軋鋼自動(dòng)化論文

軋鋼自動(dòng)化論文【摘要】軋鋼是鋼鐵生產(chǎn)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，其目的一方面是為了對(duì)鋼材的形狀進(jìn)行加工，另一方面是為了對(duì)鋼材內(nèi)部的質(zhì)量進(jìn)行改善。生活之中常見的鋼板、槽鋼、型鋼以及鍍鋅板等等都是軋鋼工藝的產(chǎn)品。我國早在70年代就開始使用軋鋼工藝進(jìn)行鋼材生產(chǎn)，伴隨著改革開放的春風(fēng)，我國鋼鐵生產(chǎn)穩(wěn)步提升。進(jìn)入新千年以來，隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的提升，建筑行業(yè)、汽車制造業(yè)以及造船業(yè)等行業(yè)的快速發(fā)展，我國的鋼鐵企業(yè)發(fā)展進(jìn)入到一個(gè)嶄新的階段。但是在這繁榮的背后是我國鋼鐵企業(yè)大而不強(qiáng)的事實(shí)，因此提高我國軋鋼生產(chǎn)工藝的自動(dòng)化程度，提高精度，確保鋼材成品質(zhì)量才是我國鋼鐵企業(yè)發(fā)展的唯一出路。本文將就軋鋼工藝的自動(dòng)化技術(shù)及創(chuàng)新做出如下的探討。【關(guān)鍵詞】軋鋼自動(dòng)化技術(shù)創(chuàng)新自建國之初，我國就將鋼鐵產(chǎn)量作為國力提升的標(biāo)準(zhǔn)之一，對(duì)于鋼產(chǎn)量的關(guān)注度也非常之高。在上個(gè)世紀(jì)70年代我國就開始使用連軋軋鋼工藝，但是直至上個(gè)世紀(jì)末，我國的鋼材生產(chǎn)水平仍然較比于西方發(fā)達(dá)國家有著不小的一段差距，尤其是在精鋼生產(chǎn)中更是如此。我國鋼企業(yè)雖然經(jīng)歷了幾十年的快速發(fā)展，但是現(xiàn)階段我國的鋼鐵企業(yè)仍然停留在重產(chǎn)量輕質(zhì)量的發(fā)展層面。雖然我國粗鋼產(chǎn)量穩(wěn)居世界第一，但是精鋼產(chǎn)量卻并不理想。我國鋼鐵企業(yè)要想走出這一困境，提高軋鋼生產(chǎn)工藝的自動(dòng)化程度，提高鋼材加工和生產(chǎn)的精度是唯一的出路。自動(dòng)化技術(shù)能夠提高鋼材生產(chǎn)的效率，也能夠大大提高鋼材生產(chǎn)加工的精度，確保成品鋼材的質(zhì)量。對(duì)于自動(dòng)化技術(shù)的研究、應(yīng)用以及創(chuàng)新都是我國鋼鐵企業(yè)突破瓶頸，走向新的發(fā)展高度的必經(jīng)之路。1電氣自動(dòng)化技術(shù)在我國鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀分析我國引入電氣自動(dòng)化技術(shù)來提高軋鋼工藝的精度以及成品的質(zhì)量時(shí)間較早，在漫長的發(fā)展歷程之中，電氣自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)深入到鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)的每一個(gè)角落，大到成套機(jī)械設(shè)備的控制，小到電器元件的使用，都能看到電氣自動(dòng)化技術(shù)的身影。1．1可編程邏輯控制器目前國內(nèi)鋼鐵企業(yè)使用較多的一項(xiàng)自動(dòng)化控制技術(shù)就是可編程邏輯控制技術(shù)，也就是常說的PLC技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)具有高度的穩(wěn)定性，而且簡易性的操作也為生產(chǎn)效率的提高貢獻(xiàn)不小。并且該項(xiàng)技術(shù)對(duì)于工作條件的要求并不高，較比于其他控制系統(tǒng)具有明顯的低成本、高效率的特點(diǎn)。