65mn鋼板軋制過程中檢測與質量控制技術
一、薄板淺釋及我國生產現狀
　　　對“薄板”的準確定義，各行業和協會之間缺乏統一的認識，目前，按中國鋼鐵協會和寶鋼的企業標準，可將薄板的定義為：厚度小于或等于4MM，寬度大于或等于500MM的板材統稱為薄板。而薄板又分為熱軋薄板和冷軋薄板。
　　　按這個定義，熱軋薄板就是指厚度小于或等于4MM，寬度大于或等于500MM的熱軋板材。（熱加工是指金屬在其再結晶溫度以上的加工變形，例如：鋼鐵的再結晶溫度是4500，那么熱軋是指鋼鐵在4500以上的熱加工變形。）由于鋼在熱軋時較易發生表面氧化現象，熱軋薄板不如冷板的表面光潔度和尺寸準確。
    國內市場現狀：板帶在一個國家鋼產量中所占的比例是衡量一個國家鋼材消費水平和經濟發展水平的重要指標，在發達的資本主義國家，其板帶與長材之比為2：1，在我國這一指標為1：2，這反映了我國鋼鐵也與發達國家的差處。 在發達國家，由于鋼鐵也屬于夕陽工業，熱軋薄板的產量每年呈遞減之勢，其產能與產量之比僅為2：1，軋機的利用率不足50%，發達的資本主義國家現在主要是利用技術和資本的優勢，生產高品質，高附加值的產品。
　　　由于冷軋薄板比熱軋薄板具有強度高，抗凹能力強，表面光潔度好，尺寸精確等優點。它廣泛應用于汽車，家電、輕工、電子、化工等方面。隨著國民經濟的快速發展，產品的換代升級和產業結構的不斷調整，冷軋薄板的市場需求具有廣闊的前景。
    我國冷軋薄板發展的市場現狀：由于我國現階段冷軋卷板質量與發達的資本主義國家相比還存在較大的差處，特別是在生產高檔轎車面板，電冰箱面板等方面。例如：寶鋼的電冰箱冷軋面板的質量穩定性、表面光潔度方面還難達到國內用戶的滿意，相反，日本的新日鐵和南韓的浦項這方面作的不錯。我國現階段每年生產冷軋薄板約600多萬噸，進口約500多萬噸，進口主要集中在高檔材和較薄材。 
二、軋制過程檢測方法研究
　　　近年來，隨著制造工業的快速發展，用戶對成品帶鋼的板形精度要求越來越苛刻。在軋制過程中，為了控制成品的板形，一般在成品機架的出口配置一套板形儀，然后根據板形儀的測量結果反饋到軋機并通過傾輥、彎輥、點冷卻等板形控制手段對實物板形進行反饋控制，形成板形閉環控制系統，最終達到改善實物板形的目的。這就是說，對于板形閉環控制系統而言，板形檢測是前提與基礎，所有的板形控制手段如傾輥、彎輥、點冷卻等都是以板形檢測設備的檢測結果作為依據的。目前，國際上許多著名的公司都有其各自的板形檢測設備，而在國內，由于尚無完善的板形檢測儀，因此都是從國外成套引進的板形自動控制系統。
　　　在工業薄板生產線上．薄板冷壓成型后，往往不可避免的要有一些疵庇，諸如壓痕、 漏眼、夾渣等，給后續成型加工帶來一定的影響。如缺陷沒有被發現，則制罐廠用該薄板成型后就會出現廢品，影響產品質量并產生負效應。因此，有必要在薄板下線之前發現薄板上的疵庇，打上一定的印記。從而避免次品進入下一道工序。這樣，如何及時、準確地發現薄 板上的疵庇就成為急待解決的問題。傳統方法，查找疵庇是采用人工的辦法。在薄板的一側 用強光照射，在另一側設專人觀察；采用此種辦法，浪費一定的人工，而且人眼長期注視著快速移動的薄板，很容易疲倦。因此．效果可想而知，很難適應目前工業化生產發展的需要。 在當前全面質量管理過程中，更需要先進的智能化的檢測手段。這樣，需要研制一種自動檢測系統，在無人參與的情況下自動、有效的查找薄板上的疵庇，解決生產上的急需，對保證產品質量，降低原材料消耗，提高成品率。 
