一种无缝钢管生产控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于钢管生产控制技术领域，提供一种无缝钢管生产控制装置，包括：管坯区生产控制单元、热轧区生产控制单元、管排锯区生产控制单元以及精整区生产控制单元。该精整区生产控制单元对进入精整区的无缝钢管进行精整处理和检测，管排锯区生产控制单元设置有钢管质量在线判定系统，用于对定减径后的无缝钢管质量进行判定。根据本发明专利技术的构成，能够对生产过程中的钢管进行逐支跟踪的同时，实现钢管生产过程中的在线尺寸检测，保证物料逐支跟踪和生产的及时性、准确性和完整性。准确性和完整性。准确性和完整性。

【技术实现步骤摘要】
一种无缝钢管生产控制装置


[0001]本专利技术属于钢管生产控制
，具体地说，涉及一种无缝钢管生产控制装置。

技术介绍

[0002]无缝钢管加工工艺复杂，至少涉及长尺坯锯切、环形炉、穿孔机、轧机、定径机、冷床、管排锯切、矫直机、吹吸灰、探伤机、测长称重机、打包机等相关设备，通常各设备由不同厂家提供，各设备有其独立的PLC控制工作，并各设备的PLC与MES（生产执行系统）连接，由MES进行各设备之间的流程化控制，并实施获取相关生产信息等。一根长尺坯在经过各设备加工期间，物料运动路径多变，且又涉及一根长尺坯变为多根定尺坯，定尺坯经轧制为钢管后，钢管又锯切为多根钢管的工艺过程。
[0003]在无缝钢管质量标准中，对产品质量有关要求主要包括几个方面：几何尺寸精度、表面质量、化学成分、物理化学性能、工艺性能和金相组织等。其中，无缝钢管的几何尺寸精度对衡量产品质量最为重要，尤其是钢管的壁厚和钢管外径。
[0004]现有众多学者和专家在无缝钢管尺寸精度方面进行了大量的、长期的工作，形成了一些提高尺寸精度的方法与理论，优化生产工艺参数。例如论文《热轧无缝钢管壁厚精度控制策略与方法》（中国冶金，2020年第11期）研究了热轧无缝钢管壁厚精度在典型三工序的变形工艺，找出了影响壁厚精度的影响因素，并将质量控制图应用在热轧壁厚精度分析上，得出了影响因子与壁厚精度指标之间的对应关系。论文《无缝钢管的壁厚精度控制》（压力加工，2009年第5期）结合理论与现场实际情况，对无缝钢管壁厚偏差产品原因进行和分析，得出管坯加热温度、芯棒精度和轧制工具安装精度等为壁厚偏差产生的主要原因，并进行了优化改进，缩减了壁厚偏差带。
[0005]然而以上对钢管尺寸精度的研究都是基于离线数据的分析，具有时间滞后性，在实际现场中，大多也是依靠人工离线检测，测量结果存在偏差，而且现场工况也会随时间发生变化，离线钢管尺寸精度分析的数据也不能很好的逐支反应钢管实际情况。无缝钢管生产过程中，目前都是一个批次的钢管，抽查几根，进行离线测量，记录，并不进行判定，要判定时，需要等到出具质保书时，由专门的质检人员综合考虑各个因素后进行判定。质检人员只能通过少量的数据（离线抽检方式）给出终判，经常有错判的情况发生，质检人员判定合格外发的产品，也会存在质量异议。
[0006]因此，钢管逐支在线检测既能够与每支钢管的尺寸检测对应，又能够实时反应钢管尺寸数据，对于提高钢管尺寸精度，具有重大意义。而目前对于钢管的逐支跟踪情况是，在每支长尺坯的端部手写或喷印炉台号、炉回顺序号、坯料流号及材质，但钢管生产仍按炉组织生产。虽然轧制过程自动化程度高，从长尺坯进环形炉开始到下冷床，是单线输送，但后续生产流程离线工序多，标识易磨损，且生产流程多个工位存在频繁上下线，全流程难以实现逐支跟踪。
[0007]在工业自动化程度不断提高的背景下，需要在对生产过程中的钢管进行逐支跟踪的同时，并实现钢管质量的在线检测，截至目前，暂未有较好的解决方案。