對(duì)于該項(xiàng)技術(shù)設(shè)備的使用主要是在軋鋼工藝流程的貼水脫硫、除渣除塵以及轉(zhuǎn)爐卸料等環(huán)節(jié)。PLC技術(shù)的使用使得鋼鐵生產(chǎn)流程的效率得到了大大的提升，而且還在很大程度上保證了成品鋼材的質(zhì)量。是目前國內(nèi)鋼鐵企業(yè)節(jié)約生產(chǎn)資源，提高經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑。1．2電氣元件傳感器、斷路器、繼電器和變頻器等電氣元件在軋鋼生產(chǎn)工藝中極為常見。許多電氣元件的使用使得軋鋼生產(chǎn)工藝的每一個(gè)細(xì)小的環(huán)節(jié)都能夠做到實(shí)時(shí)有效的監(jiān)控，從而有效的保證成品鋼材的質(zhì)量。例如傳感器，這類電氣元件應(yīng)用在整條生產(chǎn)線的許多環(huán)節(jié)，承擔(dān)著接收、傳導(dǎo)生產(chǎn)線運(yùn)轉(zhuǎn)情況的職能，如壓力傳感器、溫度傳感器等等，都是這類電氣元件的應(yīng)用代表。各類電氣元件的使用不僅提高了軋鋼生產(chǎn)工藝的精度以及產(chǎn)生品的質(zhì)量，同時(shí)也有效的保護(hù)了各生產(chǎn)設(shè)備，降低了維護(hù)的費(fèi)用。而且很多有關(guān)于環(huán)境監(jiān)測和保護(hù)的電氣元件更是大大的提高了鋼鐵企業(yè)社會(huì)效益，讓鋼鐵企業(yè)能夠更好的服務(wù)社會(huì)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。1．3檢測設(shè)備鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)不僅要從生產(chǎn)過程保證成品鋼材的質(zhì)量，同時(shí)也要從成品質(zhì)量檢驗(yàn)方面保證質(zhì)量。在這個(gè)環(huán)節(jié)之中，電氣自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用更是無處不見。對(duì)于鋼材質(zhì)量的保證要遵循全過程控制原則，即要從原材料檢測到最終成品檢驗(yàn)的全程監(jiān)控。例如在鋼材鑄造成型過程中，利用紅外溫度自動(dòng)化測試儀，將鋼材成品進(jìn)行紅外線掃描，用計(jì)算機(jī)成像并且進(jìn)行分析其尺寸精度。這個(gè)過程顯著的提高了鋼材成品的質(zhì)量和精度，也大大提高了檢測的效率。而且檢測設(shè)備不僅用于鋼材成品的質(zhì)量檢驗(yàn)，也包括對(duì)于環(huán)境的檢測和監(jiān)測。鋼鐵企業(yè)在生產(chǎn)過程中會(huì)對(duì)周圍的空氣環(huán)境造成影響，例如在加熱過程中會(huì)釋放含硫等廢氣元素。加強(qiáng)這方面的監(jiān)測和檢測也是提高鋼鐵企業(yè)社會(huì)效益和環(huán)境效益的重要舉措。2軋鋼電氣自動(dòng)化技術(shù)創(chuàng)新研究2．1形成控制體系軋鋼生產(chǎn)工藝是一個(gè)連續(xù)完整的過程，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會(huì)影響整個(gè)流程，因此不論是在監(jiān)控還是檢測方面都應(yīng)該注重提高自動(dòng)化控制程度。但是各個(gè)環(huán)節(jié)之間的自動(dòng)化設(shè)備應(yīng)該形成一個(gè)有效的控制體系，這樣不僅符合軋鋼生產(chǎn)工藝的要求，而且也順應(yīng)鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展要求。目前我國鋼鐵企業(yè)正在經(jīng)歷著股權(quán)重組、突破瓶頸、做大做強(qiáng)的發(fā)展階段。