淺談軋鋼系統(tǒng)自動控制技術(shù)

童安革

摘 要：本次研究主要分析了實現(xiàn)軋機生產(chǎn)線全自動軋鋼功能的過程情況。并且還對比了軋制過程的手動控制以及軋制過程的全自動控制，針對實現(xiàn)了全自動軋鋼控制功能實現(xiàn)的總結(jié)分析。簡要總結(jié)介紹了國內(nèi)近年來軋鋼技術(shù)進步的情況，本研究梳理了軋鋼技術(shù)的分類，并探討了在生產(chǎn)中軋鋼技術(shù)的具體應(yīng)用，希望能夠為相關(guān)的工作提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：電動機；全自動軋鋼；控制功能；

前言：近10年來，中國的軋鋼領(lǐng)域隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，無論是在生產(chǎn)線成套裝備的技術(shù)集成與開發(fā)，還是軋制工藝控制技術(shù)及高性能高強度鋼材品種的研究開發(fā)方面都有了長足的進步。本研究根據(jù)主要的鋼材種類，全面分析了軋鋼技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，并進一步歸納了生產(chǎn)中應(yīng)用軋鋼技術(shù)的情況。

1.我國軋鋼自動化控制技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀以及未來發(fā)展研究

1.1我國軋鋼自動化控制技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

上世紀(jì)70年代以前，我國熱軋帶鋼的軋制技術(shù)十分落后，只能引進國外的先進技術(shù)，并逐漸吸收和消化，經(jīng)過幾十年的努力，終于形成了VCL軋輥板型控制技術(shù)，并不斷創(chuàng)新，能夠很好地控制熱軋和冷卻過程中鋼材變形的情況。社會生產(chǎn)發(fā)展的速度進一步加快，人們對鋼材的需求量也越來越多，傳統(tǒng)的鋼材生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)無法達到鋼材的需求，科學(xué)合理的使用自動化控制技術(shù)，提升軋鋼的生產(chǎn)效率，完善自動化控制技術(shù)，也是這些年來逐步出現(xiàn)的，連軋機的生產(chǎn)效率較高，而且非常容易控制可以為鋼材企業(yè)提供一定的經(jīng)濟效益，幾十年來，中國引進了許多先進的軋鋼自動化系統(tǒng)，特別是在熱連軋、冷連軋、中厚板、寬厚板等生產(chǎn)線，引進了世界多家著名廠商先進的軋鋼控制系統(tǒng)、數(shù)學(xué)模型和控制軟件，這在世界上是僅有的現(xiàn)象。21世紀(jì)頭10年，中國經(jīng)濟發(fā)展突飛猛進，2009年中國GDP是2000年的3.38 倍。鋼鐵工業(yè)同步增長，很好地支撐了中國的經(jīng)濟建設(shè)。2009年中國的粗鋼產(chǎn)量增長到2000年的4.42倍。作為鋼材產(chǎn)品主要用戶的汽車、造船和鐵路等行業(yè)發(fā)展，是中國鋼鐵工業(yè)產(chǎn)能和技術(shù)發(fā)展的主要驅(qū)動力。鋼鐵生產(chǎn)線上的關(guān)鍵性技術(shù)設(shè)備如：短應(yīng)力線鋼鐵軋制機、高線無扭鋼鐵軋制機組、高速飛剪設(shè)備、冷飛剪設(shè)備、水冷系統(tǒng)、萬能軋鋼機和軋鋼機自動系統(tǒng)已經(jīng)全部完成國產(chǎn)化目標(biāo)，初步在鋼鐵軋制工藝上實現(xiàn)了無扭、控冷等技術(shù)，極高地加快了鋼鐵的加工速度。

1.2我國軋鋼自動化控制技術(shù)未來發(fā)展研究

我國的鋼鐵生產(chǎn)模式正在向高品質(zhì)、流程短、銜接快、智能化等方向前進。通過高校與企業(yè)的合作，已經(jīng)研究開發(fā)出分別用于熱軋帶鋼、中厚板以及H型鋼軋制的新一代控制冷卻技術(shù)。針對常規(guī)熱軋帶鋼軋機層流冷卻及中厚板軋機 ACC 系統(tǒng)的配合與銜接存在的問題，開發(fā)了用于熱軋帶鋼的超快速冷卻裝置和噴嘴傾斜布置的壓力噴射式超快速冷卻系統(tǒng)與傳統(tǒng)集管層流冷卻系統(tǒng)混合配置技術(shù)。目前，正在4300中厚板軋機、3500中厚板軋機上裝設(shè)具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的 UFC +ACC 新一代控制冷卻系統(tǒng)，為實施新一代TMCP創(chuàng)造了條件。通過對熱軋后對大H型鋼實施超快速、高效的噴水冷卻方法， 使軋制后處于較高溫度的奧氏體組織在極短時間內(nèi)轉(zhuǎn)變成細(xì)晶粒的鐵素體+珠光體及貝氏體組織，H型鋼的綜合力學(xué)性能得到提高。在近年的“新一代鋼鐵材料重大基礎(chǔ)研究”項目以細(xì)晶和超細(xì)晶鋼的研究開發(fā)為目標(biāo)的工作中，通過結(jié)合軋制生產(chǎn)線裝備和工藝實際，開展了大量的理論和試驗研究與探索，鋼在形變、相變中的析出行為研究與控制是鋼的組織性能控制的一個重要方面。通過大量的試驗研究和生產(chǎn)實踐證明，采用合理的冶金成分設(shè)計和軋制、冷卻工藝控制，可以在鋼中產(chǎn)生大量的納米尺寸粒子析出，使鋼的強韌性得到顯著提高。

2.軋鋼生產(chǎn)過程中應(yīng)用的自動化控制技術(shù)

