鋼鐵企業(yè)熱軋帶鋼生產(chǎn)線自動(dòng)化控制技術(shù)分析

鋼鐵企業(yè)熱軋帶鋼生產(chǎn)線自動(dòng)化控制技術(shù)分析摘要：當(dāng)前國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的冶金鋼廠不斷向數(shù)字化、智能化發(fā)展，推進(jìn)信息化與工業(yè)化深度融合，國(guó)際上美國(guó)大河鋼廠的智能化建設(shè)，通過(guò)全流程質(zhì)量數(shù)字化和質(zhì)量管控規(guī)則的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量在線管控。浦項(xiàng)、寶武在智能化方面已經(jīng)領(lǐng)先開(kāi)展，實(shí)現(xiàn)了板坯庫(kù)無(wú)人吊車(chē)，粗軋料形、精軋跑偏等實(shí)現(xiàn)了在線控制，熱軋鋼卷端部缺陷、夾送輻輻面缺陷等實(shí)現(xiàn)了在線檢測(cè)。在鋼鐵行業(yè)設(shè)備管控中，浦項(xiàng)最先開(kāi)始智能化的探索，將設(shè)備管理作為智能工廠建設(shè)的主線。另外寶鋼熱軋?jiān)诠?jié)能、集控、安全、吊車(chē)、視覺(jué)識(shí)別、數(shù)字化工廠、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和全自動(dòng)軋鋼方面積極開(kāi)展智能化建設(shè)己取得成績(jī)。關(guān)鍵詞：鋼鐵企業(yè)；熱軋帶鋼；生產(chǎn)線；自動(dòng)化前言熱軋是帶鋼生產(chǎn)中的主要工藝，其產(chǎn)品一部分作為成品直接使用，另一部分作為半成品經(jīng)過(guò)冷軋、焊管和冷彎等工藝深加工后使用，目前由于冷軋成本較高,"以熱代冷〃逐漸成為帶鋼生產(chǎn)的趨勢(shì)。1熱軋帶鋼廠信息化現(xiàn)狀產(chǎn)線采用計(jì)算機(jī)四級(jí)管理，基本能夠?qū)崿F(xiàn)分應(yīng)用層次建立網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，各網(wǎng)絡(luò)逐級(jí)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，利用各系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)、質(zhì)量和物流的管理。如ERP集成采購(gòu)管理系統(tǒng)與生產(chǎn)、倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)計(jì)劃、流水、庫(kù)存、單據(jù)的同步，ERP訂單在MES中形成排產(chǎn)計(jì)劃，MES支持向ERP±傳計(jì)劃執(zhí)行數(shù)據(jù)、實(shí)際生產(chǎn)信息等功能，采用信息技術(shù)手段輔助質(zhì)量檢驗(yàn)，關(guān)鍵檢測(cè)系統(tǒng)或檢驗(yàn)設(shè)備能自動(dòng)輸出檢測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)到相關(guān)系統(tǒng)，為智能化建設(shè)打下基礎(chǔ)。2熱軋帶鋼廠智慧制造發(fā)展思路結(jié)合熱軋廠生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)目標(biāo)，打造智能化、高效率、低成本的綠色熱軋產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)熱軋廠生產(chǎn)組織、制造裝備、質(zhì)量管控、效率提升、安全保障、成本控制、分析決策過(guò)程的智能化。以重點(diǎn)產(chǎn)線為突破，智慧制造工作將圍繞基礎(chǔ)自動(dòng)化、無(wú)人行車(chē)、站所室集控、機(jī)器人、模型優(yōu)化及3D可視化、狀態(tài)檢測(cè)及智能點(diǎn)檢等方面展開(kāi)。技術(shù)成熟度高、易實(shí)現(xiàn)的，以及提質(zhì)增效顯著的先行實(shí)施，并逐步向其他產(chǎn)線推廣。