（一）、基于Web的薄板連軋生產線遠程監測系統
　　　隨著計算機技術的迅猛發展與普及，網絡技術已經開始在各個領域中被廣泛應用 ，在工業檢測系統中， 應用 Web 技術實現遠程檢測以及故障診斷的研究和應用也越來越廣泛。利用計算機技術將必要監測信息送到企業內任意的PC機或移動計算機的屏幕上。 企業有關人員利用Web 瀏覽器可在通用的接口下顯示來自監控、 數據采集系統和其它管理系統的信息。 這樣，企業的中上層管理人員維修人員可以在任意遠程或局域網上查看到實時的監控信息，并實現網上遠程診斷。
　　　本系統集成了大數據量傳輸、特征參數提取、智能診斷、油液狀態與磨損影射等高新技術，實現了從動力到每個軋制機架、輸送裝置、乃至成品等全部生產環節的監測。其特點包括如下6個部分：
1、針對大型薄板連軋機組整條生產線展開全方位的在線連續監測，能以彩色圖形、 多種曲線、數字和文字動態反映全部設備的狀態。
2、建立起了較為完善的知識庫數據庫，并使其具有了一定的自學習功能。
3、采用雙向推理、神經元網絡、模糊專家系統相融合的人工智能方法對大型熱連軋機組的各種故障進行診斷和預測。
4、對張力控制裝置進行系統辨識，并建立其動態模型，通過仿真進行故障分類，并建立故障樹。
5、將分形維數，小波變換等分析技術應用故障特征提取，提高了診斷的精確度。
6、通過鐵譜，光譜等分析方法，經模糊評判和預測，全面系統地監測軋機液壓潤滑系統油品質量和裝置的磨損狀態。
（二）、表面質量自動檢測系統
　　　冷軋帶鋼的表面質量問題已經被越來越多鋼鐵企業和最終用戶所的關注。傳統上的檢測冷已不能滿足企業對表面質量控制和表面質量評估的要求，特別是對表面質量有著嚴格要求的汽車外板，使用表面質量自動檢測系統已成為企業的發展趨勢。
　　　該系統由檢測裝置、相機計算機系統、服務器和質量顯示終端組成。檢測裝置對稱安裝在生產線上，由表面質量傳感器和光源組成。
1、傳感器
　　　傳感器系統使用的是相機數字CCD相機，上下表面各兩排，每排12個，一排相機同時記錄整個表面的圖像，一旦相機看到板帶的新的部份，新一排的圖像就被自動記錄下來了。板帶速度越快，則每秒中記錄的數量就越多。面掃描相機根據板帶速度，只要需要時隨時由外部進行觸發拍照。傳感器系統使用的光源為標準泛光光源紅外LED，具有壽命長．耗電少等特點。每個傳感器單元都配備了自動照明控制，根據對記錄的圖像的照明結果的評估，照明控制自動優化光照總量。
2、光源
　　　系統選用LED面光源．發射的光是平行光，相機放置的位置是在入射光的反射光路上。系統記錄下來的圖像里．圖像是否包括可疑目標，偵測軟件要在非常有限的時間內作出決定。
3、服務器
　　　檢測服務器由parsytec公司提供，處理器為3.0Hz,2G內存，80GB磁盤陣列RAIDI系統，供操作系統和檢測數據庫，外置USB硬盤用來給系統備份和進行自動缺陷數據和圖像儲存。
4、工作原理
　　　通過以上的檢測裝置，質量自動檢測系統做到了板帶缺陷100％檢測，通過相機記錄圖像，在線 表面傳感器(檢測梁)通過相機計算機進行(相機PC)圖像分析(缺陷識別)，位于生產線服務器進行缺陷存檔，數據庫保存10天月左右，缺陷包括缺陷圖像，容量取決于材質和生產工藝，數據庫目錄和缺陷圖像是自動存檔并刪除的，若想增加存儲時間，可以增設大容量移動硬盤。檢測終端在板卷缺陷分布圖顯示所有缺陷。
