冶金工業(yè)軋制自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及前景探索

易勇南京鋼鐵聯(lián)合有限公司

冶金工業(yè)軋制自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及前景探索

易勇
南京鋼鐵聯(lián)合有限公司

摘要：伴隨我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展及科技水平的不斷提升，冶金工業(yè)開始從傳統(tǒng)的手工生產(chǎn)向自動(dòng)化生產(chǎn)轉(zhuǎn)變。本文通過對(duì)軋制自動(dòng)化關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行分析，對(duì)其中所存在的優(yōu)勢(shì)和不足予以分析，并指出軋制自動(dòng)化技術(shù)未來發(fā)展前景，分別基于云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、及大數(shù)據(jù)等，向切實(shí)服務(wù)于裝備制造業(yè)的綠色化、信息化及智能化方向?yàn)橹接?；不僅要對(duì)傳統(tǒng)的效率、質(zhì)量及精度方面的問題給與解決，還要在軋制自動(dòng)化技術(shù)未來發(fā)展中，將全流程信息化概念和技術(shù)進(jìn)行緊密融合，并將關(guān)注重點(diǎn)放置于長(zhǎng)期依賴進(jìn)口的關(guān)鍵技術(shù)及裝備，更好的予以消化吸收。

關(guān)鍵詞：冶金工業(yè)；軋制自動(dòng)化；應(yīng)用現(xiàn)狀

一、冶金工業(yè)軋制自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

（一）設(shè)備執(zhí)行系統(tǒng)

就軋制過程中所運(yùn)用的設(shè)備執(zhí)行系統(tǒng)而言，其在類型上主要包含有開關(guān)、電磁鐵、電動(dòng)機(jī)、閥門及液壓缸等，而軋機(jī)液壓伺服控制及主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)控制，乃是自動(dòng)化控制水平相關(guān)的關(guān)鍵設(shè)備。針對(duì)軋機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)而言，其乃是整個(gè)軋制生產(chǎn)關(guān)鍵設(shè)備，單機(jī)容量大乃是其最大特點(diǎn)，通常為2~20 MV·A，此外，其還要求動(dòng)態(tài)速降小、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)低、電流和速度響應(yīng)快及調(diào)速精度高。就傳統(tǒng)軋機(jī)而言，由于其在控制手段及功率器件方面受到相應(yīng)限制，此領(lǐng)域較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)均以直流傳動(dòng)為其主要形式，然而就直流電動(dòng)機(jī)而言，其自身往往存有較大缺陷，此缺陷對(duì)軋機(jī)主傳動(dòng)未來發(fā)展高速化及大型化造成一定限制。伴隨技術(shù)水平的提升，功率半導(dǎo)體器件在換代次數(shù)方面的加快，此外，還營運(yùn)而出了更加有效的直接轉(zhuǎn)矩控制及矢量控制等具有先進(jìn)性的算法形式。

（二）基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)

基礎(chǔ)自動(dòng)化有效將工藝和設(shè)備之間進(jìn)行銜接，在二者之間發(fā)揮著承上啟下的作用。通常情況下，在生產(chǎn)工藝控制方面，其越是復(fù)雜，則基礎(chǔ)自動(dòng)化在具體的功能要求及復(fù)雜程度方面就要求越高，比如在具體的熱軋帶鋼實(shí)際生產(chǎn)過程中，在L1級(jí)當(dāng)中便要對(duì)速度級(jí)聯(lián)控制、自動(dòng)寬度控制（AWC）及自動(dòng)厚度控制（AGC）予以實(shí)現(xiàn)。在我國整個(gè)冶金企業(yè)當(dāng)中，此種級(jí)別的控制系統(tǒng)大致得到普及，然而卻在具體的控制效果方面存在較大差別，由于L1級(jí)相應(yīng)控制，與設(shè)備執(zhí)行狀況之間存在直接關(guān)系，并且其還和產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率之間存在緊密聯(lián)系，所以，就此種級(jí)別技術(shù)而言，對(duì)其開展更為深入的升級(jí)和改善已經(jīng)成為當(dāng)今最為迫切及難度最大的工作。

（三）過程自動(dòng)化系統(tǒng)

就我國大型冶金企業(yè)而言，其在早期時(shí)已經(jīng)對(duì)世界先進(jìn)的過程控制系統(tǒng)及相應(yīng)模型予以了引進(jìn)，因此，通過長(zhǎng)時(shí)間對(duì)外國先進(jìn)技術(shù)的不斷吸收，并在此基礎(chǔ)上不斷創(chuàng)新，我國開始對(duì)更為先進(jìn)的軋制過程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和數(shù)學(xué)模型較好掌握，因此，經(jīng)創(chuàng)新和完善發(fā)展成為擁有完全自主產(chǎn)權(quán)的技術(shù)體系，并且還取得了在世界領(lǐng)域內(nèi)具有先進(jìn)水平的研發(fā)成果，諸如寬帶鋼冷連軋工藝、帶鋼熱連軋計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)及模型控制技術(shù)研發(fā)與集成等，并且此類技術(shù)也在諸如廣西北海誠德不銹鋼有限公司1630等企業(yè)當(dāng)中得到廣泛應(yīng)用。