2.1生產(chǎn)與質(zhì)量智能管控從原料、加熱、連軋、精整全流程生產(chǎn)入手，建立智能生產(chǎn)和質(zhì)量管控系統(tǒng),全面實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)和質(zhì)量管控智能化。生產(chǎn)管控智能化。以智慧決策為前提，基于大數(shù)據(jù)、多模型組合、斷電式優(yōu)化算法、高階人機(jī)交互等策略.建立具備完善的生產(chǎn)全流程資源優(yōu)化分配、生產(chǎn)自動(dòng)編排、跟蹤、預(yù)警及動(dòng)態(tài)優(yōu)化調(diào)整等功能的跨產(chǎn)線一體化生產(chǎn)智慧管控體系。質(zhì)量全流程管控系統(tǒng)。建立全流程物質(zhì)流、信息流時(shí)空精準(zhǔn)匹配，實(shí)現(xiàn)全流程產(chǎn)品質(zhì)量的溯源分析，構(gòu)建產(chǎn)品缺陷的自動(dòng)封鎖系統(tǒng)，以及熱軋帶鋼組織性能智能預(yù)測(cè)系統(tǒng)。成本分析系統(tǒng)。精確分析和預(yù)測(cè)每塊軋件在各工序的能源介質(zhì)消耗和相應(yīng)成本。2.2設(shè)備智能管控設(shè)備管控的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)〃一個(gè)中心，兩條主線，四個(gè)維度〃。一個(gè)中心，即采用智能化手段實(shí)現(xiàn)設(shè)備的本質(zhì)安全穩(wěn)定運(yùn)行；兩條主線，即感知設(shè)備和解放人力;四個(gè)維度，即開(kāi)展自我智能探索、智能監(jiān)測(cè)分析預(yù)警、智能點(diǎn)檢及虛擬實(shí)踐和周期管理并探索設(shè)備剩余使用周期建模。2.3智能控制智能制造的目的是利用自動(dòng)化、智能化技術(shù)以及機(jī)器人系統(tǒng)，把人力從繁瑣的、危險(xiǎn)的、重復(fù)性的勞動(dòng)中解脫出來(lái)，提高工作效率。⑴無(wú)人吊車(chē)從現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況出發(fā)，綜合考慮板坯庫(kù)與鋼卷庫(kù)存管理流程，吊車(chē)的三維定位，數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集及無(wú)線通訊技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)板坯庫(kù)與鋼卷庫(kù)存無(wú)人吊車(chē)。加熱爐區(qū)智能控制建立板坯智能識(shí)別與核對(duì)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)加熱爐自動(dòng)裝鋼；建立加熱爐燃燒過(guò)程控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)加熱爐自動(dòng)燒鋼；建立軋制節(jié)奏控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)加熱爐自動(dòng)出鋼。中間坯料形智能控制目前熱軋中間坯鐮刀彎、扣翹頭等料形普遍由操作員手動(dòng)調(diào)整，通過(guò)建立鐮刀彎與扣翹頭控制模型，在粗軋入出口安裝料形檢測(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)中間坯鐮刀彎與扣翹頭的自動(dòng)調(diào)整。帶鋼跑偏及楔形智能控制目前國(guó)內(nèi)外熱軋帶鋼跑偏及楔形普遍由操作員手動(dòng)調(diào)整，建立精軋跑偏及楔形自動(dòng)模型控制系統(tǒng)。中間坯優(yōu)化剪切閉環(huán)控制熱軋生產(chǎn)線中間坯優(yōu)化剪切系統(tǒng)基本都采用開(kāi)環(huán)控制，中間坯與飛剪各自獨(dú)立控制，影響中間坯頭尾剪切精度。而采用中間坯優(yōu)化剪切閉環(huán)控制系統(tǒng)，飛剪能智能感知中間坯運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)修正飛剪剪鼓加速度，實(shí)現(xiàn)中間坯頭尾精準(zhǔn)剪切。熱軋產(chǎn)線智能測(cè)控與模型技術(shù)對(duì)于熱軋生產(chǎn)過(guò)程中機(jī)架浪形、卷取形狀等關(guān)鍵工藝參數(shù)，利用圖像處理技術(shù)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)量，并構(gòu)建反饋控制系統(tǒng)。