林志刚熊必勇
（涟钢质量部）
摘要通过对方坯定重系统方案比较，选择以红外定尺+切割小车激光定位控制定尺、离线静态称量控制定重的钢坯称量控制方案，方案投资省、使用维护简单、控制精度高，对轧钢降低非尺材比例，提高经济效益具有明显的效果。 关健词定重；红外激光定尺；静态称量；非尺材
涟钢一炼轧厂方坯为2台6机6流连铸机，采用机械定尺系统按定尺控制方式向棒材厂交付铸坯。由于方坯断面尺寸受结晶器拉钢过程的磨损及铜管制造精度的影响，铸坯断面尺寸波动较大，连铸机在不同拉钢速度下定尺坯重量也会有差异。实测150×150×12000mm断面单支坯重量最大差异达到36kg左右。 平安好房网
结晶器铜管的磨损程度不同造成的断面差异对重量的影响又是最大的，这个差异的存在使铸坯在进行下道轧制工序时，直接影响到轧钢厂负偏差轧制以及其产品的成材率和定尺率，尤其对于大规格材造成的浪费更大。
为了减少浪费，提高钢坯的成材率和定尺率以获得尽可能高的经济效益，只有实行铸坯定重定尺智能切割，才能达到提高坯料重量精度，满足轧制对定尺要求的目的。
1 定重切割控制原理及称量方式选择
1.1 定重切割控制原理
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首先根据理论重量估算后得到的长度进行第一根钢坯的定长切割，然后再将已知长度的第一根钢坯去进行在线称重以得到实际重量，最后按得到的第一根钢坯实际重量对待切割的第二根预定重量钢坯的长度进行修正。由重量来控制长度的过程是一个闭环反馈的控制过程，在这个控制过程中，定尺系统通过红外摄像机远距离采集运动钢坯的图像信息，采用图像处理技术，在线识别热钢坯的长度，同时利用称重装置对所获钢坯重量进行闭环反馈，利用计算机对图像、重量信息进行模式设定程序处理，实现定尺定重智能切割的目的。1.2 钢坯称重方法
目前应用较多的有整体辊道称重法，托辊升降式称重法，吊框式提升称重法和静态称重法，其中前三种为在线称重法。
1.2.1 整体辊道称重法
将四只或六只称重传感器组成单台面或双台面秤架，在秤架上安装整套辊道传送机构。此法称重稳定性较好，但投资较大，秤台自重远大于被称的方坯，使称重精度有所损失。一般估计要称1 t左右的方坯，秤架及辊道传递机构的自重有4 t左右。同时，还存在因电机位置偏载产生运转时的振动。其次，在紧挨着6流方坯连铸生产线上存在组秤空间有限和潮湿、难以安装、调整及维护等问题。
1.2.2 托辊升降式称重法
在传送辊道间采用液压升降执行机构，将被称物和秤架共同托起，让传送辊道与被称物分离。目的是利用升降机构来将被称物与辊道传送机构分离，这样减小了秤的自重及传送辊道机构对秤体的振动影响。但同样对于紧挨着其他几流连铸热态方坯生产线上，由于空间等问题对设计和生产秤架及升降机构存在着很大的难度，也同样存在传感器及被称物的底下有潮湿、闷热和维护困难等问题。
湍流模型1.2.3 吊框式提升称重法
在连铸坯生产线上方制作两套龙门钢架，在对应连铸流的出坯辊道上方各安装两个液压电动推杆。为控制推杆的上升或下降，分别在推杆边设置升降行程限位开关，推杆的垂线下方安装外螺纹连接柱式传感器，在传感器的下方有一吊钩，将方形吊框吊住。在连铸坯移动时，吊框处于下深圳市水务局
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涟钢科技与管理 2019年第5期
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降位置，铸坯顺利进入吊框内。当需要称重时，铸坯停止运动，两只液压电动推杆提升，将铸坯吊起与辊道分离。 1.2.4 静态称量系统
静态称量系统设计思路及工作原理：采用一台连铸机安装一台连铸坯秤，且不需要每流每根
连铸坯实时称量，只采用连铸首次开浇、换浇、拉速等出现较大变化时抽样称量原则。
采用“静态式”称重，秤体本身不动，通过设计一种执行机构将钢坯平稳的运送并放置到秤台面进行称
重，主要优点有：称量精度高，维护成本低。静态称量原理见图1。
林木林地权属争议处理办法图1 静态称量装置示意图
1.3 方坯定重控制方式选择
考虑到在线称量方式存在称量系统工作环境恶劣，维护难度大，控制精度低，投资大等缺点。选择以红外定尺+切割小车激光定位控制定尺，离线静态称量控制定重的钢坯称量控制方案。
2 定重控制系统组成
系统主要由定尺切割系统、称重系统、数据分析推理系统3大部分组成。 2.1 定尺切割系统
