加熱爐熱自動控制的目的就是得到滿足工藝軋制要求溫度的鋼坯,提高加熱質(zhì)量，保證最終產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。同時使得加熱鋼坯過程能耗最低,產(chǎn)生的氧化鐵皮量最少。現(xiàn)代加熱爐能耗占整個棒材生產(chǎn)線耗能的50%左右，隨著軋鋼生產(chǎn)的大型化、連續(xù)化和高產(chǎn)量、高質(zhì)量、多品種、節(jié)約能源等的要求,采用自動控制技術(shù)是實現(xiàn)加熱爐控制的發(fā)展趨勢。同時加熱情況的穩(wěn)定性直接關(guān)系到后期產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定，必須通過自動控制手段才可以實現(xiàn)。
隨著市場對鋼材表面質(zhì)量的要求越來越高，在線表面質(zhì)量檢測設(shè)備逐漸成熟且應(yīng)用漸廣。起初,主要以渦流技術(shù)為主,以磁粉﹑磁漏和紅外檢測為輔。其中渦流探傷幾乎是熱軋線棒材在線檢測的唯一選擇,但渦流探傷對于沿線棒材軸向延伸的長形缺陷如裂縫﹑折疊和劃傷等,其檢測能力極其有限。另外,其檢測結(jié)果不容易驗證,到底檢測到的缺陷是什么?質(zhì)檢人員必須直接檢查線棒材方能驗證。因此渦流探傷對于現(xiàn)場工藝的指導(dǎo)效應(yīng)有限。
在過去的十多年里,曾有過多種嘗試,以改善渦流探傷能力。例如,某渦流設(shè)備供應(yīng)商曾經(jīng)試驗將旋轉(zhuǎn)式渦流探傷設(shè)備應(yīng)用在熱軋工藝中,改善了對長形缺陷的檢測能力,而且其帶有較佳的相位分析功能,對某些缺陷具有“分類”的能力。
為實現(xiàn)自動檢測鋼坯外觀質(zhì)量，檢測加熱爐內(nèi)情況，自動上下貨，來實現(xiàn)提高生產(chǎn)自動化率，提高產(chǎn)品質(zhì)量同時避免發(fā)生安全事故的，急需一套行之有效的視覺分析系統(tǒng)用于加熱爐的爐內(nèi)爐外區(qū)域，以此提升生產(chǎn)流程的安全性及風(fēng)險預(yù)警能力。
視覺系統(tǒng)應(yīng)滿足如下幾點要求：
- 鋼坯圖像分析與缺陷檢測：自動讀取入爐每支鋼坯彎曲度、割渣、脫方、長度等數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)數(shù)據(jù)自動識別是否超標(biāo)并提示。
- 鋼坯自動裝爐出爐：利用圖像識別對鋼坯位置進(jìn)行分析，實現(xiàn)自動上料與自動出爐
- 加熱爐檢測：自動檢測爐內(nèi)受損狀況
- 高穩(wěn)定性與適用性：爐內(nèi)設(shè)備可在高溫條件下穩(wěn)定工作，且測溫范圍覆蓋爐內(nèi)正常及異常溫度。爐外設(shè)備可監(jiān)控整個加熱爐爐壁；
- 風(fēng)險預(yù)警與高溫報警：可對高溫對象實現(xiàn)快速報警；
- 數(shù)據(jù)存儲：可全程或報警觸發(fā)錄像存儲，并可以對以往的歷史圖像進(jìn)行查詢和回放；
- 電源供給在全天候的環(huán)境下，保證系統(tǒng)不間斷供電。
整體系統(tǒng)從線棒材運(yùn)輸開始，經(jīng)過鋼坯踢廢監(jiān)測，入爐位置判斷，爐內(nèi)運(yùn)輸過程，出爐位置判斷，知直到鋼坯出爐為一個整體工作流程。
流程圖如下：
外觀檢測模塊
在鋼坯進(jìn)入加熱爐之前，需要進(jìn)行一個“踢廢”環(huán)節(jié)，這一環(huán)節(jié)需要判斷每支鋼坯彎曲度、割渣、脫方、長度等數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)數(shù)據(jù)自動識別是否超標(biāo)并提示。如果鋼坯不合格，需要踢除。外觀檢測模塊需要在“踢廢”環(huán)節(jié)完成之前完成對所有即將入爐鋼坯的圖像檢測，判斷是否合格。
