自動(dòng)軋鋼技術(shù)在軋鋼生產(chǎn)過程中的應(yīng)用

李 智，宋 波，岳培培

自動(dòng)化軋鋼技術(shù)的充分應(yīng)用是現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果，也是軋鋼行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然需求。自動(dòng)化軋鋼技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了軋鋼生產(chǎn)工藝與現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的充分融合，促進(jìn)軋鋼生產(chǎn)過程的規(guī)范性，強(qiáng)化產(chǎn)品質(zhì)量，也對(duì)軋制流程進(jìn)行規(guī)范化管理，合理控制節(jié)奏，促進(jìn)整體生產(chǎn)流程的自動(dòng)化與智能化，保障生產(chǎn)質(zhì)量，為行業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的提升提供動(dòng)力支持和技術(shù)支撐。

1 自動(dòng)軋鋼技術(shù)的應(yīng)用意義

1.1 促進(jìn)軋鋼生產(chǎn)的規(guī)范性

自動(dòng)軋鋼技術(shù)在軋鋼生產(chǎn)中的有效性應(yīng)用，可以有效促進(jìn)生產(chǎn)工藝的規(guī)范性使用，并保障生產(chǎn)過程的優(yōu)化性，促進(jìn)產(chǎn)品的高質(zhì)量化。現(xiàn)階段軋鋼生產(chǎn)中，主要使用的材料是棒材以及線材，該材料對(duì)生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)質(zhì)量的要求較高。一旦出現(xiàn)瑕疵問題就會(huì)對(duì)整體生產(chǎn)質(zhì)量帶來極大的負(fù)面影響。因此，在生產(chǎn)中融入自動(dòng)化軋鋼技術(shù)，可以對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行規(guī)范化控制，規(guī)避了手動(dòng)操作的隨意性。同時(shí)還可以利用自動(dòng)化技術(shù)，對(duì)生產(chǎn)過程中的參數(shù)進(jìn)行規(guī)范性設(shè)置，提高參數(shù)控制的精度，保障施工組織的有序性開展。在現(xiàn)階段厚板生產(chǎn)中，往往是使用空軋控冷的生產(chǎn)工藝，該生產(chǎn)方式的流程很難操作，環(huán)節(jié)復(fù)雜，需要對(duì)生產(chǎn)參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格的控制，如果單純的使用人工操作，很難對(duì)參數(shù)、尺寸精度等進(jìn)行精準(zhǔn)性掌握，加大了生產(chǎn)難度?；诖耍米詣?dòng)化軋鋼技術(shù)，可以利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和專業(yè)軟件輸入相關(guān)生產(chǎn)參數(shù)，通過智能化計(jì)算，就可以對(duì)生產(chǎn)操作進(jìn)行自動(dòng)化控制和監(jiān)測(cè)，確保生產(chǎn)工藝的規(guī)范性、標(biāo)準(zhǔn)化執(zhí)行，并可以對(duì)生產(chǎn)過程中的異常情況及時(shí)發(fā)出警報(bào)，工作人員可以結(jié)合異常參數(shù)精準(zhǔn)快速的定位異常部位和環(huán)節(jié)，采取針對(duì)性的應(yīng)對(duì)措施，避免對(duì)整體生產(chǎn)過程造成太大影響。

1.2 對(duì)軋制節(jié)奏進(jìn)行嚴(yán)格控制，保障設(shè)備的順利運(yùn)行

在板材生產(chǎn)過程中，往往需要對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行嚴(yán)格控制。在此環(huán)節(jié)中，單機(jī)架軋機(jī)需要經(jīng)歷兩個(gè)控制階段，才能保障軋制操作的高效化和高質(zhì)量化開展。在中間環(huán)節(jié)中需要保留一定的空冷待溫時(shí)長(zhǎng)，才能防止第二階段的軋制啟動(dòng)環(huán)節(jié)溫度過高的現(xiàn)象出現(xiàn)。該方式雖然可以保障產(chǎn)品質(zhì)量，但是容易對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)造成不利影響。因此，可以利用自動(dòng)軋制技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，編制針對(duì)性的程序，對(duì)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化、智能化控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)軋制節(jié)奏的合理性控制，這樣可以保障軋機(jī)能夠連續(xù)性運(yùn)轉(zhuǎn)，減少待機(jī)時(shí)間，促進(jìn)生產(chǎn)效率的提升。

2 自動(dòng)軋鋼技術(shù)的應(yīng)用

相對(duì)于手動(dòng)軋鋼技術(shù)，自動(dòng)軋鋼主要是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，輸入相關(guān)參數(shù)，進(jìn)行針對(duì)性編程，實(shí)現(xiàn)對(duì)軋制過程的自動(dòng)化、智能化控制。