在這個(gè)階段生產(chǎn)向著連續(xù)化、大型化以及高精度、高密集性方向的發(fā)展勢(shì)在必行，提高自動(dòng)化控制體系之間的聯(lián)系緊密程度，形成有效的控制體系顯然有著十分的必要。2．2輸入輸出集中監(jiān)控這種控制模式能夠?qū)⑤敵龆丝诘目刂圃O(shè)備與輸入端口的控制設(shè)備有效的連接起來，以電纜線的方式通過控制室將輸入和輸入通道進(jìn)行連接，完成PCS模數(shù)的組態(tài)轉(zhuǎn)換，充分發(fā)揮DCS的全方位電氣設(shè)備的監(jiān)控作用。這種集中監(jiān)控模式雖然具有維護(hù)簡單、速度快、效率高的特點(diǎn)，但是這種控制模式會(huì)造成DCS主機(jī)的冗余不斷下降，電纜線用量逐漸增加，在這種狀態(tài)之下，遠(yuǎn)程輸入的干擾會(huì)逐漸增多，有可能會(huì)影響到DCS的可靠性。但是這種控制模式的發(fā)展前景不可小覷，需要加強(qiáng)對(duì)于這種控制模式技術(shù)的研究和創(chuàng)新工作。2．3遠(yuǎn)程智能輸入輸出遠(yuǎn)程智能輸入輸出能夠減少現(xiàn)場的電纜線用量，減少對(duì)于DCS主機(jī)控制室的干擾，提高控制的精度。而且能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離集中性的操作和控制，對(duì)于各種設(shè)備的輸入輸出信號(hào)進(jìn)行集中處理，通過計(jì)算機(jī)分析和安排各個(gè)電氣設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，集成化的數(shù)據(jù)處理能夠?qū)⒏鱾€(gè)電氣設(shè)備的利用率大大提高，也能夠最為及時(shí)的對(duì)于各個(gè)電氣設(shè)備的信息反饋進(jìn)行集中處理，發(fā)揮自動(dòng)化控制系統(tǒng)的整體效能。3結(jié)語軋鋼工藝自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用程度在很大程度上反應(yīng)著鋼鐵企業(yè)的質(zhì)量保證能力，而且我國鋼鐵企業(yè)目前正面臨著突破瓶頸、做大做強(qiáng)的關(guān)鍵性時(shí)期，這個(gè)階段對(duì)于電氣自動(dòng)化技術(shù)的研究和創(chuàng)新意義重大。在進(jìn)行電氣自動(dòng)化技術(shù)研究和創(chuàng)新的過程中既要重視各個(gè)工藝環(huán)節(jié)電氣自動(dòng)化設(shè)備的獨(dú)立性研究，也要重視整個(gè)工藝流程的集中性控制系統(tǒng)的完善，推動(dòng)鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。參考文獻(xiàn):［1］郭進(jìn)．淺論軋鋼電氣自動(dòng)化技術(shù)及創(chuàng)新［J］．科研，2016(07)．［2］閆濤，孫強(qiáng)．關(guān)于軋鋼電氣自動(dòng)化技術(shù)的創(chuàng)新研究分析［J］．科學(xué)時(shí)代，2014(16)．［3］康龍龍，邸嬌嬌．軋鋼電氣自動(dòng)化技術(shù)及創(chuàng)新［J］．建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2016(23)．［4］龍志剛．軋鋼電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)改造技術(shù)探討［J］．科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014(12)．

