對(duì)冶金機(jī)械與自動(dòng)化研究的淺議

班云曉

(山東省齊河縣山東萊鋼永鋒鋼鐵有限公司 山東 德州 253000)

對(duì)冶金機(jī)械與自動(dòng)化研究的淺議

班云曉

(山東省齊河縣山東萊鋼永鋒鋼鐵有限公司 山東 德州 253000)

我國(guó)鋼鐵工業(yè)的發(fā)展取得了卓越的成績(jī)，推動(dòng)了經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。雖然取得了諸多成績(jī)也面臨新的形勢(shì)。伴隨著中國(guó)鋼鐵工業(yè)的興盛繁榮和迅猛發(fā)展，我國(guó)鋼鐵工業(yè)的裝備水平進(jìn)一步提高，我國(guó)冶金機(jī)械及自動(dòng)化裝備的研制和集成成套及建設(shè)開(kāi)工的能力顯著加強(qiáng)，特別是我國(guó)冶金機(jī)械及自動(dòng)化的研究。本文簡(jiǎn)單介紹了冶金機(jī)械與自動(dòng)化研究的發(fā)展現(xiàn)狀、遇到的問(wèn)題以及發(fā)展趨勢(shì)。

冶金機(jī)械；自動(dòng)化研究；發(fā)展；趨勢(shì)

改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)冶金制造業(yè)快速的發(fā)展起來(lái)，冶金產(chǎn)品的技術(shù)含量越來(lái)越高。而人們對(duì)其的功能要求也是越來(lái)越高，從而促使其逐漸走上了大型化和精密化的發(fā)展道路。傳統(tǒng)的冶金機(jī)械與自動(dòng)化已經(jīng)不再適合于現(xiàn)代化的冶金機(jī)械發(fā)展。因此分析冶金機(jī)械與自動(dòng)化研究的現(xiàn)狀也將來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)對(duì)于我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展具有重要的作用。

一、我國(guó)冶金機(jī)械與自動(dòng)化研究的發(fā)展現(xiàn)狀

裝備的自主化能力及應(yīng)用水平都迅速提高。多年持續(xù)高速發(fā)展的中國(guó)鋼鐵工業(yè)，因世界金融危機(jī)引發(fā)實(shí)體經(jīng)濟(jì)衰退導(dǎo)致的鋼鐵產(chǎn)品市場(chǎng)需求下降，開(kāi)始出現(xiàn)發(fā)展減速并可能進(jìn)入新的發(fā)展階段和發(fā)展模式。加快鋼鐵產(chǎn)業(yè)調(diào)整振興，必須以控制總量、淘汰落后、聯(lián)合重組、技術(shù)改造、優(yōu)化布局為重點(diǎn)，推動(dòng)鋼鐵產(chǎn)業(yè)由大變強(qiáng)。

(一)冶金機(jī)械裝備水平有了根本性的提高

在改革開(kāi)放初期，我國(guó)與日本、德國(guó)等鋼鐵強(qiáng)國(guó)在冶金裝備技術(shù)上存在著巨大差距。改革開(kāi)放30年，是中國(guó)鋼鐵工業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)是在技術(shù)上積極追趕世界先進(jìn)水平。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，隨著一批具有世界先進(jìn)水平的生產(chǎn)線(xiàn)建成投產(chǎn)，中國(guó)冶金裝備由小到大、由粗到精，由半機(jī)械化到連續(xù)化、精密化、自動(dòng)化，中國(guó)鋼鐵工業(yè)的裝備水平、現(xiàn)代化生產(chǎn)水平都有了根本性的提高，中國(guó)鋼鐵工業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力得到持續(xù)性增強(qiáng)。

(二)走出了一條自主化開(kāi)發(fā)大型冶金裝備的成功之路

大型冶金裝備的自主化，離不開(kāi)冶金生產(chǎn)工藝技術(shù)的自主化，即只有冶金生產(chǎn)工藝的自主化，才有大型冶金裝備的自主化。因此，建立裝備制造業(yè)企業(yè)和鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)及科研院所的聯(lián)合創(chuàng)新體制，是大型冶金裝備研制成功的必由之路。