通過(guò)大數(shù)據(jù)及AI技術(shù)建立更準(zhǔn)確的模型，實(shí)現(xiàn)全熱軋生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化，提升模型控制精度。軋輻及夾送輻表面質(zhì)量檢測(cè)與控制的智能化技術(shù)開(kāi)展軋輻輻面質(zhì)量自動(dòng)檢測(cè)與判定，軋輻健康度全生命周期大數(shù)據(jù)分析及預(yù)測(cè)，軋輻磨削控制模型智能化，以及熱軋?jiān)诰€磨輻等技術(shù)研究，降低軋輻引起的缺陷，實(shí)現(xiàn)夾送輻在線監(jiān)控。液壓輻縫控制液壓輻縫控制系統(tǒng)的主要組成部分包括動(dòng)力源、調(diào)整裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以下是對(duì)某鋼廠冷軋機(jī)的液壓輻縫控制系統(tǒng)所進(jìn)行的具體分析。動(dòng)力源：5個(gè)恒壓式變量泵組成壓下系統(tǒng)中的泵站，其中有一個(gè)變量泵是備用的，在每一個(gè)變量泵的出口處還并聯(lián)著一個(gè)先導(dǎo)式溢流閥，這種先導(dǎo)式溢流閥主要起到安全澗的作用，目前大功率的高壓伺服系統(tǒng)普遍采用這種多聯(lián)泵的配置方式。這種配置方式的優(yōu)點(diǎn)是能量損耗小、效率高，尤其適用于高壓和大功率系統(tǒng)。同時(shí)特別適合于流量變化大，并且間歇工作的系統(tǒng)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)：在執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，主要的元件有電液伺服閥、液壓缸、軋機(jī)負(fù)載、測(cè)厚儀、位移傳感器和壓力傳感器等。進(jìn)入液壓缸的液體流量可以通過(guò)伺服澗來(lái)控制，再通過(guò)液壓缸及機(jī)架內(nèi)的相關(guān)機(jī)構(gòu)來(lái)控制上支撐輻和上工作輻的上下移動(dòng),進(jìn)而達(dá)到控制軋制壓力和壓下位置的目的。調(diào)整裝置：液壓相縫控制系統(tǒng)可以讓帶鋼厚度達(dá)到設(shè)定的目標(biāo)偏差范圍，并且對(duì)軋機(jī)輻縫進(jìn)行在線調(diào)整。在位置和軋制力閉環(huán)控制中，由反饋信號(hào)通過(guò)伺服澗對(duì)液壓缸進(jìn)出油量的控制來(lái)調(diào)整輻縫的位置。調(diào)整裝置存在于兩個(gè)獨(dú)立的閉環(huán)系統(tǒng)中，分別是軋制力控制和位置控制，這兩種控制方式的類(lèi)型相似，調(diào)整輻縫時(shí)把它們各自調(diào)整的結(jié)果再進(jìn)行累加。在整個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)中，前四個(gè)機(jī)架均采用位置閉環(huán)控制方式，其具體的壓下量設(shè)定主要根據(jù)秒流量定律和中間機(jī)架的恒功率原則設(shè)定。這種位置閉環(huán)控制方式的優(yōu)點(diǎn)在于使進(jìn)口處得到較好的平直度，對(duì)產(chǎn)品的板形控制有重要作用，而第五機(jī)架采用軋制力控制方式，這樣可以減少軋輻偏心對(duì)最終產(chǎn)品造成的影響。結(jié)束語(yǔ)星生產(chǎn)、質(zhì)量管控智能化，設(shè)備智能管控與分析預(yù)警，高效率智能裝備，智能安全，以及自動(dòng)化軋鋼、集控等方面，打造智能化、高效率、低成本的綠色熱軋產(chǎn)線，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)人化、少人化、操檢合一、集中管控，做到提質(zhì)增效，安全節(jié)能，設(shè)備狀態(tài)及時(shí)監(jiān)控，自動(dòng)化軋鋼程度提升。參考文獻(xiàn)：⑴高青松，李婷."中國(guó)制造2025"研究進(jìn)展及評(píng)述[J]?工業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)，2018,300(10)：59-65.⑵張京萍.大河鋼廠一美國(guó)