熱連軋薄規(guī)格高效軋制模型及自動(dòng)化控制技術(shù)創(chuàng)新及應(yīng)用一、研究的背景與問題唐鋼一鋼軋廠在軋制2.0mm及以下薄規(guī)格時(shí)常發(fā)生軋機(jī)狀態(tài)不穩(wěn)定、活套控制困難、卷取高速飛剪剪切點(diǎn)不準(zhǔn)、卷取卸卷系統(tǒng)工作不穩(wěn)定等各種問題，另外還存在精軋軋制力預(yù)測精度不高，帶鋼尾部拉窄比例偏高、機(jī)架間拉窄等問題突出，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)生產(chǎn)成本。以上諸多問題都迫切需要從軋制模型及自動(dòng)化控制技術(shù)進(jìn)行研究及改善。對(duì)于熱連軋模型和自動(dòng)化控制系統(tǒng)的研究，尤其是針對(duì)帶鋼頭部穿帶、軋制過程、尾部拋鋼的穩(wěn)定性問題，國內(nèi)外鋼鐵企業(yè)從設(shè)備、檢測、控制、工藝等方面對(duì)熱連軋軋制穩(wěn)定性展開了一系列研究。為保證帶鋼性能及尺寸控制精度，投入了自動(dòng)寬度控制、軋機(jī)預(yù)設(shè)定模型、輥縫自學(xué)習(xí)模型、軋制力自學(xué)習(xí)模型、溫度自學(xué)習(xí)模型、AGC控制、寬度道次間重計(jì)算功能、板形模型、動(dòng)態(tài)彎輥力控制模型、立輥頭尾短行程功能等模型控制技術(shù)。按照厚度公差±50μm計(jì)算，目前大多數(shù)熱軋數(shù)學(xué)模型及控制系統(tǒng)能保證到99%以上的命中率；寬度公差按照5-15mm計(jì)算，高水平產(chǎn)線能保證到96%以上。并且針對(duì)戰(zhàn)略品種需求，對(duì)現(xiàn)場工藝及現(xiàn)有模型的優(yōu)化、模型及自動(dòng)化控制功能開發(fā)都提出了新的要求。唐山鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司熱軋1810線在2012年進(jìn)行過一次模型及自動(dòng)化控制系統(tǒng)升級(jí)，但此后一直未進(jìn)行過系統(tǒng)模型優(yōu)化，尤其在軋制一些高強(qiáng)薄規(guī)格品種時(shí)，生產(chǎn)穩(wěn)定性及產(chǎn)品質(zhì)量精度均出現(xiàn)了較多問題。立項(xiàng)前，項(xiàng)目組已經(jīng)對(duì)產(chǎn)線問題進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)研和分析，并且取得了大量的現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)，也總結(jié)了一些規(guī)律，在控制模型及自動(dòng)化控制上進(jìn)行了多次的改善和創(chuàng)新性的方法改進(jìn)，對(duì)項(xiàng)目開展積累了一定經(jīng)驗(yàn)，另外從人員配置方面，已經(jīng)初步形成了涵蓋模型、自動(dòng)化、工藝及質(zhì)量專業(yè)人才團(tuán)隊(duì)，對(duì)分析和解決綜合性問題，奠定了基礎(chǔ)。二、解決問題的思路與技術(shù)方案本項(xiàng)目總體思路是以熱軋產(chǎn)品厚度、寬度、板形等過程參數(shù)指標(biāo)及生產(chǎn)穩(wěn)定性為研究目標(biāo)及對(duì)象，以模型優(yōu)化及功能開發(fā)、工藝技術(shù)及流程改進(jìn)和智能化及仿真技術(shù)為研究路徑，通過數(shù)據(jù)分析、同行業(yè)對(duì)標(biāo)、模型自學(xué)習(xí)優(yōu)化、控制功能開發(fā)、模型參數(shù)優(yōu)化、控制邏輯優(yōu)化等手段，以提高唐山鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司熱軋產(chǎn)線的軋制穩(wěn)定性，提高模型控制精度和熱軋產(chǎn)線的成材率，降低企業(yè)成本。項(xiàng)目研究及應(yīng)用的技術(shù)路線如圖1所示。

圖1

