王宏林
酒钢集团榆中钢铁有限责任公司 甘肃兰州 730100
摘要：科学技术快速发展的同时，大量前沿装置和工艺涌现，促使社会生产力水平大大提升。尤其是在冶金工业中，螺纹钢产量不断增加，加强螺纹钢线径测量和检测十分关键，通常是采用人工检测控制法，但是由于此种方法属于随机抽样，检测速度慢、精准度不高，同时还需要耗费大量的时间和精力。为了保证螺纹钢生产质量，可以借助检测系统实现在线测量，一旦发现误差可以及时改进，提升螺纹钢成材率，带来更大的效益。本文就螺纹钢线径在线测量和检测系统展开分析，提出合理的技术来降低设备维护成本，带来更大的经济效益。
关键词：螺纹钢；在线监测；检测系统
在冶金工艺生产不断改进和创新中，轧制自动化水平显著提升，相应对产品要求提出了更高的要求。但是，由于以往的冶金生产劳动强度大，成本高，设备很容易出现故障问题，影响到生产质量和安全。针对这一问题，应该引进先进技术实现在线监测和控制，一旦发现故障问题可以及时改进。对螺纹钢线径在线监测及其检测系统方法，可以改善现有检测设备结构复杂和成本高的问题，满足螺纹钢线径的高精度检测需要，相较于传统人工检测方法而言优势更为突出，可以最大程度上规避对生产进度和产品质量的不良影响。通过螺纹钢线径在线测量及其检测系统相关研究，有助于推动工艺创新，推动冶金工业健康持续发展。
1 系统设计
1.1设计概述
电容式螺纹钢线径在线监测系统中涉及内容较广，其中包括电容模块、集电环、圆筒件、温度补偿模块、滤波模块、数据运算模块和数据显示模块等众多部分构成[1]。螺纹钢是从圆筒件中间区域穿过，从另一端引出第一电容极；轧机出口处设置集电环，与螺纹钢充分接触，引出第二电容极；将这两个电容极与电容模块连接，即为电容器的电容值，并且与其他几个模块连接。轧机出口处设置的圆筒件是金属件，外壁直径大概在螺纹钢直径3到10倍左右，圆筒件长度为50cm～100cm。
1.2系统构成
电容式螺纹钢线径在线监测系统设计，其中包括电容模块、集电环、圆筒件、温度补偿模块、滤波模块、数据运算模块和数据显示模块几个部分，其中圆筒件两端开口中空筒状结构，从圆筒件中心轴线穿过螺纹钢，并且从另一端第一电容极，而第二电容极则是集电环与螺纹钢充分接触后，从集电环中引出。将第一电容极和第二电容极接入到电容模块，并与滤波模块、数据计算模块盒数据显示模块连接[2]。
2 在线测量及其检测系统功能设计
2.1在线检测步骤
螺纹钢线径在线测量及其检测系统应用中，具体实施步骤表现在以下几个环节：
（1）改性陶瓷圆筒检测件。对于该项改性陶瓷材料的研发，烧制电导率等同于镍铜合金的陶瓷坯料，并且烧制改性陶瓷坯料。通过制作合适的模具，选择合理的烧制工艺，获得陶瓷圆筒检测件，包括圆筒件和版圆筒件，是螺纹钢线径在线监测及其检测系统的传感装置，直接负责数据获取。
（2）构建螺纹钢线径数据库。选择不同线径规格的螺纹钢，保证同样生产环境下穿过圆筒件，将电容检测模块调整为锁相放大检测方式，用于第一电容极和第二电容极电容器电容量测量，通过滤波模块处理可以得到电容值Ci。标准规格螺纹钢线径为，Ci则是标准规格螺纹钢绞线的电容值，获取标准数据（Ci，）。通常情况下，取值包括6mm、8mm、10mm、12mm、16mm、20mm、25mm、32mm、40mm和50m。数据库标准愈精细，所获得的检测数据精准度越高。
（3）检测工况下电容值Cx。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆螺纹钢穿过圆筒件同时，获取接入电容检测模块的第一电容极和第二电容极的电容值，并通过滤波模块获取电容值Cx。电容值Cx对应直径为螺纹钢电容值[3]。
（4）数据处理和温度补偿。获取电容值Cx后，数据传输到数据运算模块，实现局部线性化和偏差估计运算，得到螺纹钢直径和偏差值△。首先，结合生产的螺纹钢直径，在标准数据库中提取生产螺纹钢直径配套的数据，即（C1，）和（C2，）。C1相较于螺纹钢直径要小一个标准直径规格，是标准数据库的C1电容值，C2则比生产螺纹钢直径大一个标准直径规格，则是标准库中C2对应的电容值。通过输入到相应公式中计算，可以获得电容值和螺纹钢直径关系曲线。
将获取的数据带入到公式进行计算：
将公式精简化，得到以下公式：
通过公示计算可以得到b，电容值Cx对应直径为螺纹钢电容值，b是截距。
将截距b和电容值Cx带入到公式中获取螺纹钢直径；当前生产螺纹钢规格直径与待检测螺纹钢直径带入到公式中基酸，可以获得螺纹钢和线径规格偏差。
对螺纹钢温度在线测量和检测，计算得到高温条件下的螺纹钢线径，补偿得到线径值。通过在线测量及其检测系统来显示线径，是冷态下的线径值。
计算得到螺纹钢直径和偏差量后，通过数据显示模块显示出来。该系统中的螺纹钢直径在6mm～50mm范围内，根据生产要求选择标准规格的螺纹钢直径。
2.2制作圆筒检测件
对于圆筒检测件的加工制作，一种是选择厚度较薄的铝、铜材料，制作成标准规格的圆筒件，并且对两侧加工陶瓷绝缘材料，获得第一电容极和第二电容极，形成电容型圆筒检测件[4]。所以，为了保证圆筒检测件质量，应该选择合理的加工材料和加工工艺，实现各个环节加工质量有效控制。另一种则是选择改性陶瓷材料制作圆筒检测件，包括陶瓷材料以及合金材料，在中间区域使用厚度较薄的橡皮泥材料，两侧同样选择橡皮泥材料用于烧制改性陶瓷，获得电极材料。选择合理材料，通过圆筒检测件的烧制和加工，可获得感应电容圆筒检测件。
2.3轧机表面检测
螺纹钢线径在线测量及其检测系统设计中，需要综合考量轧机表面凹槽问题。如果轧辊表面存在凹槽，挤压出螺纹钢后，可能导致螺纹钢表面出现凹凸不平的质量缺陷。螺纹钢通过圆筒检测件时，由于表面存在凸起，等效电容两极板间距大大减小，而电容值随之增加[5]。所以，通过这一系统，可以实现连续电容值周期变化的有效检测，通过观察电容值输出变化情况，作为检查螺纹钢表面是否存在凸起的判断依据。如果发现异常凸起，可以及时更换轧辊，以此来保证生产质量和进度，提升成材率。
结论：
综上所述，在工业生产中，螺纹钢生产质量高低，很大程度上取决于生产工艺和配套装置先进性，作为产品质量最后一道关卡，质量检测工作工作十分重要。而传统人工检测方法局限性较大，精准度不高，无法实时检测。通过设计电容感应型在线检测系统，操作简单、设备维护成本低，可以更好的满足螺纹钢线径在线检测需要，一旦发现质量缺陷及时改进，有效提升螺纹钢成材率。
参考文献：
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论文作者:王宏林
论文发表刊物:《防护工程》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/26
标签：螺纹钢论文; 电容论文; 在线论文; 圆筒论文; 模块论文; 直径论文; 测量论文; 《防护工程》2018年第32期论文;