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连铸板坯表面缺陷在线监测技术应用效果显著

徐科

由北京科技大学、重庆钢铁(集团)有限责任公司共同完成的“连铸板坯表面缺陷在线检测技术的开发与应用”项目效果分析表明，该项目的应用可提高轧线产能5％，减少氧化铁皮烧损0．5％，节约煤气消耗36％，每年在一条铸坯生产线上的应用可获得直接经济效益超过2000万元。目前国内有连铸板坯生产线200余条，如果都能推广应用本项目技术，则每年带来的直接经济效益将超过40亿元。该项目还获得2012年冶金科技奖二等奖。

该项目主要应用领域为连铸板坯生产线，可用于在线检测1000℃以上高温连铸坯的表面缺陷，包括表面裂纹、划痕、接痕、凹陷等，对于连铸坯表面质量问题的及时反馈具有重要的意义，可为高温坯热装热送工艺提供技术保障。项目的主要内容与特点如下：

(1)采用机器视觉检测技术，研制了国际上首套应用于高温连铸坯的表面缺陷在线检测系统。系统实现上下表面同步检测，检测精度达到0．35mm，对于表面纵裂、接痕、凹陷等缺陷的检出率为98％以上。

(2)针对连铸坯常出现的氧化铁皮、保护渣、振痕、水痕等现象与表面缺陷在纹理上差异，研发了特定的缺陷检测与识别算法。通过非抽样小波对铸坯表面图像进行分解，计算分解后得到的低频分量和原始图像的尺度共生矩阵，以及高频分量的灰度共生矩阵，作为图像的纹理特征，并输入基于AdaBoosting算法的分类器进行分类，常见缺陷的检出率达到98％，识别率达到80%。

(3)采用独特的照明技术，以消除高温板坯强辐射背景光的干扰，提高了图像的清晰度和缺陷的对比度。由于高温坯表面辐射光主要是红光或红外光，本项目选用了波长更短的绿色激光线光源，并通过窄带滤色镜滤除高温物体的辐射光。

(4)采用多重防高温、水汽、粉尘、氧化铁皮等措施，确保系统长期免维护运行。针对连铸坯生产线的恶劣环境，设计了具有隔热、隔震、防水、防尘功能的防护箱，以避免现场环境下的震动、高温、水汽和粉尘等对系统的影响。为了减少氧化铁皮和保护渣落在镜头和光源上，将下表面检测房的开口宽度缩小为80mm，并对下表面设备采用多重压缩空气吹扫，以保持采集光路上的清洁，保证图像的清晰。

本项目于2010年1月在重钢炼钢厂3#铸机生产线投入运行，经过3年多的实践，项目取得了以下应用效果：

(1)可对铸坯的表面质量进行及时反馈，避免缺陷的大面积产生。

(2)可在线检测铸坯的表面缺陷，为向轧钢输送高质量热送铸坯提供了保障。

(3)避免了操作人员靠近热坯检查，改善了工人的工作环境。

(4)可以直接检测铸坯上、下表面，对于下线铸坯，不用翻面再次检查，提高了生产效率。