二、冶金機(jī)械與自動(dòng)化研究存在的問(wèn)題

(1)產(chǎn)、學(xué)、研、用創(chuàng)新體制還未得到所有鋼鐵企業(yè)的認(rèn)可，仍有個(gè)別大型國(guó)有鋼鐵企業(yè)堅(jiān)持引進(jìn)國(guó)外裝備。

(2)大型冶金成套裝備主機(jī)目前已基本實(shí)現(xiàn)了自主化，但關(guān)鍵配套件(如軸承、潤(rùn)滑液壓設(shè)備、電氣元器件等)仍然是制約我國(guó)大型成套裝備自主化的瓶頸，關(guān)鍵配套件的進(jìn)口價(jià)值少的占整機(jī)的10%左右，多的達(dá)40%左右。

(3)我國(guó)鋼鐵行業(yè)的重復(fù)引進(jìn)國(guó)外大型關(guān)鍵設(shè)備的問(wèn)題始終沒(méi)有完全解決，客觀(guān)上制約了我國(guó)鋼鐵行業(yè)技術(shù)進(jìn)步，也給國(guó)內(nèi)冶金裝備制造企業(yè)的技術(shù)升級(jí)帶來(lái)了不利影響。

三、冶金機(jī)械與自動(dòng)化研究發(fā)展趨勢(shì)

我國(guó)先進(jìn)鋼鐵企業(yè)，在領(lǐng)先的冶金自動(dòng)化技術(shù)基礎(chǔ)上，普遍采用信息化和過(guò)程優(yōu)化控制技術(shù)，協(xié)調(diào)生產(chǎn)線(xiàn)各工序作業(yè)，進(jìn)行全線(xiàn)物流跟蹤、質(zhì)量跟蹤控制、成本在線(xiàn)控制、能源綜合管理控制、設(shè)備預(yù)測(cè)維護(hù)等，大大提升鋼鐵企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

(一)冶金機(jī)械領(lǐng)域

在我國(guó)鋼鐵企業(yè)和裝備制造企業(yè)共同努力下，國(guó)內(nèi)鋼鐵生產(chǎn)流程中所需的重大裝備即可實(shí)現(xiàn)自主化。重型機(jī)械行業(yè)在落實(shí)《國(guó)務(wù)院關(guān)于加快振興裝備制造業(yè)的若干意見(jiàn)》過(guò)程中，將會(huì)推動(dòng)我國(guó)冶金裝備完成實(shí)質(zhì)性的由仿制型向創(chuàng)新型的重大轉(zhuǎn)變，生產(chǎn)出在性?xún)r(jià)比方面具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的冶金裝備產(chǎn)品，并在“武裝”我國(guó)鋼鐵行業(yè)的同時(shí)，必將促進(jìn)我國(guó)冶金重大裝備大步邁入國(guó)際市場(chǎng)。

(二)冶金自動(dòng)化領(lǐng)域

冶金自動(dòng)化技術(shù)在信息化、自動(dòng)化技術(shù)的推動(dòng)和冶金行業(yè)可持續(xù)發(fā)展需求的拉動(dòng)雙重機(jī)制作用下，必將取得更大進(jìn)展，以滿(mǎn)足冶金行業(yè)產(chǎn)線(xiàn)精準(zhǔn)設(shè)計(jì)、連續(xù)化高效運(yùn)行和節(jié)能減排等戰(zhàn)略需求，未來(lái)幾年的重點(diǎn)發(fā)展方向體現(xiàn)在以下方面：

冶金流程在線(xiàn)連續(xù)檢測(cè)和監(jiān)控系統(tǒng)。采用新型傳感器技術(shù)、光機(jī)電一體化技術(shù)、軟測(cè)量技術(shù)、數(shù)據(jù)融合和數(shù)據(jù)處理技術(shù)、冶金環(huán)境下可靠性技術(shù)，以關(guān)鍵工藝參數(shù)閉環(huán)控制、物流跟蹤、能源平衡控制、環(huán)境排放實(shí)時(shí)控制和產(chǎn)品質(zhì)量全面過(guò)程控制為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)冶金流程在線(xiàn)檢測(cè)和監(jiān)控系統(tǒng)，包括鐵水、鋼水及熔渣成分和溫度檢測(cè)和預(yù)報(bào)，鋼水純凈度檢測(cè)和預(yù)報(bào)，鋼坯和鋼材溫度、尺寸、組織、缺陷等參數(shù)檢測(cè)和判斷，全線(xiàn)廢氣和煙塵的監(jiān)測(cè)等。

