自動(dòng)軋鋼技術(shù)在軋鋼生產(chǎn)中的開發(fā)與應(yīng)用

李德松

（山東鋼鐵股份濟(jì)南分公司中厚板廠，山東濟(jì)南250101）

自動(dòng)軋鋼技術(shù)在軋鋼生產(chǎn)中的開發(fā)與應(yīng)用

李德松

（山東鋼鐵股份濟(jì)南分公司中厚板廠，山東濟(jì)南250101）

四輥軋機(jī)具有工藝集中、技術(shù)復(fù)雜、維護(hù)難度高等特點(diǎn)，自動(dòng)軋鋼隨著社會(huì)的發(fā)展也越來越受到重視，它具有高度智能的自動(dòng)化技術(shù)，規(guī)范化的生產(chǎn)工藝制度，高精度的設(shè)備要求，對(duì)于提高鋼鐵企業(yè)自動(dòng)化水平有著極強(qiáng)的借鑒作用。在實(shí)際應(yīng)用中優(yōu)勢(shì)明顯，使用效果良好。

智能化；軋鋼；工藝優(yōu)化

1 自動(dòng)軋鋼項(xiàng)目的意義

1.1 規(guī)范生產(chǎn)工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量

通過自動(dòng)軋鋼控制，可以規(guī)范和優(yōu)化生產(chǎn)過程。自動(dòng)軋鋼控制可以嚴(yán)格執(zhí)行工藝制度，避免操作工手動(dòng)操作的隨意性；可以嚴(yán)格控制工藝參數(shù)，提高產(chǎn)品的尺寸精度和組織功能。特別是在當(dāng)前中厚板生產(chǎn)都采用控軋控冷的生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)過程比較復(fù)雜，工藝參數(shù)的控制非常嚴(yán)格，完全依靠操作工的手動(dòng)控制，不但增加了操作工的工作強(qiáng)度，且工藝的執(zhí)行也沒有保證，實(shí)現(xiàn)起來比較困難。通過自動(dòng)軋鋼控制，可以使一些機(jī)械的、繁瑣的控制由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成，生產(chǎn)過程嚴(yán)格按照事先制定的工藝規(guī)程執(zhí)行，操作人員只負(fù)責(zé)對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控，并對(duì)一些特殊的情況進(jìn)行處理。

2.2 控制軋制節(jié)奏，提高設(shè)備利用率，增加產(chǎn)量

板材生產(chǎn)采用控制軋制生產(chǎn)工藝時(shí)，一般單機(jī)架軋機(jī)采用兩階段軋制，中間用一段空冷待溫階段來保證第二階段軋制的開軋溫度。此工藝提高了產(chǎn)品性能，但影響軋機(jī)的產(chǎn)量。通過自動(dòng)軋鋼功能的軋制節(jié)奏控制，可以考慮幾塊交叉軋制軋件在時(shí)間和空間上匹配，進(jìn)行合理調(diào)度，最大限度的減少軋機(jī)的待機(jī)時(shí)間，提高產(chǎn)能。

2 自動(dòng)軋鋼的功能介紹

自動(dòng)軋鋼控制功能概括起來就是考慮如何將手動(dòng)控制模式下由操作工完成的操作過程在自動(dòng)軋鋼模式下由計(jì)算機(jī)判斷執(zhí)行。