項(xiàng)目研究及應(yīng)用的技術(shù)路線三、主要?jiǎng)?chuàng)新性成果熱連軋薄規(guī)格高效軋制模型及自動(dòng)化控制技術(shù)創(chuàng)新及應(yīng)用，屬冶金行業(yè)熱軋模型及自動(dòng)化控制領(lǐng)域，以熱軋產(chǎn)線軋制穩(wěn)定性、厚度、寬度、板形等產(chǎn)品尺寸精度控制為研究對(duì)象，開展控制模型功能開發(fā)及熱軋工藝優(yōu)化，主要科技創(chuàng)新點(diǎn)如下：1、發(fā)明了基于中間坯溫度斜率的軋機(jī)加速度自學(xué)習(xí)方法，并建立了溫度趨勢(shì)和加速度的數(shù)學(xué)模型，解決了預(yù)設(shè)加速度偏差大導(dǎo)致軋制穩(wěn)定性降低的問題。2、發(fā)明了基于中間輥道起套率控制軋機(jī)級(jí)聯(lián)速度的方法，用數(shù)學(xué)模型對(duì)起套量、起套率、后機(jī)架的速度關(guān)系進(jìn)行描述，通過對(duì)粗軋末機(jī)架速度進(jìn)行調(diào)整，來減小中間輥道帶鋼起套程度，同時(shí)設(shè)置控制死區(qū)來減少對(duì)軋機(jī)速度的調(diào)整頻率，提高軋制穩(wěn)定性。3、自主開發(fā)了精軋軋制規(guī)程模型及仿真系統(tǒng)，揭示了軋制速度、變形率、軋制溫度、合金成分、軋輥材質(zhì)等因素與軋件變形抗力、軋制力的數(shù)學(xué)關(guān)系。實(shí)現(xiàn)基于軋制數(shù)學(xué)模型和工藝設(shè)備參數(shù)模擬計(jì)算精軋軋制規(guī)程參數(shù)，通過對(duì)軋制力、軋制扭矩以及電機(jī)功率等參數(shù)分析，以改進(jìn)工藝制度和軋機(jī)負(fù)荷分配和制定合理的工藝制度、減少試軋次數(shù)和降低試軋風(fēng)險(xiǎn)、加快產(chǎn)品的批量生產(chǎn)進(jìn)程、提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本。4、發(fā)明了適應(yīng)高強(qiáng)鋼板形控制的支撐輥輥型和板形控制方法，確定了支撐輥輥型、PC軋機(jī)角度、軋機(jī)負(fù)荷等因素與軋機(jī)出口帶鋼凸度的關(guān)系，提高了高強(qiáng)薄規(guī)格帶鋼凸度控制能力和平直度控制水平。四、應(yīng)用情況與效果本項(xiàng)目于2019年1月開始成功應(yīng)用于唐山鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司熱軋1810產(chǎn)線，該產(chǎn)線為2001年引進(jìn)的薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線，是國內(nèi)第一條應(yīng)用半無頭軋制工藝的熱軋帶鋼生產(chǎn)線，設(shè)計(jì)產(chǎn)能250萬噸年，品種結(jié)構(gòu)以高碳、耐候、高強(qiáng)熱成型鋼及冷軋基料為主，薄規(guī)格產(chǎn)品為產(chǎn)線特色品種。項(xiàng)目研究的基于溫度斜率的軋機(jī)加速度自學(xué)習(xí)方法、基于中間輥道帶鋼起套率調(diào)整級(jí)聯(lián)速度、楔形動(dòng)態(tài)控制方法、負(fù)荷分配優(yōu)化軟件、高強(qiáng)鋼板形控制方法、基于成分體系的軋機(jī)沖擊補(bǔ)償功能等一系列創(chuàng)新成果都在產(chǎn)線得到了應(yīng)用，取得了良好的效果。項(xiàng)目應(yīng)用后，軋制力設(shè)定精度、厚度、寬度、板形控制精度和生產(chǎn)穩(wěn)定性達(dá)到穩(wěn)定提高，精軋軋制力命中率達(dá)到97.49%，帶鋼尾部拉窄比例由9.0%降至2.7%，機(jī)架間拉窄卷數(shù)由21卷/月降至5卷/月及以下；軋制厚度2.0mm及以下薄規(guī)格時(shí)軋機(jī)廢鋼率由3次/萬噸降低至