2.1 比較分析

手動(dòng)操作：在實(shí)際工作中，操作人員需要對(duì)鋼板的具體位置進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并以此為依據(jù)對(duì)操作臺(tái)上的手柄、按鈕等進(jìn)行控制，從而發(fā)出相應(yīng)指令，對(duì)設(shè)備設(shè)施進(jìn)行控制執(zhí)行，其具體的操作流程如圖1所示。在生產(chǎn)過程中，一旦胚料在設(shè)備機(jī)器前面停止運(yùn)送，需要工作人員對(duì)機(jī)前的輥道和推床進(jìn)行操作，使其進(jìn)行轉(zhuǎn)鋼和對(duì)中變化，然后按動(dòng)復(fù)位按鈕，將其設(shè)置到第一道次，從而使全部生產(chǎn)流程重新開始；工作人員需要對(duì)此過程進(jìn)行時(shí)刻跟蹤觀察，一旦發(fā)現(xiàn)AGC系統(tǒng)回歸到首道后，需要踩動(dòng)主傳動(dòng)腳踏開關(guān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)主傳動(dòng)速度的有效性控制，這樣一來可以對(duì)軋制過程中的咬鋼作業(yè)進(jìn)行有序控制，確保焊鋼能夠依次進(jìn)入軋制設(shè)備中進(jìn)行生產(chǎn)。工作人員需要對(duì)軋制工藝進(jìn)行全過程觀察，當(dāng)?shù)剀堉扑俣鹊竭_(dá)最低速度時(shí)，需要采取一定的降速措施，直到其達(dá)到拋鋼速度，降低其運(yùn)轉(zhuǎn)速度，然后需要按動(dòng)主傳動(dòng)開關(guān)停止其運(yùn)轉(zhuǎn)，結(jié)合軋制力的動(dòng)態(tài)變化情況，需要對(duì)AGC系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，進(jìn)入到下一道次，確保軋制生產(chǎn)工藝的規(guī)范性和科學(xué)性開展運(yùn)行。然后按照這一程序依次向后續(xù)道次中進(jìn)行生產(chǎn)軋制，直到完成整體道次對(duì)生產(chǎn)需求。生產(chǎn)完成后，需要把軋件放置到相對(duì)低溫的區(qū)域，待到其溫度降低到一定范圍后，可以將其投入到下一程序中繼續(xù)加工生產(chǎn)。由此可見，人工操作的軋制生產(chǎn)工藝，需要消耗大量的人力，整體生產(chǎn)工藝流程較為繁雜，重復(fù)性較大，耗時(shí)長(zhǎng)，需要人工在軋制過程全身心投入，才能保障生產(chǎn)效率、質(zhì)量與安全，整體生產(chǎn)效益很不理想。

圖1 軋線手動(dòng)操作控制流程示意圖

自動(dòng)軋制過程：在自動(dòng)軋制生產(chǎn)工藝中，主要是利用計(jì)算機(jī)對(duì)整體的生產(chǎn)流程進(jìn)行控制和操作，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的智能化與自動(dòng)化。在具體操作中，利用計(jì)算機(jī)對(duì)相應(yīng)的生產(chǎn)流程、參數(shù)等進(jìn)行專業(yè)化編碼，然后在運(yùn)行過程中，可以對(duì)軋制全過程進(jìn)行監(jiān)管，同時(shí)對(duì)軋線儀表上的參數(shù)進(jìn)行科學(xué)設(shè)置，同時(shí)對(duì)生產(chǎn)過程中的實(shí)際運(yùn)行信號(hào)進(jìn)行全程監(jiān)測(cè)和收集，并將其與標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)信號(hào)進(jìn)行對(duì)比分析，掌握實(shí)際運(yùn)行情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，并發(fā)出警報(bào)信號(hào)，同時(shí)可以結(jié)合鋼坯的具體位置，開展自動(dòng)化智能化分析和判斷，將分析結(jié)果輸送到PLC控制中心系統(tǒng)中，利用其執(zhí)行元件開展自動(dòng)化操作。其具體的操作流程如圖2所示。由此可見，自動(dòng)化操作方式減少了對(duì)人工的依賴性，可以利用計(jì)算機(jī)獨(dú)立完成軋制作業(yè)，并進(jìn)一步強(qiáng)化整體的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，確保產(chǎn)品尺寸的精準(zhǔn)性，因此獲得了極大的應(yīng)用前景，在行業(yè)內(nèi)獲得廣泛應(yīng)用。

