淺談我國軋鋼過程自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展

【摘要】隨著科技的進(jìn)步，自動(dòng)化技術(shù)也越來越多的被應(yīng)用到冶金行業(yè)，本文主要介紹了軋鋼過程自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)狀，以及對(duì)其未來發(fā)展的展望。

【關(guān)鍵詞】軋鋼；自動(dòng)化技術(shù)；定義；發(fā)展

當(dāng)今，冶金行業(yè)主要以節(jié)能減排、全面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化為首要任務(wù)，想要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，就需要先實(shí)現(xiàn)煉鐵、煉鋼、軋鋼這三個(gè)主要工藝流程自動(dòng)化，下面主要介紹一下軋鋼過程自動(dòng)化的現(xiàn)狀及展望。

一、軋鋼的定義

所謂軋鋼，就是在旋轉(zhuǎn)的軋輥間改變鋼錠或鋼坯形狀的壓力加工過程。軋鋼的主要目的有兩個(gè)，第一就是通過一些壓力加工，制造出一些所需要的形狀，例如鋼管、鋼板、線材以及其它各種形狀的鋼；另一個(gè)方面就是根據(jù)一些特定的規(guī)格，來改善鋼的內(nèi)部質(zhì)量，這主要體現(xiàn)在飛機(jī)鋼、軌道鋼、汽車鋼、鋼筋、螺紋鋼等一些有特定功能的鋼。軋鋼按其軋制的溫度和方法不同，可以有好幾種分類?，F(xiàn)在常用的軋鋼分類主要有兩種，一是按軋制溫度的不同分為熱軋和冷軋，另一種就是按軋制時(shí)軋件和軋輥的位置不同分為縱軋、橫軋和斜軋。再有就是按成型產(chǎn)品的特點(diǎn)分為一般軋制和特殊軋制。我國現(xiàn)在大部分大型鋼鐵廠，都是采用的自動(dòng)化連軋軋機(jī)，其采用了一整套先進(jìn)的自動(dòng)化控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)全面控制生產(chǎn)過程，可以同時(shí)讓軋件在幾駕軋機(jī)上同時(shí)進(jìn)行，大大提高了軋鋼的效率和質(zhì)量。

二、軋鋼過程自動(dòng)化特點(diǎn)

這里主要談一下冷熱帶鋼連軋過程的自動(dòng)化特點(diǎn)：

1.具有成熟的機(jī)理模型：適用于基于塑性及彈性力學(xué)的軋制過程，使得厚度、版型設(shè)定等機(jī)理型數(shù)學(xué)模型得到廣泛應(yīng)用。

2.要求較高的控制周期：適用于基于機(jī)電和液壓系統(tǒng)的控制機(jī)構(gòu)，例如現(xiàn)在普遍的液壓壓下采用的控制周期僅為1-2ms。

3.多機(jī)架連軋機(jī)組內(nèi)需同時(shí)實(shí)現(xiàn)多個(gè)目標(biāo)變量的控制，如同時(shí)控制成品厚度、成品寬度、成品平坦度等。

4.各目標(biāo)變量的控制由于都將涉及多個(gè)變形區(qū)及機(jī)架間帶鋼，所以存在較強(qiáng)的相互作用。

5.要具有高速通訊的能力，主要是為了保證控制厚度不破壞凸度和平坦度，以及不因前滑變化而影響出口速度及機(jī)架間套量，而保證能在調(diào)節(jié)輥縫的同時(shí)又能對(duì)彎輥及主速度進(jìn)行補(bǔ)償性控制。

綜上所述，軋鋼過程自動(dòng)化控制系統(tǒng)，要在功能上實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)變量間的協(xié)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)智能控制，并對(duì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)要求具有“高速控制”、“高速通訊”的能力。

三、軋鋼過程自動(dòng)控制的關(guān)鍵技術(shù)

軋鋼過程自動(dòng)控制的目的為提高產(chǎn)量、完善質(zhì)量、降低成本與勞動(dòng)力，其最根本的目的就是為了完善產(chǎn)品的質(zhì)量，已達(dá)到客戶的要求。產(chǎn)品的質(zhì)量一般包括三個(gè)方面：尺寸形狀精度、內(nèi)部組織性能和表面狀況，所以軋鋼的自動(dòng)控制技術(shù)也是主要圍繞這些方面產(chǎn)生的。

1、尺寸精度自動(dòng)控制技術(shù)

軋件的形狀尺寸主要包括厚度和寬度，其中厚度控制（簡(jiǎn)稱AGC）是板材類產(chǎn)品最重要的質(zhì)量指標(biāo)，如中厚板、熱軋帶鋼、冷軋帶鋼都屬于這一類。由于其運(yùn)用廣泛，所以AGC技術(shù)是現(xiàn)在軋鋼過程控制中最為成熟的技術(shù)。

