轧钢自动化论文

轧钢自动化论文【摘要】轧钢是钢铁生产中非常重要的一个环节，其目的一方面是为了对钢材的形状进行加工，另一方面是为了对钢材内部的质量进行改善。生活之中常见的钢板、槽钢、型钢以及镀锌板等等都是轧钢工艺的产品。我国早在70年代就开始使用轧钢工艺进行钢材生产，伴随着改革开放的春风，我国钢铁生产稳步提升。进入新千年以来，随着我国经济发展速度的提升，建筑行业、汽车制造业以及造船业等行业的快速发展，我国的钢铁企业发展进入到一个崭新的阶段。但是在这繁荣的背后是我国钢铁企业大而不强的事实，因此提高我国轧钢生产工艺的自动化程度，提高精度，确保钢材成品质量才是我国钢铁企业发展的唯一出路。本文将就轧钢工艺的自动化技术及创新做出如下的探讨。【关键词】轧钢自动化技术创新自建国之初，我国就将钢铁产量作为国力提升的标准之一，对于钢产量的关注度也非常之高。在上个世纪70年代我国就开始使用连轧轧钢工艺，但是直至上个世纪末，我国的钢材生产水平仍然较比于西方发达国家有着不小的一段差距，尤其是在精钢生产中更是如此。我国钢企业虽然经历了几十年的快速发展，但是现阶段我国的钢铁企业仍然停留在重产量轻质量的发展层面。虽然我国粗钢产量稳居世界第一，但是精钢产量却并不理想。我国钢铁企业要想走出这一困境，提高轧钢生产工艺的自动化程度，提高钢材加工和生产的精度是唯一的出路。自动化技术能够提高钢材生产的效率，也能够大大提高钢材生产加工的精度，确保成品钢材的质量。对于自动化技术的研究、应用以及创新都是我国钢铁企业突破瓶颈，走向新的发展高度的必经之路。1电气自动化技术在我国钢铁生产企业的应用现状分析我国引入电气自动化技术来提高轧钢工艺的精度以及成品的质量时间较早，在漫长的发展历程之中，电气自动化技术已经深入到钢铁生产企业的每一个角落，大到成套机械设备的控制，小到电器元件的使用，都能看到电气自动化技术的身影。1．1可编程逻辑控制器目前国内钢铁企业使用较多的一项自动化控制技术就是可编程逻辑控制技术，也就是常说的PLC技术。该项技术具有高度的稳定性，而且简易性的操作也为生产效率的提高贡献不小。并且该项技术对于工作条件的要求并不高，较比于其他控制系统具有明显的低成本、高效率的特点。对于该项技术设备的使用主要是在轧钢工艺流程的贴水脱硫、除渣除尘以及转炉卸料等环节。PLC技术的使用使得钢铁生产流程的效率得到了大大的提升，而且还在很大程度上保证了成品钢材的质量。是目前国内钢铁企业节约生产资源，提高经济效益的有效途径。1．2电气元件传感器、断路器、继电器和变频器等电气元件在轧钢生产工艺中极为常见。许多电气元件的使用使得轧钢生产工艺的每一个细小的环节都能够做到实时有效的监控，从而有效的保证成品钢材的质量。例如传感器，这类电气元件应用在整条生产线的许多环节，承担着接收、传导生产线运转情况的职能，如压力传感器、温度传感器等等，都是这类电气元件的应用代表。各类电气元件的使用不仅提高了轧钢生产工艺的精度以及产生品的质量，同时也有效的保护了各生产设备，降低了维护的费用。而且很多有关于环境监测和保护的电气元件更是大大的提高了钢铁企业社会效益，让钢铁企业能够更好的服务社会，促进经济发展。1．3检测设备钢铁生产企业不仅要从生产过程保证成品钢材的质量，同时也要从成品质量检验方面保证质量。在这个环节之中，电气自动化设备的应用更是无处不见。对于钢材质量的保证要遵循全过程控制原则，即要从原材料检测到最终成品检验的全程监控。例如在钢材铸造成型过程中，利用红外温度自动化测试仪，将钢材成品进行红外线扫描，用计算机成像并且进行分析其尺寸精度。这个过程显著的提高了钢材成品的质量和精度，也大大提高了检测的效率。