　　　表面檢測系統的優勢：
（1）精度高，能發現小的缺陷。
（2）改進軋輥的更換工作。
（3）減少帶鋼尾端開卷檢查次數。
（4）降低成本。
（三）、基于和差補償的薄板凸度檢測系統
　　　板帶材厚度的測量是板帶鋼軋制生產工藝中的重要環節，對指導操作控制、保證產品質量等起到重要的作用．隨著AGG系統在板帶軋機上的普遍應用，板帶材的縱向厚度精度得到了顯著提高，板帶材的凸度問題顯得日益突出．板帶材的凸度問題不僅取決于熱軋，冷軋板來料的成品厚度、局部高點、凸度等幾何參數也直接影響著冷軋產品最終質量。
1、“和差補償”原理
　　　和差補償”原理就是利用一組傳感器(傳感器A和傳感器B)垂直放置于被測物體厚度兩面的同一軸線上，傳感器A和傳感器B沿平行于被測物體表面橫向移動，在移動中采集大量被測物體厚度變化數據，再把這些數據進行“和差補償”運算處理，以消除測量誤差。
2、測量原理的實現
　　　為了能夠離線、快速地進行板厚、板凸度的準確測量，首鋼技術研究院提出研究課題，商丘計量測控有限公司和湖北工業大學計算機學院合作，利用上述“和差補償”原理，共同研制開發了“BH-I型離線薄板凸度測量儀”。該測量儀器主要用于冷、熱軋板絕對厚度和相對厚度的高精度測量，可滿足冷熱軋板離線、輕便、快速、高精度測量板厚及板凸度的需要．該儀器主要由移動測量架體、嵌入式處理系統和數據庫管理系統組成。
　　　為了檢測基于“和差補償”原理設計的板凸度測量儀的精度，將用該儀器測量得到的數據與逐點用高精度千分尺測得的數據進行比較，結果誤差小于0.003 mm，完全達到板凸度測量系統要求的精度。因此，該系統可以作為板凸度曲線測量的專用工具使用。
三、薄板質量控制技術研究
　　　薄板在航空、航天、汽車、船舶及許多民用工業中部占有相當重的比例，因此，提高相應的成形技術和制造水平是一個具有普遍意義的大課題．其核心集中體現在簡化設計、提高質量、縮短周期、降低成本。也就是說，如何充分利用和發揮材料的成形性能、發掘新的成形工藝與方法．并借助當今飛速發展的計算機技術來優化零件的結構及工藝。隨著工業的發展，薄板用戶要求生產商提供質量穩定的產品，為了滿足用戶要求，國外公司從產品質量和過程控制出發開發了軋材質量自動無損撿測系統(NDT)。
（一）、熱軋薄板質量控制
　　　熱軋超薄帶鋼(厚度≤1．2mm)不僅在做為冷軋原料時可以減少冷軋軋制道次，降低生產成本；而且可以替代冷軋帶鋼直接應用于建筑、汽車和飲料等行業。生產熱軋超薄帶鋼可使企業每噸帶鋼的利潤增加，從而增強企業的競爭能力。然而，熱軋超薄帶鋼表面質量要求高，尺寸精度、板形和性能較難控制，以現有的熱軋板帶技術裝備難以生產高質量的熱軋超薄帶鋼。唐鋼超薄帶鋼生產線是國家國債貼息重點技改項目，采用薄板坯連鑄連軋型式，運用了H2結晶器、動態液芯壓下、半無頭軋制、動態Pc控制、鐵索體軋制等新技術，可以生產高質量的0．8～1．2mm熱軋超薄帶鋼。
　　　目前熱軋帶鋼產品規格范圍可降到0．8mm～1．2mm。隨著無頭軋制技術、鐵索體區軋制、薄板坯連鑄連軋、軋后緊湊式卷取工藝等生產工藝及設備的日趨完善和成熟，熱軋帶鋼的生產極限厚度將降至0．6～0．8mm。