2.1冷軋鋼板形自動控制技術(shù)

硅鋼作為鋼材軋制技術(shù)的難點，其相關(guān)的工藝十分復(fù)雜。通過添加合金元素并降低加熱溫度，能夠提高鋼材成品的磁性，而晶粒的合成和析出，需要低溫抑制，這時可以應(yīng)用正負(fù)電子對撞機進行帶鋼的軋制。冷軋板型控制系統(tǒng)先通過數(shù)字信號對整個板型進行測量，之后計算軋輥模型，找到傾斜的角度，實現(xiàn)分段冷卻和控制。這項技術(shù)主要是為了讓板形缺陷中的其他缺陷問題消除掉，最典型的是兩肋波浪或者復(fù)合波浪，所以需要在板形的入口處進行一個噴射乳液口的設(shè)置，控制測量和控制工作輥的熱度，這套控制系統(tǒng)會依照不同測量段的帶鋼應(yīng)力進行三次四次分量的計算，在計算的時候，需要通過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)學(xué)模型代入相關(guān)數(shù)據(jù)之后進行測算。

2.2軋制自動化智能控制技術(shù)

軋鋼工藝需要通過壓力加工的手段讓軋輥間經(jīng)過的鋼錠和鋼坯改變形狀，不單單需要確保其加工成標(biāo)準(zhǔn)的形狀，還需要確保其產(chǎn)品的質(zhì)量符合要求，自動化控制系統(tǒng)能夠在軋鋼的時候發(fā)揮出重要的操作和監(jiān)控作用，確保各項操作更為標(biāo)準(zhǔn)，讓鋼鐵生產(chǎn)的準(zhǔn)確性和可靠性提高，確保安全生產(chǎn)，電氣自動化技術(shù)引入我國軋鋼企業(yè)之后對軋鋼工藝精度的提高以及成品質(zhì)量的縮短有著很大的幫助。在發(fā)展歷程當(dāng)中，電氣自動化技術(shù)已經(jīng)逐步在鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)的每一個角落獲得廣泛的使用，小到電器元件的使用，大到成套機械設(shè)備的控制，都可以看到電氣自動化的身影。在我國當(dāng)前自動化控制系統(tǒng)當(dāng)中，最新的發(fā)展是人工智能，目前已經(jīng)在滾軋鋼自動化控制的過程中得到一定的應(yīng)用，自動化控制的人工智能系統(tǒng)主要包含了頂級的操作技術(shù)、精準(zhǔn)的合理的邏輯順序、精確的控制能力、復(fù)雜而協(xié)調(diào)的控制傳輸網(wǎng)絡(luò)。電氣自動化系統(tǒng)能夠讓危險性降低，并且讓生產(chǎn)效率提高的關(guān)鍵在于該系統(tǒng)具備以下幾個優(yōu)點：能進行集中化的監(jiān)控管理；能進行遠(yuǎn)程監(jiān)控管理；能夠進行現(xiàn)場化的監(jiān)控管理；還能進行智能化的監(jiān)控管理。

2.3實現(xiàn)全自動軋鋼核心控制功能

按照實際情況，可以劃分全自動軋鋼功能的需實現(xiàn)核心控制內(nèi)容，按照標(biāo)準(zhǔn)劃分為以下幾個部分：水平方向的輥道控制功能；垂直方向的道次數(shù)設(shè)定控制功能；軋制道次的控制功能。水平方向的輥道控制功能詳細(xì)指的是在實際分析的過程中如果是選擇對相應(yīng)的輥道控制信息進行定義，那么就需要以軋線輥道控制分組控制狀態(tài)進行確定，并且確定相應(yīng)的輥道的控制狀態(tài)，實現(xiàn)全自動軋鋼的過程中。對于水平方向輥道的控制功能來說，應(yīng)該從根本上滿足以下幾個方面的條件需要：軋件運輸過程條件；軋制過程的需要條件；待溫過程的實際標(biāo)準(zhǔn)。運輸過程指的是，輥道控制功能需要以軋件跟蹤狀態(tài)為基礎(chǔ)前提，對于以下兩個軋件所在輥道進行啟動，第一個是輥道分區(qū)的輥道，第二個是下一個輥道分區(qū)的輥道，并且還需對經(jīng)過的分區(qū)輥道進行停止處理，如果在軋件運輸至目標(biāo)區(qū)域的時候， 那么就需要將全部的輥道停止。另外，在實際工作中，如果待溫軋件在進行待溫擺動的過程中，只需要一個待溫區(qū)的占用就可以完成，那么就需要對該待溫區(qū)進行針對的設(shè)置，促使其處于一個恒溫的狀態(tài)。對于垂直方向道次數(shù)設(shè)定控制功能來說，道次數(shù)時刻重新設(shè)定也可以分為以下兩個個方面：第一個方面是在坯料運輸?shù)綑C之前。應(yīng)該完成道次數(shù)的復(fù)位，直達第1道次位置即可。第二個方面是結(jié)束軋件待溫，在運輸?shù)綑C之前，第二階段軋制開始，設(shè)定道次數(shù)，促使其處于再次開軋道次即可。

3.結(jié)語

鋼鐵企業(yè)在我國國民經(jīng)濟發(fā)展過程中扮演著非常重要的角色，通過生產(chǎn)制造應(yīng)用自動化技術(shù)，能夠讓鋼鐵的生產(chǎn)效率大大提升，不斷優(yōu)化和改進軋鋼技術(shù)，勇于創(chuàng)新，逐漸實現(xiàn)鋼材的節(jié)約化，并且改進和優(yōu)化自動化系統(tǒng)，符合新時期創(chuàng)新發(fā)展的需要，推動鋼材行業(yè)的健康發(fā)展。

參考文獻：

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