而且检测设备不仅用于钢材成品的质量检验，也包括对于环境的检测和监测。钢铁企业在生产过程中会对周围的空气环境造成影响，例如在加热过程中会释放含硫等废气元素。加强这方面的监测和检测也是提高钢铁企业社会效益和环境效益的重要举措。2轧钢电气自动化技术创新研究2．1形成控制体系轧钢生产工艺是一个连续完整的过程，任何一个环节出现问题都会影响整个流程，因此不论是在监控还是检测方面都应该注重提高自动化控制程度。但是各个环节之间的自动化设备应该形成一个有效的控制体系，这样不仅符合轧钢生产工艺的要求，而且也顺应钢铁生产企业的发展要求。目前我国钢铁企业正在经历着股权重组、突破瓶颈、做大做强的发展阶段。在这个阶段生产向着连续化、大型化以及高精度、高密集性方向的发展势在必行，提高自动化控制体系之间的联系紧密程度，形成有效的控制体系显然有着十分的必要。2．2输入输出集中监控这种控制模式能够将输出端口的控制设备与输入端口的控制设备有效的连接起来，以电缆线的方式通过控制室将输入和输入通道进行连接，完成PCS模数的组态转换，充分发挥DCS的全方位电气设备的监控作用。这种集中监控模式虽然具有维护简单、速度快、效率高的特点，但是这种控制模式会造成DCS主机的冗余不断下降，电缆线用量逐渐增加，在这种状态之下，远程输入的干扰会逐渐增多，有可能会影响到DCS的可靠性。但是这种控制模式的发展前景不可小觑，需要加强对于这种控制模式技术的研究和创新工作。2．3远程智能输入输出远程智能输入输出能够减少现场的电缆线用量，减少对于DCS主机控制室的干扰，提高控制的精度。而且能够实现远距离集中性的操作和控制，对于各种设备的输入输出信号进行集中处理，通过计算机分析和安排各个电气设备的运转，集成化的数据处理能够将各个电气设备的利用率大大提高，也能够最为及时的对于各个电气设备的信息反馈进行集中处理，发挥自动化控制系统的整体效能。3结语轧钢工艺自动化技术的应用程度在很大程度上反应着钢铁企业的质量保证能力，而且我国钢铁企业目前正面临着突破瓶颈、做大做强的关键性时期，这个阶段对于电气自动化技术的研究和创新意义重大。在进行电气自动化技术研究和创新的过程中既要重视各个工艺环节电气自动化设备的独立性研究，也要重视整个工艺流程的集中性控制系统的完善，推动钢铁生产企业的进一步发展。参考文献:［1］郭进．浅论轧钢电气自动化技术及创新［J］．科研，2016(07)．［2］闫涛，孙强．关于轧钢电气自动化技术的创新研究分析［J］．科学时代，2014(16)．［3］康龙龙，邸娇娇．轧钢电气自动化技术及创新［J］．建筑工程技术与设计，2016(23)．［4］龙志刚．轧钢电气自动化控制系统改造技术探讨［J］．科技创新与应用，2014(12)．

热连轧薄规格高效轧制模型及自动化控制技术创新及应用一、研究的背景与问题唐钢一钢轧厂在轧制2.0mm及以下薄规格时常发生轧机状态不稳定、活套控制困难、卷取高速飞剪剪切点不准、卷取卸卷系统工作不稳定等各种问题，另外还存在精轧轧制力预测精度不高，带钢尾部拉窄比例偏高、机架间拉窄等问题突出，严重影响了产品质量和企业生产成本。以上诸多问题都迫切需要从轧制模型及自动化控制技术进行研究及改善。对于热连轧模型和自动化控制系统的研究，尤其是针对带钢头部穿带、轧制过程、尾部抛钢的稳定性问题，国内外钢铁企业从设备、检测、控制、工艺等方面对热连轧轧制稳定性展开了一系列研究。为保证带钢性能及尺寸控制精度，投入了自动宽度控制、轧机预设定模型、辊缝自学习模型、轧制力自学习模型、温度自学习模型、AGC控制、宽度道次间重计算功能、板形模型、动态弯辊力控制模型、立辊头尾短行程功能等模型控制技术。