定尺切割系统将现有机械定长方式改为红外+激光定长方式。系统由摄像硬件系统、切割系统和软件控制系统构成，摄像机采集到铸坯图像信息后，经双屏蔽视频电缆传输到工控机，利用图像识别模块，反馈到软件系统，软件系统根据铸坯头部的位置，同时利用激光检测仪实时定位火切机原位位置，用自动方式给切割系统发送指令，完成对铸坯长度的切割控制。具体系统定长剪切误差为0~15mm 。可对误差范围进行微调（每个像素2.5 mm 左右），使误差在最小值。
采用激光测距传感器检测火切机实时位置，
注射方式执行死刑每台连铸机需要在火焰机大车横梁上安装6个激光检测仪。测量距离：0.1~30 m 任何物体表面、测量精度：± 1 mm （30 m 内，1200℃下），频率：50Hz 、分辨率：0.1 mm ，重复性：0.5 mm ，信号输出方式：4~20 mA ，RS232/422。激光检测仪的信号可以通过硬接线和通讯2种方式与现有PLC 控制系统进行数据交换和信号连锁。 2.2 静态称量系统
离线的静态称量系统，克服了整体辊道称重法，托辊升降式称重法，吊框式提升称重法等在线称量系统工作环境恶劣，维护难度大，称量系统故障比较频繁，称量精度不高等缺点，采用“静态式”称重，秤体本身不动，提高了称量精度且一台铸机只要一个称量系统，费用得到有效控制。 2.3 数据分析推理系统
第一部分是重量采集和数据推理模块，第二部分是切割模块。两个模块所需的数据通过网络通讯进行交换。重量采集和数据推理模块通过采集PLC 设备将炉号、流号、称重时间、铸坯理重、铸坯实重、生产班组和拉速等数据存到数据中，
然后自动计算出每班每流的定重率，由软件对数
据进行处理，待数据稳定后作为铸坯单重。称重结束后，PLC发出称重完毕信号。通过数据分析推理后确定下根铸坯的长度，操作人员也可对该值进行修改。
数据分析推理系统可实现铸坯拉速对定重影响的调节。通过一段时间各规格定尺拉速与定重偏差数据的统计分析，采用数理归纳推导的方法得出偏差调节系数。从而提高定重合格率，实现较高精度的定重控制，该系统能够实现定重控制偏差± 6 kg。
3 系统运行过程中遇到的问题
3.1 拉速变化对定重控制精度的影响
a. 根据系统称量数据和现场跟班实测数据，修正拉速对重量的影响。
b. 目前在线钢坯切割机的红外摄像检测精度为0～5 mm，系统切割精度为0～15 mm折算成重量修正系数。
c. 完善切割小车定位补偿装置水冷系统。3.2 红外定尺系统存在问题
拉速较快时，摄像头红外检测会以虚影前端认定为切割信号，导致实际钢坯未到定尺即进行了切割。
3.3 定重系统存在的问题
a. 缺少限位装置，行车司机吊落钢坯至称重装置上时，不能准确把握钢坯落点。整改措施：在称量系统两侧加装防撞及限位控制装置。
b. 每个流次称重补偿前，操作工都要回到操作室选择补偿流次，给定重操作带来不便。整改措施：在钢坯称重装置旁（北面）设置称量流次补偿选择操作箱，联机定尺系统进行自动补偿。
4 应用效果测评
统计2019年1~6月定重控制系统与2018年机械定尺系统在钢坯重量波动幅度、定重合格率指标见表1。
表1 钢坯定重重量波动、合格率对比表
品规
重量波动/kg 定重合格率/%
定重系统机械定尺差异定重系统机械定尺差异
12000 mm 8.4 18.9 -10.5 89.9 80.5 +9.4 11900mm 7.6 20.6 -13 86.8 81.4 +5.4 11800mm 8.9 16.3 -7.4 88.4 78.7 +9.7 11600mm 7.1 16.4 -9.3 85.9 76.8 +9.1 11500mm 8.5 17.8 -9.3 90.2 81.3 +8.9 11200mm 10.1 18.6 -8.5 87.2 80.1 +7.1 平均值8.4 18.1 -9.7 88.1 79.8 +8.3
由表1可见，采用定重控制系统后，平均每支铸坯重量波动减小9.7 kg，体现在棒材轧钢系统，2018年采用机械定尺系统导致轧钢系统平均每月非尺材4369.4 t，2019年1-6月采用定重控制系统后，轧钢系统平均每月非尺材3876.6 t，平均每月非尺材减少492.8吨。非尺材按降价400元/吨销售，则采用方坯定重控制后，年可增加利润492.8×400×12=236.5万元。
5 结论
方坯定重系统能够有效果控制铸坯重量的波动，更符合轧钢对铸坯来料质量控制的要求，对轧钢降低非尺材比例，提高经济效益具有明显的效果。
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