為實現(xiàn)此環(huán)節(jié)的鋼坯外觀檢測與踢廢，在鋼坯上料區(qū)安裝高幀率的高清可見光相機(jī)，采集鋼坯視屏圖像，在后端軟件上對視屏圖像分析，識別鋼坯的彎曲度、割渣、脫方，長度等信息，并對其進(jìn)行信息核對，判斷出不達(dá)標(biāo)的鋼坯進(jìn)行踢廢處理。
自動裝爐模塊
鋼坯在加熱爐內(nèi)傳送之前，需要判斷鋼坯是否已經(jīng)完全裝入加熱爐，自動裝爐模塊需要在判斷鋼坯成功裝爐后再開始鋼坯運(yùn)輸。同時，鋼坯在加熱爐內(nèi)傳送過程中，可能出現(xiàn)堆擠的情況而導(dǎo)致較為嚴(yán)重的后果。自動裝爐模塊需要實時檢測鋼坯在加熱爐內(nèi)的位置，在檢測到異常情況時，及時報警，提醒工人處理。下圖展示了鋼坯入爐的過程。
加熱爐檢測模塊
加熱爐內(nèi)溫度監(jiān)測加熱爐控制來說，占有很重要的地位。它對于坯料加熱溫度的均勻，溫度控制的準(zhǔn)確，合理的進(jìn)行燃燒，節(jié)約燃料，減少有害氣體對環(huán)境的污染，都有重要的意義。對于三段步進(jìn)式加熱爐，預(yù)熱段內(nèi)不進(jìn)行加熱，也不需要溫度控制。在加熱段和均熱端，在側(cè)面爐墻的上下部都設(shè)有一定數(shù)量的燒嘴，各段的爐內(nèi)溫度都獨立的進(jìn)行控制，調(diào)節(jié)器的輸出信號作為空燃比控制系統(tǒng)的設(shè)定值，據(jù)此來維持爐內(nèi)溫度的穩(wěn)定。
加熱爐作為磨損消耗品需要定期的更換以確保安全生產(chǎn)。傳統(tǒng)的加熱爐爐內(nèi)探傷檢測多為通過外部測溫判斷是否需要更換加熱爐。加熱爐檢測模塊要求對加熱爐內(nèi)部情況進(jìn)行成像，從而檢測爐內(nèi)探傷。
為實現(xiàn)對加熱爐的內(nèi)部成像和攤上判斷，在加熱爐內(nèi)部署高溫紅外熱成像儀，將設(shè)備部署于能觀測到加熱爐爐內(nèi)易損部位區(qū)域（預(yù)熱區(qū)，加熱區(qū)，均熱區(qū)），對其進(jìn)行全天候不間斷的測溫與圖像分析，判斷爐體損傷部位，并對其進(jìn)行預(yù)警提示。同時對鋼坯溫度進(jìn)行檢測，分析鋼坯在加熱爐中不同位置的溫度，從而控制爐內(nèi)燒嘴的空燃比，從而達(dá)到節(jié)省能源的目的，以最經(jīng)濟(jì)的加熱耗材實現(xiàn)鋼坯的加熱。
自動出爐模塊
鋼坯在經(jīng)過加熱爐加工后，需要運(yùn)出加熱爐。自動出爐模塊需要在鋼坯運(yùn)出加熱爐之前檢測鋼坯位置，判斷能否順利出爐，防止出現(xiàn)鋼坯堆擠等情況。
為實現(xiàn)鋼坯自動出爐功能，在鋼坯出路口安裝部署雙光紅外熱像儀，通過熱像儀的紅外相機(jī)和可見光相機(jī)從固定角度拍攝到的視屏畫面圖像，與準(zhǔn)確出爐位置的對比，判斷鋼坯出爐位置是否正確和是否出現(xiàn)堆擠情況，當(dāng)檢測結(jié)果達(dá)到出爐要求后，鋼坯靜雄出爐動作，當(dāng)檢測到異常情況時進(jìn)行告警提示。
加熱爐視覺系統(tǒng)軟件核心功能
- 自動識別每支鋼坯彎曲度、割渣、脫方、長度等數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)數(shù)據(jù)自動識別是否超標(biāo)并提示
- 實時識別鋼坯入爐出爐位置，并判斷位置是否在正常范圍
- 自動檢測爐內(nèi)爐體受損情況