按照厚度公差±50μm计算，目前大多数热轧数学模型及控制系统能保证到99%以上的命中率；宽度公差按照5-15mm计算，高水平产线能保证到96%以上。并且针对战略品种需求，对现场工艺及现有模型的优化、模型及自动化控制功能开发都提出了新的要求。唐山钢铁集团有限责任公司热轧1810线在2012年进行过一次模型及自动化控制系统升级，但此后一直未进行过系统模型优化，尤其在轧制一些高强薄规格品种时，生产稳定性及产品质量精度均出现了较多问题。立项前，项目组已经对产线问题进行了详细的调研和分析，并且取得了大量的现场生产数据，也总结了一些规律，在控制模型及自动化控制上进行了多次的改善和创新性的方法改进，对项目开展积累了一定经验，另外从人员配置方面，已经初步形成了涵盖模型、自动化、工艺及质量专业人才团队，对分析和解决综合性问题，奠定了基础。二、解决问题的思路与技术方案本项目总体思路是以热轧产品厚度、宽度、板形等过程参数指标及生产稳定性为研究目标及对象，以模型优化及功能开发、工艺技术及流程改进和智能化及仿真技术为研究路径，通过数据分析、同行业对标、模型自学习优化、控制功能开发、模型参数优化、控制逻辑优化等手段，以提高唐山钢铁集团有限责任公司热轧产线的轧制稳定性，提高模型控制精度和热轧产线的成材率，降低企业成本。项目研究及应用的技术路线如图1所示。

图1

项目研究及应用的技术路线三、主要创新性成果热连轧薄规格高效轧制模型及自动化控制技术创新及应用，属冶金行业热轧模型及自动化控制领域，以热轧产线轧制稳定性、厚度、宽度、板形等产品尺寸精度控制为研究对象，开展控制模型功能开发及热轧工艺优化，主要科技创新点如下：1、发明了基于中间坯温度斜率的轧机加速度自学习方法，并建立了温度趋势和加速度的数学模型，解决了预设加速度偏差大导致轧制稳定性降低的问题。2、发明了基于中间辊道起套率控制轧机级联速度的方法，用数学模型对起套量、起套率、后机架的速度关系进行描述，通过对粗轧末机架速度进行调整，来减小中间辊道带钢起套程度，同时设置控制死区来减少对轧机速度的调整频率，提高轧制稳定性。3、自主开发了精轧轧制规程模型及仿真系统，揭示了轧制速度、变形率、轧制温度、合金成分、轧辊材质等因素与轧件变形抗力、轧制力的数学关系。实现基于轧制数学模型和工艺设备参数模拟计算精轧轧制规程参数，通过对轧制力、轧制扭矩以及电机功率等参数分析，以改进工艺制度和轧机负荷分配和制定合理的工艺制度、减少试轧次数和降低试轧风险、加快产品的批量生产进程、提高产品质量和降低生产成本。4、发明了适应高强钢板形控制的支撑辊辊型和板形控制方法，确定了支撑辊辊型、PC轧机角度、轧机负荷等因素与轧机出口带钢凸度的关系，提高了高强薄规格带钢凸度控制能力和平直度控制水平。四、应用情况与效果本项目于2019年1月开始成功应用于唐山钢铁集团有限责任公司热轧1810产线，该产线为2001年引进的薄板坯连铸连轧生产线，是国内第一条应用半无头轧制工艺的热轧带钢生产线，设计产能250万吨年，品种结构以高碳、耐候、高强热成型钢及冷轧基料为主，薄规格产品为产线特色品种。项目研究的基于温度斜率的轧机加速度自学习方法、基于中间辊道带钢起套率调整级联速度、楔形动态控制方法、负荷分配优化软件、高强钢板形控制方法、基于成分体系的轧机冲击补偿功能等一系列创新成果都在产线得到了应用，取得了良好的效果。项目应用后，轧制力设定精度、厚度、宽度、板形控制精度和生产稳定性达到稳定提高，精轧轧制力命中率达到97.49%，带钢尾部拉窄比例由9.0%降至2.7%，机架间拉窄卷数由21卷/月降至5卷/月及以下；轧制厚度2.0mm及以下薄规格时轧机废钢率由3次/万吨降低至