钢铁企业热轧带钢生产线自动化控制技术分析

钢铁企业热轧带钢生产线自动化控制技术分析摘要：当前国内外先进的冶金钢厂不断向数字化、智能化发展，推进信息化与工业化深度融合，国际上美国大河钢厂的智能化建设，通过全流程质量数字化和质量管控规则的结合，实现了质量在线管控。浦项、宝武在智能化方面已经领先开展，实现了板坯库无人吊车，粗轧料形、精轧跑偏等实现了在线控制，热轧钢卷端部缺陷、夹送辐辐面缺陷等实现了在线检测。在钢铁行业设备管控中，浦项最先开始智能化的探索，将设备管理作为智能工厂建设的主线。另外宝钢热轧在节能、集控、安全、吊车、视觉识别、数字化工厂、设备状态监测和全自动轧钢方面积极开展智能化建设己取得成绩。关键词：钢铁企业；热轧带钢；生产线；自动化前言热轧是带钢生产中的主要工艺，其产品一部分作为成品直接使用，另一部分作为半成品经过冷轧、焊管和冷弯等工艺深加工后使用，目前由于冷轧成本较高,"以热代冷〃逐渐成为带钢生产的趋势。1热轧带钢厂信息化现状产线采用计算机四级管理，基本能够实现分应用层次建立网络架构，各网络逐级实现互联互通，利用各系统实现对生产、质量和物流的管理。如ERP集成采购管理系统与生产、仓储管理系统，实现计划、流水、库存、单据的同步，ERP订单在MES中形成排产计划，MES支持向ERP±传计划执行数据、实际生产信息等功能，采用信息技术手段辅助质量检验，关键检测系统或检验设备能自动输出检测结果数据到相关系统，为智能化建设打下基础。2热轧带钢厂智慧制造发展思路结合热轧厂生产经营目标，打造智能化、高效率、低成本的绿色热轧产线，实现热轧厂生产组织、制造装备、质量管控、效率提升、安全保障、成本控制、分析决策过程的智能化。以重点产线为突破，智慧制造工作将围绕基础自动化、无人行车、站所室集控、机器人、模型优化及3D可视化、状态检测及智能点检等方面展开。技术成熟度高、易实现的，以及提质增效显著的先行实施，并逐步向其他产线推广。2.1生产与质量智能管控从原料、加热、连轧、精整全流程生产入手，建立智能生产和质量管控系统,全面实现生产和质量管控智能化。生产管控智能化。以智慧决策为前提，基于大数据、多模型组合、断电式优化算法、高阶人机交互等策略.建立具备完善的生产全流程资源优化分配、生产自动编排、跟踪、预警及动态优化调整等功能的跨产线一体化生产智慧管控体系。质量全流程管控系统。建立全流程物质流、信息流时空精准匹配，实现全流程产品质量的溯源分析，构建产品缺陷的自动封锁系统，以及热轧带钢组织性能智能预测系统。成本分析系统。精确分析和预测每块轧件在各工序的能源介质消耗和相应成本。2.2设备智能管控设备管控的目标是实现〃一个中心，两条主线，四个维度〃。一个中心，即采用智能化手段实现设备的本质安全稳定运行；两条主线，即感知设备和解放人力;四个维度，即开展自我智能探索、智能监测分析预警、智能点检及虚拟实践和周期管理并探索设备剩余使用周期建模。2.3智能控制智能制造的目的是利用自动化、智能化技术以及机器人系统，把人力从繁琐的、危险的、重复性的劳动中解脱出来，提高工作效率。⑴无人吊车从现场的实际情况出发，综合考虑板坯库与钢卷库存管理流程，吊车的三维定位，数据的自动采集及无线通讯技术，最终实现板坯库与钢卷库存无人吊车。加热炉区智能控制建立板坯智能识别与核对系统，实现加热炉自动装钢；建立加热炉燃烧过程控制系统，实现加热炉自动烧钢；建立轧制节奏控制系统，实现加热炉自动出钢。中间坯料形智能控制目前热轧中间坯镰刀弯、扣翘头等料形普遍由操作员手动调整，通过建立镰刀弯与扣翘头控制模型，在粗轧入出口安装料形检测装置，实现中间坯镰刀弯与扣翘头的自动调整。带钢跑偏及楔形智能控制目前国内外热轧带钢跑偏及楔形普遍由操作员手动调整，建立精轧跑偏及楔形自动模型控制系统。中间坯优化剪切闭环控制热轧生产线中间坯优化剪切系统基本都采用开环控制，中间坯与飞剪各自独立控制，影响中间坯头尾剪切精度。而采用中间坯优化剪切闭环控制系统，飞剪能智能感知中间坯运行状态，及时修正飞剪剪鼓加速度，实现中间坯头尾精准剪切。热轧产线智能测控与模型技术对于热轧生产过程中机架浪形、卷取形状等关键工艺参数，利用图像处理技术可实现实时测量，并构建反馈控制系统。通过大数据及AI技术建立更准确的模型，实现全热轧生产过程的自动化，提升模型控制精度。轧辐及夹送辐表面质量检测与控制的智能化技术开展轧辐辐面质量自动检测与判定，轧辐健康度全生命周期大数据分析及预测，轧辐磨削控制模型智能化，以及热轧在线磨辐等技术研究，降低轧辐引起的缺陷，实现夹送辐在线监控。液压辐缝控制液压辐缝控制系统的主要组成部分包括动力源、调整装置和执行机构，以下是对某钢厂冷轧机的液压辐缝控制系统所进行的具体分析。动力源：5个恒压式变量泵组成压下系统中的泵站，其中有一个变量泵是备用的，在每一个变量泵的出口处还并联着一个先导式溢流阀，这种先导式溢流阀主要起到安全涧的作用，目前大功率的高压伺服系统普遍采用这种多联泵的配置方式。这种配置方式的优点是能量损耗小、效率高，尤其适用于高压和大功率系统。同时特别适合于流量变化大，并且间歇工作的系统。执行机构：在执行机构中，主要的元件有电液伺服阀、液压缸、轧机负载、测厚仪、位移传感器和压力传感器等。进入液压缸的液体流量可以通过伺服涧来控制，再通过液压缸及机架内的相关机构来控制上支撑辐和上工作辐的上下移动,进而达到控制轧制压力和压下位置的目的。调整装置：液压相缝控制系统可以让带钢厚度达到设定的目标偏差范围，并且对轧机辐缝进行在线调整。在位置和轧制力闭环控制中，由反馈信号通过伺服涧对液压缸进出油量的控制来调整辐缝的位置。调整装置存在于两个独立的闭环系统中，分别是轧制力控制和位置控制，这两种控制方式的类型相似，调整辐缝时把它们各自调整的结果再进行累加。在整个闭环控制系统中，前四个机架均采用位置闭环控制方式，其具体的压下量设定主要根据秒流量定律和中间机架的恒功率原则设定。这种位置闭环控制方式的优点在于使进口处得到较好的平直度，对产品的板形控制有重要作用，而第五机架采用轧制力控制方式，这样可以减少轧辐偏心对最终产品造成的影响。结束语星生产、质量管控智能化，设备智能管控与分析预警，高效率智能装备，智能安全，以及自动化轧钢、集控等方面，打造智能化、高效率、低成本的绿色热轧产线，从而实现无人化、少人化、操检合一、集中管控，做到提质增效，安全节能，设备状态及时监控，自动化轧钢程度提升。参考文献：⑴高青松，李婷."中国制造2025"研究进展及评述[J]・工业技术经济，2018,300(10)：59-65.⑵张京萍.大河钢厂一美国