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,提高加熱質量，保證最終產(chǎn)品質量的穩(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?，F(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、高質量、多品種、節(jié)約能源等的要求,采用自動控制技術是實現(xiàn)加熱爐控制的發(fā)展趨勢。同時加熱情況的穩(wěn)定性直接關系到后期產(chǎn)品的質量穩(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量的要求越來越高，在線表面質量檢測設備逐漸成熟且應用漸廣。起初,主要以渦流技術為主,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,其檢測結果不容易驗證,到底檢測到的缺陷是什么?質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)場工藝的指導效應有限。
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,某渦流設備供應商曾經(jīng)試驗將旋轉式渦流探傷設備應用在熱軋工藝中,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量，檢測加熱爐內情況，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)用于加熱爐的爐內爐外區(qū)域，以此提升生產(chǎn)流程的安全性及風險預警能力。
視覺系統(tǒng)應滿足如下幾點要求：
- 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)自動識別是否超標并提示。
- 鋼坯自動裝爐出爐：利用圖像識別對鋼坯位置進行分析，實現(xiàn)自動上料與自動出爐
- 加熱爐檢測：自動檢測爐內受損狀況
- 高穩(wěn)定性與適用性：爐內設備可在高溫條件下穩(wěn)定工作，且測溫范圍覆蓋爐內正常及異常溫度。爐外設備可監(jiān)控整個加熱爐爐壁；
- 風險預警與高溫報警：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)從線棒材運輸開始，經(jīng)過鋼坯踢廢監(jiān)測，入爐位置判斷，爐內運輸過程，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
在鋼坯進入加熱爐之前，需要進行一個“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，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，并對其進行信息核對，判斷出不達標的鋼坯進行踢廢處理。
自動裝爐模塊
鋼坯在加熱爐內傳送之前，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輸。同時，鋼坯在加熱爐內傳送過程中，可能出現(xiàn)堆擠的情況而導致較為嚴重的后果。自動裝爐模塊需要實時檢測鋼坯在加熱爐內的位置，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，溫度控制的準確，合理的進行燃燒，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。對于三段步進式加熱爐，預熱段內不進行加熱，也不需要溫度控制。在加熱段和均熱端，在側面爐墻的上下部都設有一定數(shù)量的燒嘴，各段的爐內溫度都獨立的進行控制，調節(jié)器的輸出信號作為空燃比控制系統(tǒng)的設定值，據(jù)此來維持爐內溫度的穩(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部情況進行成像，從而檢測爐內探傷。
為實現(xiàn)對加熱爐的內部成像和攤上判斷，在加熱爐內部署高溫紅外熱成像儀，將設備部署于能觀測到加熱爐爐內易損部位區(qū)域（預熱區(qū)，加熱區(qū)，均熱區(qū)），對其進行全天候不間斷的測溫與圖像分析，判斷爐體損傷部位，并對其進行預警提示。同時對鋼坯溫度進行檢測，分析鋼坯在加熱爐中不同位置的溫度，從而控制爐內燒嘴的空燃比，從而達到節(jié)省能源的目的，以最經(jīng)濟的加熱耗材實現(xiàn)鋼坯的加熱。
自動出爐模塊
鋼坯在經(jīng)過加熱爐加工后，需要運出加熱爐。自動出爐模塊需要在鋼坯運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和可見光相機從固定角度拍攝到的視屏畫面圖像，與準確出爐位置的對比，判斷鋼坯出爐位置是否正確和是否出現(xiàn)堆擠情況，當檢測結果達到出爐要求后，鋼坯靜雄出爐動作，當檢測到異常情況時進行告警提示。
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
- 自動檢測爐內爐體受損情況