2.1 手動(dòng)操作過程與自動(dòng)控制過程比較

手動(dòng)操作過程：操作工根據(jù)鋼板的實(shí)際位置情況，操作操作臺(tái)手柄和按鈕，發(fā)出相應(yīng)控制信號(hào)；現(xiàn)場(chǎng)PLC系統(tǒng)根據(jù)控制信號(hào)執(zhí)行相應(yīng)的控制過程。手動(dòng)控制過程如圖1所示。當(dāng)坯料停止到機(jī)前時(shí)，操作工操作機(jī)前輥道和推床執(zhí)行轉(zhuǎn)鋼和對(duì)中操作，并按道次復(fù)位按鈕將道次設(shè)定到第一道次；當(dāng)AGC系統(tǒng)到達(dá)首道次后，操作工踩下主傳動(dòng)腳踏開關(guān)，控制主傳動(dòng)速度進(jìn)行咬鋼操作，并觀察軋制過程，加速到最高軋制速度，再控制降速到拋鋼速度，并在軋件拋鋼后，停止主傳動(dòng)，AGC系統(tǒng)根據(jù)軋制力的變化，道次設(shè)定到下一個(gè)道次，再次操作機(jī)前輥道和推床執(zhí)行轉(zhuǎn)鋼操作，再送入主傳動(dòng)進(jìn)行咬鋼及軋制，繼續(xù)操作完成后續(xù)道次的軋制，并在軋制完成未道次后，操作各段輥道，將軋件運(yùn)輸?shù)娇绽鋮^(qū)，進(jìn)行下一道工藝過程。自動(dòng)控制過程：計(jì)算機(jī)根據(jù)軋線檢測(cè)儀表信號(hào)和實(shí)際控制信號(hào)判斷當(dāng)前軋線實(shí)際運(yùn)行情況，根據(jù)鋼坯當(dāng)前位置，進(jìn)行邏輯判斷，得到與操作工手動(dòng)控制相同的控制信息，并由現(xiàn)場(chǎng)PLC等執(zhí)行元件進(jìn)行控制操作。自動(dòng)控制過程如圖1所示。

圖1 軋線手動(dòng)操作及全自動(dòng)控制過程示意圖

通過以上分析，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)軋鋼控制過程的難點(diǎn)如下：

（1）如何根據(jù)軋線檢測(cè)儀表信號(hào)和實(shí)際控制信號(hào)判斷當(dāng)前軋線的運(yùn)行情況，即如何讓自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)了解軋線運(yùn)行情況。

（2）如何根據(jù)鋼坯實(shí)際運(yùn)行情況，通過程序邏輯判斷得到準(zhǔn)確可靠的控制信息，即如何讓控制系統(tǒng)代替操作工完成控制過程的邏輯判斷。

（3）如何保證控制信號(hào)和控制信息能夠完全實(shí)現(xiàn)代替手動(dòng)操作的控制功能，即如何讓自動(dòng)軋鋼控制代替操作工的手動(dòng)控制。

2.2 過程控制系統(tǒng)和基礎(chǔ)自動(dòng)化的功能分配

自動(dòng)軋鋼控制功能的實(shí)現(xiàn)必須由過程控制系統(tǒng)和基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合來完成。

2.2.1 過程控制系統(tǒng)是自動(dòng)軋鋼的控制核心

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)傳遞來的檢測(cè)儀表信號(hào)和實(shí)際控制信號(hào)判斷當(dāng)前軋件的位置情況，準(zhǔn)確的軋件跟蹤是自動(dòng)軋鋼控制實(shí)現(xiàn)的前提。在軋件跟蹤的基礎(chǔ)上，可以進(jìn)行自動(dòng)軋鋼控制的邏輯判斷，得到相應(yīng)的控制信息。將自動(dòng)軋鋼控制的邏輯判斷輸送到過程控制系統(tǒng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)，在跟蹤軋件的處理過程中，如果當(dāng)前的軋件需要自動(dòng)軋鋼控制信息，對(duì)相應(yīng)的控制信息進(jìn)行賦值，并調(diào)用數(shù)據(jù)通訊功能，將控制信息發(fā)送到基礎(chǔ)自動(dòng)化，用于控制過程。也就是由過程控制系統(tǒng)將與軋件相關(guān)的控制過程程序化，以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的邏輯判斷，得到自動(dòng)控制信息。

過程控制系統(tǒng)和基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)的銜接需要有快速的通訊，和高效的CPU處理速度，所以在實(shí)現(xiàn)過程中自動(dòng)化設(shè)備之間通訊采用網(wǎng)絡(luò)化，并用以太網(wǎng)和過程控制系統(tǒng)相互通訊。

2.2.2 基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)負(fù)責(zé)自動(dòng)軋鋼的動(dòng)作執(zhí)行、信息反饋

