.630

12、.39-0.017-0.0190.002419.0418.570.4719.0518.5860.464-0.01-0.0160.00619.0418.580.46-0.01-0.006-0.00419.0418.580.46-0.01-0.006-0.00419.0418.580.46-0.01-0.006-0.004从利用飞剪取样，用螺旋测微仪对每一试样旋转测量10组数据求得特征值，并与动态记录对比的结果看，动态测试精度在-0.019+0.021mm范围内，由于人工测量尺寸为采用实测数据，其测量精度为0.001mm,实际使用中叠加存在的人工测量偏差（一般约0.001-0.004mm），所以，

13、动态测试结果符合要求，测径仪调试顺利完成。5、优化改进在测径仪的研制过程中，也曾出现过一些问题，如：试运行阶段发现测量车在测18.8mm运行中出现第6测量通道（-22.5）数值极小：2.5mm左右、第5路测量值偏差稍大、轧制大规格的测量车出现水平方向不对中的情况等等，这些问题主要由光学镜头及测量通道内存在氧化铁皮等异物及调整偏差所致，在安装调试过程中，均通过清理、校准、并改进增强进钢集风器和环形吹扫能力设计等工作逐一解决。此外，为了改善测量车高度调整时的稳定性问题，以获得更为精准的测量结果，由兆瑞测控技术有限公司分别对两台测量终端增加了各两根垂直滑杆，从而消除了这一可能影响测量精度的隐患。同时

14、，为了进一步提高设备的安全性，我们针对测量车所处工艺位置，增设约10mm厚安全防护挡板及保护罩防护措施，以防止防止堆钢事故对相关设备及人员造成更大损失，以确保设备的安全运行。经过几个月的试用与调整，通过对测量数据与实际轧件尺寸进行的大量比对，逐步固化参数，连续几个月以来，机组尺寸的合格率由以前的90%左右提升到95%以上。测径仪的投入使用不仅促进了中间轧件质量的提高，而且主控操作人员还可以通过对每支钢经在线测径仪测量后的头尾尺寸变化，来判断精轧与减定径机组间的张力情况，稳定生产过程；再者，通过对在线测径仪显示画面的仔细观察，操作人员可及时发现缺陷并予以消除，降低事故的危害性从一定程度上对产品质量和生产运行的稳定均起到促进作用。6、结语 测径仪的使用对于分析工艺参数、指导生产十分有利。系统的整体设计，是在充分利用现有工艺设施的基础上，进行合理布局、节约投资；力求先进、简单、实用，具有创新性。通过采用上述在线测径仪配置方案，操作人员不仅可实时掌握机组红坯尺寸调整情况，并可根据屏幕显示的轧件截面图及时发现部分轧制缺陷，从而加强轧制过程中的缺陷控制，提高轧线中间尺寸的控制精度，减少轧制过程中造成的缺陷对冷镦钢性能的影响，对提高和保证线材的产品质量具有