　　與傳統熱軋帶鋼工藝比較在軋鋼工藝中最基本的工藝控制因素是溫度、變形控制和速度控制，這三個工藝參數的最佳配合最終決定產品的產量、質量。
（1）溫度控制
　　　根據軋鋼工藝中質量控制觀點，產品的力學性能很大程度上取決于軋制過程的溫度控制。如能實現恒溫軋制，就可以排除溫度因素對產品質量的影響，保證產品具有均一的尺寸、板形、金相組織和性能，所以生產中的保溫和調溫技術非常重要。
（2）變形控制
　　　傳統熱連軋機組的壓下規程設定主要是合理的分配各道次的壓下量，確定各機架的實際軋出厚度。薄板坯連鑄連軋過程中的變形制定原則與傳統的熱連軋工藝相同，但在坯料、溫度控制、軋機布置與傳統的熱軋機組有較大差別，在量值方面有較大的變化，表現在變形量和負荷都遠大于傳統熱連軋機。
（3）速度控制
　　　傳統的熱軋帶鋼生產，為避免溫降造成坯料頭尾溫差而產生的厚度精度差、板形不好和性能不均勻一致等問題，在軋制過程中必須要升速軋制。
　　　隨著熱軋薄板成形性能研究及軋制工藝的優化，鋼板的力學性能會更加穩定，產品的延伸率也得到了提高。
（二）、冷軋薄板質量控制
　   在冷軋生產過程中，質量控制是非常重要的方面，有時甚至是決定性的方面。 冷軋的生產過程主要包括開卷、軋制變形和卷取三部分 ，而其中軋制變形是影響和控制冷軋產品表面質量最關鍵的過程。
　　　冷軋質量的控制根據缺陷產生的部位主要分為兩部份。 一是輥縫內軋件表面質量控制，構成現代高速冷軋機輥縫軋件變形的三個基本組元是軋件、軋輥和潤滑，在輥縫內這三個基本組元相互作用相互影響，共同影響與制約產品質量，根據缺陷的產生原因，輥縫內軋件表面缺陷分為三類：與潤滑有關的缺陷、軋輥自身缺陷在板面上的反映和機械裝配不當產生的損傷。二是輥縫外軋件表面質量控制，影響輥縫外軋件表面質量的主要因素有與帶材接觸的導輥與帶材間運行的同步性，開卷和卷取張力給定及操作方法。
    冷軋薄板質量控制應注意以下幾個方面：
（1）軋制壓下率與軋制速度控制。
（2）開卷張力與喂料高度控制。
（3）軋制張力控制。
（三）、薄板坯連鑄連軋的產品質量控制　
　　　薄板坯連鑄連軋技術的開發和廣泛應用使鋼鐵工業的工藝技術和設備組成發生了突破性變革，被認為是當前板材發展的方向之一。薄板坯連鑄連軋技術與常規流程比；具有節能、投資省、生產周期短、勞動成本低及適應性強等優點，因此贏得了世界各國的青睞。
　　　由于薄板坯連鑄連軋工藝與傳統工藝在鋼鐵冶金過程中的熱歷史不同，加上在連鑄、均熱、連軋及層流冷卻過程中采取了液芯壓下、電磁制動、充分長且靈活的隧道式加熱、均熱、高壓除磷、高精度連軋控制及靈活的層流冷卻等一系列新的工藝控制技術，因此在新產品開發、擴大品種規格范圍等方面需要充分認識這些新的工藝特點、充分發揮其技術優勢。
　　　薄板坯連鑄連軋技術除其短流程、近終形、節約能源、成本低的優勢外，另一重要的優點是質量好。由于薄板坯在結晶器內的冷卻強度遠大于傳統的板坯，其二次和三次枝晶更短，鑄態組織晶粒比傳統板坯更細、更均勻。原始組織精細為最終組織的細化創造了條件。同時因冷卻強度大，板坯的微觀偏析也得到較大的改善，分布也更均勻，產品的性能更加穩定。http://www.lw-machinery.com/