基礎(chǔ)自動(dòng)化負(fù)責(zé)自動(dòng)軋鋼的具體執(zhí)行過程，根據(jù)過程控制系統(tǒng)產(chǎn)生的控制信號(hào)，執(zhí)行相應(yīng)的功能操作，此過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和手動(dòng)控制的統(tǒng)一。即在手動(dòng)控制模式下，控制信號(hào)來源于操作臺(tái)；在自動(dòng)控制模式下，控制信號(hào)來源于過程控制系統(tǒng)。根據(jù)控制模式的選擇，自動(dòng)進(jìn)行上級(jí)控制信息的轉(zhuǎn)換，具體控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功能實(shí)現(xiàn)過程是統(tǒng)一的,如圖2。如輥道控制，道次設(shè)定控制，主傳動(dòng)、壓下控制等都實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一化控制。

基礎(chǔ)自動(dòng)化在自動(dòng)軋鋼控制的實(shí)現(xiàn)過程中，還必須完成對(duì)實(shí)時(shí)性要求比較嚴(yán)格及和軋件密切相關(guān)的一些輔助控制功能。如道次拋鋼信號(hào)的判斷、道次的自動(dòng)下翻、軋制過程中的速度控制、道次變化與壓下的協(xié)調(diào)控制等。

3 實(shí)際應(yīng)用及效果

濟(jì)鋼（馬）鋼板有限公司是國(guó)內(nèi)山東鋼鐵股份的海外獨(dú)資公司，主要生產(chǎn)6～32 mm鋼板，產(chǎn)品銷售馬來西亞和其他海外國(guó)家，由于人力資源有限及實(shí)施降本增效，快速提高設(shè)備自動(dòng)化水平，公司決定由原來的三輥粗軋、四輥精軋生產(chǎn)線改造為單四輥生產(chǎn)線，并實(shí)現(xiàn)四輥軋機(jī)的自動(dòng)軋鋼，生產(chǎn)產(chǎn)品規(guī)格仍保持在6～32 mm。在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)軋鋼過程中，在四輥軋機(jī)前后，各安裝2套熱檢測(cè)裝置，進(jìn)行軋件的跟蹤，操作臺(tái)加裝一手/自動(dòng)模式選擇按鈕，信號(hào)傳送到主傳動(dòng)PLC及AGC系統(tǒng)內(nèi)，對(duì)主傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，并協(xié)助AGC系統(tǒng)進(jìn)行輥縫的調(diào)整，主傳動(dòng)和AGC的協(xié)調(diào)由AGC控制系統(tǒng)西門子TDC來完成，這里相當(dāng)于把TDC附加了過程自動(dòng)化的功能。操作人員只需在線計(jì)算機(jī)監(jiān)控，只在有異常情況下進(jìn)行干預(yù)。在經(jīng)過一個(gè)月的施工及調(diào)試后，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)軋鋼的功能，并在同一崗位上減少了2名操作人員，同時(shí)大大減輕了操作工的勞動(dòng)強(qiáng)度，避免了操作人員的隨意性，提高了軋制精度，改善了產(chǎn)品質(zhì)量。在實(shí)際使用維護(hù)過程中發(fā)現(xiàn)，由于鋼鐵企業(yè)環(huán)境惡劣，檢測(cè)信號(hào)的維護(hù)相當(dāng)關(guān)鍵，對(duì)鋼板板型的控制以及推床的配合自動(dòng)控制還需進(jìn)一步研究探討。

Development and Application of Automatic Rolling Technology in Steel Rolling Production

Li Desong
(Jinan Medium and Heavy Plate Mill of Shandong Iron and Steel Co.,Ltd.,Jinan,Shandong 250101,China)

The four-roll mill has the characteristics of concentrated process,complicated technologyanddifficultmaintenance.Withhigh-intelligenceautomationtechnology, standardized production process system and high accuracy requirement on equipment,the automatic rolling draws more and more attention with social development and bears strong reference value for steel enterprises to improve the level of automation.In actual application automatic rolling has shown obvious advantages and favorable effect.

intelligent;steel rolling;process optimization

圖2 全自動(dòng)軋鋼控制過程中的功能分配示意圖

TG33

B

1006-6764（2015）03-0061-03

2014-10-20

李德松，男，工學(xué)學(xué)士，工程師，現(xiàn)主要從事軋鋼行業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)和電氣傳動(dòng)自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、實(shí)施和維護(hù)工作。