1）冷軋帶鋼AGC

帶鋼的冷連軋過程軋制力大、速度快、產(chǎn)品精度要求高，為了保證最好的控制效果，通常不同機(jī)架按控制功能的需求要配備好幾種不同的自動(dòng)厚度控制方法。

2）熱軋帶鋼AGC

熱軋帶鋼的控制技術(shù)相比冷軋帶鋼要復(fù)雜一些，原因是熱軋的溫度作用比冷軋要大很多，并且在軋制的過程中，軋件的頭尾與中部的狀態(tài)變化也更加多樣化，因而會(huì)大大增加對(duì)厚度控制的難度。近些年來，隨著液壓壓下的普遍使用、設(shè)備模型精度的提高、控制系統(tǒng)性能的提升，出現(xiàn)了絕對(duì)值A(chǔ)GC，所謂絕對(duì)值A(chǔ)GC是指將絕對(duì)厚度的目標(biāo)值先由設(shè)定模型給定，再根據(jù)實(shí)測(cè)軋制力與預(yù)設(shè)定軋制力的偏差來改變壓下位置，使軋出的板厚達(dá)到設(shè)定計(jì)算的目標(biāo)厚度，盡可能縮短超差的長(zhǎng)度，從而使帶鋼進(jìn)入軋機(jī)后立即按照它的絕對(duì)厚度進(jìn)行控制。此外，現(xiàn)在大部分軋鋼廠家把冷軋和熱軋技術(shù)經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，在精軋機(jī)組的機(jī)架間安裝測(cè)速儀和測(cè)厚儀，進(jìn)行前段控制和自適應(yīng)控制，大大的提升了熱軋帶鋼的頭部精度。

3）中厚板AGC

中厚板在軋制過程中，其難點(diǎn)是在一個(gè)機(jī)架內(nèi)往復(fù)進(jìn)行多道次軋制，輥縫尺寸頻繁大幅度變化，而中厚板自身的軋件一般較短，頭尾占的比例較大，軋制時(shí)間較短，這些都為精確的厚度控制增加了難度。通過采用絕對(duì)值A(chǔ)GC、近距離測(cè)厚儀、高精度設(shè)定模型來提高厚度精度，同板差可達(dá)0.03毫米，異板差可達(dá)0.09毫米。

2、板形控制

板形控制主要包括平直度控制（AFC）和斷面輪廓控制，其中平直度控制對(duì)冷軋帶鋼、熱軋帶鋼和中厚板都非常重要，是板形控制的重要部分。現(xiàn)在市面上見到的板形控制軋機(jī)主要有西馬克公司開發(fā)的可以在線連續(xù)改變凸度的CVC軋機(jī)，三菱公司通過工作輥與支持輥成對(duì)交叉來控制輥縫凸度的PC軋機(jī)，以及日立公司開發(fā)的控制軋機(jī)橫剛度的HC軋機(jī)等等。

3、中厚板的平面形狀控制

中厚板軋件和帶鋼相比，平直度問題不是很突出，因?yàn)槠浜穸缺葞т撘?，金屬橫向流動(dòng)的自調(diào)節(jié)能力比較強(qiáng)。但是其也有些帶鋼所不具備的問題，如中厚板軋件頭尾占的比例大，平面形狀不規(guī)則，導(dǎo)致切頭、切邊等造成的金屬損失也會(huì)增大，所以要進(jìn)行平面形狀控制?，F(xiàn)在常用的平面形狀控制方法為MAS軋制法。通過在前部道次把軋件軋制成狗骨形，轉(zhuǎn)鋼90度軋制時(shí)，狗骨處多余的金屬用于補(bǔ)償軋件角部失寬現(xiàn)象。

4、組織性能控制技術(shù)

熱軋過程中對(duì)軋件組織性能的控制，是通過控制軋制和控制冷卻來實(shí)現(xiàn)的，其被稱為控軋控冷技術(shù)，簡(jiǎn)稱為TMCP，主要是對(duì)變形量的控制和對(duì)軋件溫度和冷卻速度的控制。其中溫度控制的方法有機(jī)架間冷卻和軋后加速冷卻等，冷卻的方法有水幕、高密度直集管層流等。

結(jié)語

隨著軋鋼過程自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，下一個(gè)目標(biāo)就是人工智能在軋鋼過程中的應(yīng)用，如果在軋鋼中普及人工智能系統(tǒng)，將會(huì)很大程度上取代軋鋼工人的體力和腦力勞動(dòng)，更進(jìn)一步提高軋鋼的產(chǎn)量和質(zhì)量。作為一名軋鋼技術(shù)人員，我們要通過不斷的學(xué)習(xí)，用自己的力量來完善軋鋼自動(dòng)化技術(shù)，為軋鋼自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展貢獻(xiàn)出自己的一份力量。

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