武钢集团昆钢控股红河钢铁有限公司 云南红河 661100
摘要：棒材螺纹直条钢筋依据国标GB1499-1998规定，可按照实际重量或者理论重量进行交货，市场通常按照理论重量进行交货，这就给生产企业的负偏差轧制带来了可观的经济价值。对棒材成品重量负偏差测量系统的研究与应用，可有效指导企业负偏差生产工艺，有利于提高企业产品负偏差稳定率，具有较高的研究价值和研究意义。
关键词：棒材成品重量负偏差、经济效益、在线测量系统
1 前言
棒材重量负偏差轧制工艺是在国标允许的范围内采用重量下限轧制，在同等坯料进行生产时，越靠近负偏差下限轧制，所生产的成品产量也就越多，在目前市场中，棒材成品通常按根数进行计价，负偏差轧制工艺就会产生更多经济效益。因此，各螺纹钢生产企业都在研究负偏差轧制工艺技术，重量负偏差在线测量系统采用先进传感器技术，结合工艺构建负偏差计算模型，可实时检测负偏差的变化情况，指导生产中的工艺调整，使棒材成品达到国标要求的同时实现负偏差轧制，提高棒材成品质量并实现企业利益最大化要求。
2 负偏差在线测量系统结构
负偏差在线测量系统由钢坯和成品称重系统、负偏差二级运算系统、飞剪测长跟踪系统、收集台架自动跟踪计数系统、PDA数据采集系统等子系统组成。负偏差在线测量系统的主要功能就是对轧线入口称重测量值进行自动记录，并通过轧线跟踪，自动与轧线出口测长计算的重量进行比对，实现负偏差预测；再将负偏差的预测值，通过冷区跟踪，自动与打捆称重和冷床取样的检验值进行比对，形成矫正系数，自动消除各种系统误差，保证负偏差预测的准确性，结构示意图如下：
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（1）负偏差理论体系
负偏差在线测量系统通过采集各规格生产过程中的实际米重值与理论米重值进行比较，测算生产过程中的实时负偏差并进行实时显示。根基负偏差理论公式建立负偏差在线测量系统数据模型，具体理论公式如下：
WmA=WTal/LTal VMD=[(WmA-WmT)/ WmT]×100%
其中: WmA ——实际计算米重（Kg/m）
WTal ——坯料总重量（Kg）
LTal ——实测总长（m）
WmT ——理论米重（Kg/m）
VMD ——负偏差（%）
（2）负偏差在线测量系统画面
根据负偏差理论模型编辑负偏差测量软件，软件采用WICC人机接口界面进行编辑，包含坯料重量显示、成品测量总长、负偏差理论设定值、负偏差在线测量值、负偏差米重值、负偏差修正系数、取样偏差、成品信息跟踪及负偏差统计表。坯料信息由控制系统采集ERP或MES称重信息并跟踪至负偏差测量系统主画面，录入各规格理论米重值，采集成品倍尺剪测量总长，采用手持录入器采集负偏差实际米重值，以上数值通过负偏差在线测量系统数据模型计算出实时负偏差值，并结合坯料信息生成负偏差历史曲线及生产报表。
（3）控制系统构建
负偏差在线测量系统采用西门子S7-1500控制器，S7-1500控制器采集远程坯料重量信息、轧件跟踪信息、收集区成品信息、飞剪测长信息、实际米重信息，完成负偏差实时计算功能，通过DP通信完成远程端及WICC图形界面的连接，将实时负偏差值输出并实现在线显示。
（4）负偏差在线测量系统校正
负偏差在线测量系统在使用过程中因轧制规格的不同轧损量会出现变化，需要在各规格轧制过程中调整坯料有效轧制重量，坯料有效轧制总重等于坯料总重减去切头尾长度，通过尾部测量成品米重和负偏差测量值进行比较，判断有效轧制坯料重量的准确性，从而保障负偏差在线测量系统的准确性及实时性。
3 负偏差在线测量系统的应用
（1）指导工艺调整
通过对棒材重量负偏差的实时计算与测量，结合棒材生产工艺特点，设定负偏差目标值，负偏差测量系统可计算出各规格的工艺调整信息，工艺调整人员可以根据负偏差给定的调整信息对工艺压下量进行调整，调整后观察实时负偏差变化情况，直至棒材重量负偏差值达到目标值附近，这样可实现最佳负偏差轧制效果。
（2）避免工艺事故的发生
在正常生产过程中，当负偏差在线测量值发生较大波动时，说明工艺料型发生了变化，工艺操作人员应立即检测工艺料型，可能工艺或者设备情况发生变化，在发生工艺堆钢事故前及时处理隐患，避免工艺事故发生。
（3）历史曲线分析及生产数据统计
负偏差在线测量实时值在数据库中进行存储，在WICC画面中增加历史曲线图，可分析负偏差变化情况，有利于综合控制负偏差工艺情况。负偏差测量值归档至生产报表中，可形成负偏差生产统计数据，用于分析统计各规格的负偏差工艺情况，有效指导生产工艺，减少工艺事故，提高工艺控制水平。
4 辅助功能
通过冷床区跟踪功能实现冷床区尾钢自动挑头、自动布料计数、非定尺自动剪切分离、收集台架自动计数等控制功能，这些功能大大提高了冷床收集区自动化水平，降低冷床及收集区工人劳动负荷，利用跟踪的信息实现螺纹钢负偏差在线测量功能，提高负偏差测量准确性。
（1）自动挑头功能
在生产工艺中，￠20规格以上由于最后一刀尾部大多尺寸超差需要挑出，目前大多采用人工挑头方式，负偏差测量系统上线后，利用其物料跟踪信息，测算出尾钢所在道次，在对齐辊下方安装一挑头装置，实现尾钢自动挑头。
（2）冷床区域轧件跟踪控制
通过与倍尺飞剪PLC通讯获取每一个倍尺长度、尾钢长度信息，并根据剪切信号、制动裙板信号等信号综合计算跟踪每一个齿条内的轧件信息（主要包括总长度、倍尺数量、切分数量、头尾标志等）。通过冷床跟踪信息、冷床动齿步进周期等信息自动将冷床上轧件信息跟踪至冷床出口，以获取当前棒层的详细信息（包括轧件数量、每个轧件的定尺数量、尾钢数量等）。棒层通过小车运送至冷床输出辊道后信息将自动跟踪至冷剪前，在冷剪完成一次定尺分段剪切后剪切棒层信息将自动更新，剪后棒层（板）将自动产生包含定尺长度、刀数、轧件数量等信息，并跟踪至收集区。
（3）收集区跟踪辅助计数功能
根据冷床收集区轧件跟踪结果实现收集区自动计数功能。通过轧件信息跟踪，定尺与非定尺分离，通常为最后一刀，定尺区收集均为支数固定的定尺产品，通过清点定尺区成品板数就能对成品进行准确计数。这样可协助收集工人完成打捆点支计数，减少人工点支的劳动强度及防止人工点支出现误差。跟踪及计数等信息通过LED大屏幕显示，协助点支工人完成计数。非定尺区域分类处理定尺及非定尺产品，提高收集效率。
5 结束语
通过对棒材重量负偏差在线测量系统的研究及应用，可有效指导帮材生产工艺调整，在等量坯料情况下实现增产增效。对负偏差的生产工艺的控制，避免成品尺寸超差的情况出现，提高了产品的质量及合格率，增加生产企业竞争力。
参考文献
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