王 瑛，丁 正

(马鞍山钢铁股份有限公司，安徽马鞍山 243000)

引言

热轧生产线钢卷成品的自动称重设备负责对每个钢卷进行称重并发送重量记录。钢卷称重设备平常进行定期维护和校准。在实际连续生产的使用过程中，可能因为保护限位的顶杆和秤体之间的间隙过小、压头突然损伤、数据传输丢包等种种情况，导致称重读数不准确，有时偏差甚至超过数吨。尤其，在国内某热轧厂，钢卷秤采集的重量数据不是通过网络发送[1]，而是采用BCD 码方式通过十多芯电缆传输，若某单芯电缆连接出现异常，重量数据将会成批量出错。而且，该情况不易被发觉，若将该重量的钢卷及记录发送给客户，会导致计量异议[2-3]，也严重影响企业形象。因此，除了设法提高称重设备本身的稳定性之外，还需要设计了一种自动核查钢卷重量的方法，对偶发的称重值异常进行及时报警。

1 钢卷重量精确估算

为了及时发现称重值不准确的情况，需要将钢卷的理论重量和实际称重结果进行比较，当偏差超过设定范围时，系统发出报警，提示维护人员进行检查处理。在热轧二级系统中，其钢卷预估重量，是通过连铸坯重量粗略计算的，中间存在烧损、氧化、切头尾等工序，实际值与估算值偏差很大，报警精度难以得到保证。因此，首要工作是找到新的方法来提高理论重量的精度。

1.1 重量的初步计算

在热轧线精轧机的出口（如图1 所示），布置有多功能测宽和单点测厚仪表，对当前通过该仪表检测点的带钢进行实时宽度和厚度的测量。

图1 卷重初步估算原理图

同时PLC 采集精轧末机架F7 工作辊的实时线速度，被视为带钢通过仪表检测点时的实时线速度。设定钢卷的平均密度ρ=7.8。钢种密度系数K，初始值为1。

根据公式（1）来估算的钢卷重量。

公式（1）中，t0——带钢头部到达检测点时间；

t1——带钢尾部离开检测点时间；

L——带钢实时宽度值；

H——带钢实时厚度值；

V——带钢实时速度值。

设定测宽仪检测实时宽度大于50 mm时为带钢头部到达检测点时间点，检测宽度小于50 mm 时为带钢尾部离开检测点的时间点。此时计算所得到的值基本接近于实际值，但是偏差较为不稳定，绝对值还超过数百千克，需要进一步提高精度。

1.2 密度系数K的确定

由于热轧生产线生产钢种类目较多，其密度也存在一定差异。为了精确估算钢卷重量，需要确定所有钢轧密度系数K的值。首先需要将所有钢种进行编号，编号与钢种一一对应，二级系统将钢种号传输到一级PLC系统中。

首先检测并确定钢卷秤处于标准正常状态时，当生产线正在生产某编号钢种时，将以上估算值Wt与实际称重值W0进行比较，多次试验获取每个钢种的密度系数ki的平均值。公式如下：

需记录并确定所有ki系数，然后以ki系数取代K，得到最终公式（3），提高估算精度：

公式（3）中，W—钢卷最终估算重量，

Ki—钢卷密度系数。

1.3 实际精度效果

完成对各钢种的密度系数Ki设定后，对同一钢种的重量估算值有较高的精度。如图2 所示，称重仪表最终读数为21.04 t，钢卷重量估算值为20.9679对，偏差为0.072 t。

图2 卷重估算与实际值比较示例图

2 报警的输出

将估算重量值W 与钢卷运输线的托盘小车跟踪信号捆绑传输至称重位置，与自动称重的记录值W0进行差值比较。取偏差绝对值：

当偏差Δ 大于一定范围时，就可能存在异常。经过实践发现，在报警的投入使用前，有2个因素需要考虑。一是，在钢卷称重前，有剪切取样的可能，根据取样大小的不同，会有几十到几百公斤的重量损失；二是，轧机轧制带钢可能存在轧破烂尾等，仪表扫描时可能不准确。经验证明，上面两种情况一般不会连续出现5 卷，因此，设定当连续5 卷出现重量估算值与实际称重值偏差大于某设定值时，系统输出报警。具体算法如下：

设定重量异常计数值C，在PLC 程序中编辑使C=C+1，该段程序在没有报警触发条件下不运行。C的初始值为0。当出现偏差Δ 大于设定值时，激活C=C+1一个扫描时间，C的计数值为1。连续出现偏差Δ 大于设定值时，C 值累加1。C 值＞5 时，系统输出报警声音。在C 值＞5之前，若重量偏差出现1次正常值，则C=0，计数值清零。这样既能避免出现误报警，又能及时发现真实称重异常情况。

3 钢卷估算重量的其它应用

钢卷的估算重量还被应用在其它方面。如在卷取机生产过程中，数台卷取机是各自单独工作的。其卷筒设备的寿命，有一个预设定值，一般是150 万t左右。当超过预设定值，继续使用会有一定风险。因此，会有维护人员定期人工计算生产吨位，这样工作量大，而且可能出现错误。可以利用上述方法精确估算的钢卷重量，按照实际生产的卷取机进行各自累加计算，即可轻松获得卷筒实际生产吨位数值。当累加吨位数超过了预设值，直接触发报警，以提醒更换维护，极大地提高了工作效率。

4 结束语

以上所述的钢卷重量的精确估算方法，没有额外投入资金设备，只利用精轧机出口原先配置的多功能仪表及PLC 系统等设备，通过后期的数据处理，获得较为准确的重量估算值。根据此方法能够及时准确地发现称重计量错误。如果称重设备出现异常，一般生产5卷即可有报警输出，此时计量有错误的钢卷仍在运输线上，生产及维护人员有较为充裕的时间来处理故障。这样极大消除了计量异议，减少了异议赔付金额，同时提高了企业技术水平，维护了企业形象。