技术实现思路

[0008]为解决现有技术中的以上问题，本专利技术提供一种无缝钢管生产控制装置，能够在利用标识和逻辑工位对钢管进行逐支跟踪的同时，实现钢管质量的在线检测，保证物料逐支跟踪的及时性、准确性和完整性。
[0009]一种无缝钢管生产控制装置，包括：管坯区生产控制单元，利用管坯上的标识对进入管坯区的无缝钢管坯料进行逐支跟踪生产控制；热轧区生产控制单元，对进入热轧区的定尺坯进行逐支跟踪生产控制，其中设置有轧辊压下量控制装置；管排锯区生产控制单元，对在管排锯区被切割后的多个子管进行逐支跟踪生产控制；以及精整区生产控制单元，对进入精整区的无缝钢管进行精整处理和检测，所述管排锯区生产控制单元包括钢管质量在线判定系统，用于对定减径后的无缝钢管质量进行判定，包括：钢管尺寸采集模块：用于在无缝钢管生产过程中收集实测曲线数据，将实测曲线数据归档到逐支钢管上，所述实测曲线数据至少包括钢管壁厚数据；质量判定模块：质量判定模块根据实测曲线数据结合判定规则判定钢管质量；判定结果传输模块：将判定钢管质量传输给生产执行系统。
[0010]可选地，质量判定模块至少包括单支钢管壁厚合格率判定规则，单支钢管壁厚合格率判定规则如下：；;其中，沿钢管轴向依次间隔测量多点的壁厚，为钢管某一点的壁厚；、为批次钢管的壁厚下限值和壁厚上限值；为钢管上沿轴向壁厚合格点的累计值；为钢管上沿轴向壁厚总体测量点数；为判定合格率限定值；为钢管壁厚合格点总数；H_为钢管壁厚合格率；为钢管壁厚判定结果。
[0011]可选地，质量判定模块还包括标准差规则，标准差规则如下：;;其中，沿钢管轴向依次间隔测量多点的壁厚，为测量壁厚的平均值，为钢管某一点的壁厚；为钢管壁厚总体测量点数；为标准差判定限定值；为壁厚标准差；为壁厚标准差的判定结果。
[0012]可选地，质量判定模块还包括极差值判定规则，极差值规则如下：;;;其中，沿钢管轴向线段上依次间隔测量多点的壁厚，、为测量壁厚的第、第个测量点的壁厚值；为钢管轴向上的壁厚最大值；为钢管轴向上的壁厚最小值；为钢管轴向上的壁厚极差值；为壁厚极差限定值；为壁厚极差值判定结果。
[0013]可选地，质量判定模块还包括最大值、最小值判定规则，规则如下：
其中，为钢管轴向上测量的任一点壁厚值；为钢管壁厚限定最大值，为钢管壁厚限定最小值；、分别为壁厚最大值、最小值的判定结果。
[0014]可选地，质量判定模块还包括连续点超上限的判定规则，表示如下：其中，为钢管轴向上测量的任一点壁厚值，n为限定最大超差点数，为壁厚上限值；表示判定超出的点数是否超过n，如果超过，则判定不合格，如果没超过，则判定合格。
[0015]可选地，质量判定模块还包括壁厚均值最小值判定规则，表示如下：其中为测量的第一个和最后一个壁厚值，为壁厚下限值，为求壁厚均值；表示判定壁厚均值是否小于，如果小于，则判定不合格，如果不小于，则判定合格。
[0016]可选地，所述管排锯区生产控制单元还包括用于控制管材头尾部的切除长度的钢管切除控制装置，所述钢管切除控制装置根据以下公式2计算钢管头尾切除长度L
q
：L
q
=
ꢀꢀꢀ
（2）其中，是孔型系数，其取值范围是0.65~0.75；S
n
是参与轧制机架数，且S
n
大于3；Z
m
是母管的平均张力系数；y是张力叠加系数，取值范围：0.65~0.67；D
z
是相邻机架之间的距离；
α是母管的热膨胀系数，取值1.01*；ΔX是定径机出口至管排锯区的变化温度。
[0017]可选地，钢管尺寸采集模块按照公式2计算实测曲线数据切头尾长度L
q
。
[0018]可选地，判定结果传输模块与生产执行系统的通讯方式是RocketMQ、RestAPI、DBLink中的一种。
[0019]根据上述结构，本专利技术涉及的无缝钢管生产控制装置，能够利用钢管上的标识和逻辑工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无缝钢管生产控制装置，其特征在于，包括：管坯区生产控制单元，利用管坯上的标识对进入管坯区的无缝钢管坯料进行逐支跟踪生产控制；热轧区生产控制单元，对进入热轧区的定尺坯进行逐支跟踪生产控制，其中设置有轧辊压下量控制装置；管排锯区生产控制单元，对在管排锯区被切割后的多个子管进行逐支跟踪生产控制；以及精整区生产控制单元，对进入精整区的无缝钢管进行精整处理和检测，所述管排锯区生产控制单元包括钢管质量在线判定系统，用于对定减径后的无缝钢管质量进行判定，包括：钢管尺寸采集模块：用于在无缝钢管生产过程中收集实测曲线数据，将实测曲线数据归档到逐支钢管上，所述实测曲线数据至少包括钢管壁厚数据；质量判定模块：质量判定模块根据实测曲线数据结合判定规则判定钢管质量；判定结果传输模块：将判定钢管质量传输给生产执行系统。2.根据权利要求1所述的无缝钢管生产控制装置，其特征在于，质量判定模块至少包括单支钢管壁厚合格率判定规则，单支钢管壁厚合格率判定规则如下：；;其中，沿钢管轴向依次间隔测量多点的壁厚，为钢管某一点的壁厚；、为批次钢管的壁厚下限值和壁厚上限值；为钢管上沿轴向壁厚合格点的累计值；为钢管上沿轴向壁厚总体测量点数；为判定合格率限定值；为钢管壁厚合格点总数；_为钢管壁厚合格率；为钢管壁厚判定结果。3.根据权利要求1所述的无缝钢管生产控制装置，其特征在于，质量判定模块还包括标准差规则，标准差规则如下：;
;其中，沿钢管轴向依次间隔测量多点的壁厚，为测量壁厚的平均值，为钢管某一点的壁厚；为钢管壁厚总体测量点数；为标准差判定限定值；为壁厚标准差；为壁厚标准差的判定结果。4.根据权利要求1所述的无缝钢管生产控制装置，其特征在于，质量判定模块还包括极差值判定规则，极差值规则如下：;;;其中，沿钢管轴向线段上依次间隔测量多点的壁厚，、为测量壁厚的第、第个测量点的壁厚值；为钢管轴向上的壁厚最大值；为钢管轴向上的壁厚最小值；为钢管轴向上的壁厚极差值；为壁厚极差限定值；为壁厚极差值判定结果。5.根据权利要求1所述的无缝钢管生产...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘国栋，陈丹，王雪原，殷实，陆惟见，刘任栋，李忠武，李艳楠，
申请(专利权)人：北京科技大学设计研究院有限公司海南龙祥原科技有限公司，
类型：发明
国别省市：