（四）制造執(zhí)行系統(tǒng)

就我國冶金企業(yè)而言，其在MES普及率方面具有較高比重，且在一些功能方面也基本實(shí)現(xiàn)，諸如庫存動(dòng)態(tài)管理、全流程物流跟蹤及冶、鑄、軋一體化計(jì)劃編制等，然而較多數(shù)中小型企業(yè)在具體的MES方面則需要進(jìn)行不斷完善和創(chuàng)新。另外，一些以能源管控為方向的功能，在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)操作上已經(jīng)得到較好應(yīng)用和推廣，且在集中調(diào)配、能源計(jì)劃/質(zhì)量/設(shè)備/成本綜合管理及能源遠(yuǎn)程監(jiān)控等方面得以實(shí)現(xiàn)。

二、冶金工業(yè)軋制自動(dòng)化技術(shù)的前景探索

（一）高端裝備和技術(shù)的研發(fā)

雖然冶金軋制領(lǐng)域在具體的多級(jí)自動(dòng)化功能相應(yīng)控制和檢測(cè)的系統(tǒng)已經(jīng)得到普及，但是值得注意的是，不管是具體的L1級(jí)的HPC，還是L0級(jí)的高性能中壓交直交軋機(jī)主傳動(dòng)，現(xiàn)階段仍然依賴于國外的進(jìn)口來解決需求，今后還需要花費(fèi)大量的工作來對(duì)這些設(shè)備及檢測(cè)儀表進(jìn)行研發(fā)。另外，為了更好的對(duì)品種開發(fā)能力及產(chǎn)品質(zhì)量提高方面的相應(yīng)需求進(jìn)行提升，在具體的多功能在線熱處理能力以及高精度軋制能力，已經(jīng)成為成套裝備技術(shù)未來發(fā)展的重要目標(biāo)和方向，其在具體內(nèi)容上主要包括三輥軋機(jī)/高精度棒線材定減徑機(jī)組、高精度軋制和在線檢測(cè)技術(shù)以及新一代控軋控冷技術(shù)等。

（二）基于大數(shù)據(jù)的控制優(yōu)化技術(shù)

軋制過程作為整個(gè)冶金技術(shù)的關(guān)鍵工序和環(huán)節(jié)，其在各個(gè)時(shí)刻方面均會(huì)產(chǎn)生較大量的數(shù)據(jù)，不僅包含有實(shí)績(jī)曲線、工藝參數(shù)、產(chǎn)品規(guī)范及合同訂單信息，還包括有生產(chǎn)消耗等么人上述數(shù)據(jù)往往和精度控制、成本控制及過程質(zhì)量控制之間存在緊密關(guān)系，其在特征上表現(xiàn)為多樣性、高速性、多重耦合性及離散性，因此，這些特征綜合表現(xiàn)出現(xiàn)代大數(shù)據(jù)的實(shí)質(zhì)特征。這些、特征所表現(xiàn)出的在生產(chǎn)流程方面所存在的復(fù)雜性狀況，致使存在較大的數(shù)據(jù)的分析挖掘和應(yīng)用難度。所以，整合多尺度孤立及多層次的數(shù)據(jù)信息，將其進(jìn)行提取操作，而后依據(jù)各個(gè)控制目標(biāo)將其實(shí)施輸入操作，就能夠?yàn)檐堉七^程所存在的多目標(biāo)優(yōu)化，在一定程度及寬領(lǐng)域內(nèi)提供全面且有效的數(shù)據(jù)支撐，與此同時(shí)，這些數(shù)據(jù)還可對(duì)冶金企業(yè)在具體的決策分析技術(shù)及智能控制方面奠定基礎(chǔ)。而在相關(guān)技術(shù)層級(jí)，其在內(nèi)容上主要包含有基于數(shù)據(jù)挖掘全新軋制自動(dòng)化技術(shù)，以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的工藝模型支撐平臺(tái)和軋制過程模型，此外，還包含有以多流程數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的無應(yīng)力板形控制技術(shù)等。

三、結(jié)語

雖然我國在冶金技術(shù)及裝備方面起步較晚，在具體的控制系統(tǒng)硬件方面缺少自主品牌，在具體的環(huán)保、能耗及效率方面還不夠完善及全面，但是伴隨時(shí)間的推移，我國冶金工業(yè)已經(jīng)積累了雄厚的基礎(chǔ)，此成果主要依托國家及企業(yè)各方面的不斷投入，特別是國家在諸如材料加工國家重點(diǎn)學(xué)科等有關(guān)領(lǐng)域的大力建設(shè)，因此，我國應(yīng)對(duì)產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行充分發(fā)揮，實(shí)現(xiàn)我國軋制生產(chǎn)的長(zhǎng)足發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]彭天乾.國外板帶軋制自動(dòng)化技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].冶金自動(dòng)化,1992(6):11-15.

[2]王國棟,吳迪,劉振宇,等.中國軋鋼技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和展望[J].中國冶金,2009(12):1-14.

[3]郭志民,孫鵬輝.塑燒板除塵器在冶金軋制行業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀分析[J].資源節(jié)約與環(huán)保,2014(6):35-36.