冶金過(guò)程關(guān)鍵變量的高性能閉環(huán)控制?；跈C(jī)理模型、統(tǒng)計(jì)分析、預(yù)測(cè)控制、專(zhuān)家系統(tǒng)、模糊邏輯、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、支撐矢量機(jī)(SVM)等技術(shù)，以過(guò)程穩(wěn)定、提高技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為目標(biāo)，在上述關(guān)鍵工藝參數(shù)在線(xiàn)連續(xù)檢測(cè)基礎(chǔ)上，建立綜合模型，采用自適應(yīng)智能控制機(jī)制，實(shí)現(xiàn)冶金過(guò)程關(guān)鍵變量的高性能閉環(huán)控制。包括高爐順行閉環(huán)專(zhuān)家系統(tǒng)、鋼水成分和溫度閉環(huán)控制、鑄坯和鋼材尺寸和組織性能閉環(huán)控制等。

計(jì)算機(jī)全流程模擬。采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)和計(jì)算力學(xué)技術(shù)，基于各種冶金模型，進(jìn)行流程離線(xiàn)仿真和在線(xiàn)集成模擬，生成一個(gè)分布式、網(wǎng)絡(luò)化、集成的“虛擬工廠(chǎng)”軟件系統(tǒng)環(huán)境，通過(guò)人機(jī)交互和協(xié)同計(jì)算，模擬鋼鐵工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)全過(guò)程。支持生產(chǎn)組織優(yōu)化、生產(chǎn)流程優(yōu)化、新生產(chǎn)流程設(shè)計(jì)和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)以科學(xué)為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)和制造。

能源管理和優(yōu)化系統(tǒng)。針對(duì)新一代可循環(huán)鋼鐵制造流程，采用能源介質(zhì)和主要能效設(shè)備在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、能源負(fù)荷預(yù)測(cè)和能源供需平衡分析、能源結(jié)構(gòu)和調(diào)度優(yōu)化等關(guān)鍵技術(shù)，形成能源在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置、能效分析工具和企業(yè)級(jí)能源優(yōu)化系統(tǒng)。

實(shí)時(shí)性能管理。協(xié)調(diào)供產(chǎn)銷(xiāo)流程，實(shí)現(xiàn)從訂貨合同到生產(chǎn)計(jì)劃、制造作業(yè)指令、到產(chǎn)品入庫(kù)出廠(chǎng)發(fā)運(yùn)的信息化。生產(chǎn)與銷(xiāo)售連成一個(gè)整體，計(jì)劃調(diào)度和生產(chǎn)控制有機(jī)銜接；質(zhì)量設(shè)計(jì)進(jìn)入制造，質(zhì)量控制跟蹤全程，完善PDCA質(zhì)量循環(huán)體系；成本管理在線(xiàn)覆蓋生產(chǎn)流程，資金控制實(shí)時(shí)貫穿企業(yè)全部業(yè)務(wù)活動(dòng)，通過(guò)預(yù)算、預(yù)警、預(yù)測(cè)等手段，達(dá)到事前和事中的控制。

國(guó)家加快實(shí)施對(duì)于我國(guó)鋼鐵工業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)乃至發(fā)展模式的調(diào)整，主導(dǎo)和推動(dòng)我國(guó)鋼鐵產(chǎn)業(yè)由大變強(qiáng)。冶金機(jī)械與自動(dòng)化研究的快速發(fā)展和轉(zhuǎn)變，對(duì)于更進(jìn)一步提高我國(guó)鋼鐵工業(yè)的裝備水平尤其是我國(guó)冶金機(jī)械及自動(dòng)化裝備的自主化能力及應(yīng)用水平，將是一個(gè)新的重大機(jī)遇。

[1]邱明宇.冶金機(jī)械與自動(dòng)化討論[J]，科技致富向?qū)В?013(8)

[2]胥長(zhǎng)城.冶金機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)探討[J]，山東工業(yè)技術(shù)，2015(02)

班云曉，本科，助理工程師，山東省齊河縣山東萊鋼永鋒鋼鐵有限公司。