　　　薄板坯連鑄連軋的研究及產品開發實踐表明，熱軋薄板最終產品的組織性能不僅取決于冶金成分，而且與各工藝過程環節的控制方法及參數密切相關，需要在各工藝過程中對其組織性能進行綜合的優化控制才能達到最佳效果。同時，在冶金成分一定的條件下，根據產品訂貨要求，可以在一定范圍內采取靈活的柔性工藝控制方法得到不同強度性能級別的板帶產品。
四、薄板生產技術的新發展
　　　裝備制造業是為國民經濟發展和國防建設提供技術裝備的基礎性產業。鋼鐵業與裝備制造業產業鏈關系非常緊密。國務院提出的《關于加快振興裝備制造業的若干意見》，對鋼鐵行業來說，顯然具有一定的政策利好因素。由于行業用鋼的特點，裝備制造業加快發展，將大大推動板材的需求增長，同時對板材的質量也提出了更高的要求。
（一）、薄板檢測技術新發展
　　　隨著汽車、電器制造等工業部門的發展，對板形平直度的要求愈來愈高。解決板形問題主要涉及兩方面的技術：一是板形信息的檢測、傳輸和處理；二是控制手段以及相應的控制系統。下面介紹薄板檢測技術的最新發展。
　　　按照與板帶之間的空間關系，板形檢測裝置可分為接觸式和非接觸式兩大類。由于接觸式板形檢測裝置易于劃傷帶鋼表露，而且造債昂貴，維修困難，因而非接觸式板形檢測方法受到了人們越來越多的重視。非接觸式板形檢測技術以激光三角法(位移法)、光切法(截光法)和莫爾法為代表這些測量方法具有結構簡單、無損帶鋼表面、易于維護等優點。
　　　隨著熱軋板帶鋼短流程軋制工藝技術的日趨成熟，熱軋板帶向厚度更薄的方向發展，在更多領域可以用“熱軋產品”代替“冷軋產品”。因此，熱軋板帶的在線板形檢測顯得尤為重要。目前，以激光三角法(位移法)、光切法(截光法)和莫爾法為代表的熱軋帶鋼板形檢測技術在實際應用中還存在著一些局限性，影響板形檢測裝置的適應性、精確度和穩定性。今后熱軋帶鋼板形檢測的研究方向應結合板形自動控制數學模型技術等方面，使熱軋板形檢測技術向高精度、高速度、數字化的方向發展。
（二）、薄板質量控制技術新發展
　　　板帶材的質量很大程度上取決于對軋制工藝過程的控制。常規方法有許多不足之處，原始凸度的設定無法對不同規格、不同材質的軋件進行跟蹤控制；不均勻冷卻方法具有響應太慢的缺點。戴維麥基公司對板形自動控制系統及冷卻液的噴射裝置進行了獨特的設計．其中彼此分隔開的冷卻和潤滑系統(SLC)和動態軋制工藝系統(DSS)收到了很好的效果。戴維．麥基公司利用計算機預測了全帶材軋制的主要過程。充分利用計算機來建立軋制過程中的數學模型，本質上就是在線的模型參數估計。其中最為典型的例子是動態軋制工藝系統。
　　　該系統主要安裝在熱軋機組上，用于板形和斷面形狀的控制。由建立的數學模型和程序，根據預測的結果，連續地由軋機自適應功能進行控制。與通常的反饋式AGC系統不同之處，在于這個系統采用兩個基本自適應等級。第一級為軋機控制的自適應，即包括軋輥的彎輥力、壓下量的方式、運行速度和軋輥冷卻液的分布等，使產品質量達到始終穩定一致。
　　　實踐證明，采用質量控制軋制工藝技術是生產強度高、韌性好、可焊性優良且成本低的鋼板的最好辦法。將應變誘導軋制技術與常規控軋工藝相結合可獲得更為理想的超細晶組織。
結束語：
　　　從長期看，目前我國的工業化程度還不是很高，大量基礎設施需要建設；而隨著我國裝備制造業和建筑技術發展，加上對產品質量要求較高的專用板需求的快速增長，必將推動薄板生產技術的進步，拉動薄板市場的進一步發展。

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