圖2 軋線全自動(dòng)控制過程示意圖

在自動(dòng)軋鋼技術(shù)應(yīng)用中，由于受到多種因素的影響，在實(shí)際生產(chǎn)中出現(xiàn)一些控制難點(diǎn)，如：①在自動(dòng)運(yùn)行中，需要結(jié)合軋線檢測(cè)儀表以及實(shí)際控制的信號(hào)信息，對(duì)軋線的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并結(jié)合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)其運(yùn)行情況進(jìn)行判斷，就是在運(yùn)行過程中利用自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)軋線運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤監(jiān)測(cè)；②在自動(dòng)控制中結(jié)合鋼坯的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，利用計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行邏輯判斷，從而收集真實(shí)性的控制信息數(shù)據(jù)，就是利用控制系統(tǒng)對(duì)軋制全過程進(jìn)行分析判斷，存入實(shí)現(xiàn)對(duì)控制過程精準(zhǔn)性邏輯判斷，使其能夠?qū)Σ僮鞴さ墓ぷ鬟M(jìn)行完全替代。③利用控制信號(hào)和控制信息對(duì)整體的操作過程進(jìn)行全面控制，發(fā)揮其自動(dòng)控制功能，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化軋鋼控制，淘汰手動(dòng)操作模式。

3 功能分配

3.1 過程控制系統(tǒng)的核心控制作用

在自動(dòng)軋鋼控制系統(tǒng)運(yùn)行過程中，一般是利用過程控制系統(tǒng)和基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)的聯(lián)合作用進(jìn)行控制操作，發(fā)揮其協(xié)調(diào)配合作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)整體軋制過程的全面性操作控制。在運(yùn)行操作中，一般是結(jié)合軋線中實(shí)時(shí)傳遞的檢測(cè)儀表信號(hào)以及實(shí)際控制信號(hào)，對(duì)鋼坯的實(shí)時(shí)位置進(jìn)行更懂監(jiān)測(cè)和掌握，從而為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)軋鋼控制操作奠定基礎(chǔ)。然后結(jié)合軋件的實(shí)時(shí)信息，發(fā)揮計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)的邏輯判斷功能，從而對(duì)軋線的具體運(yùn)行控制信息進(jìn)行全面收集。然后將邏輯判斷的信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭^程控制系統(tǒng)中，可以幫助控制系統(tǒng)對(duì)軋件的處理信息進(jìn)行全過程跟蹤，當(dāng)需要使用到自動(dòng)軋鋼控制信息時(shí)，需要將其控制信息賦予一定的數(shù)值，并對(duì)數(shù)據(jù)的通訊功能進(jìn)行激活和調(diào)用，將其輸送到基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)中，以便對(duì)軋制過程進(jìn)行自動(dòng)化和智能化控制。由此可見，過程控制系統(tǒng)的合理性使用，可以在與軋件控制過程的融合性使用，可以促進(jìn)其整體控制的程序化與規(guī)范性開展，促進(jìn)邏輯判斷的真正實(shí)現(xiàn)，全面收集相關(guān)的自動(dòng)控制信息。

如果要實(shí)現(xiàn)過程控制系統(tǒng)與基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)有效性銜接，提升其綜合控制效果，需要提供必要的條件，即快速運(yùn)行的通訊，高效運(yùn)行的CPU處理速度。由此可見，為了進(jìn)一步提升自動(dòng)化設(shè)備的過程控制效果，需要確保其彼此之間網(wǎng)絡(luò)化通訊，同時(shí)利用以太網(wǎng)、過程控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)相互通訊。

3.2 基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)

基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)在軋制過程中的作用主要是對(duì)軋鋼的動(dòng)作執(zhí)行和信息反饋等環(huán)節(jié)進(jìn)行自動(dòng)控制操作，在具體的操作中，可以利用基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)自動(dòng)控制軋鋼的實(shí)際執(zhí)行過程，同時(shí)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，確保其執(zhí)行動(dòng)作的精準(zhǔn)到位，通過這一功能可以確保自動(dòng)控制與手動(dòng)控制的協(xié)調(diào)性與統(tǒng)一性，能夠利用自動(dòng)控制全面替代手動(dòng)控制。在手動(dòng)操作中，其控制信號(hào)主要由操作臺(tái)發(fā)出，在自動(dòng)控制模式中，其控制信號(hào)主要是由過程控制系統(tǒng)發(fā)出。在實(shí)際運(yùn)行過程中，一般會(huì)按照所選擇的控制模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)上級(jí)控制信息的自動(dòng)化轉(zhuǎn)換與操作，在此過程中，兩種控制模式的控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功能實(shí)現(xiàn)操作流程是相同的，如圖3所示。在輥道控制操作中，其所有的操作控制路徑是相同的，如道次設(shè)置、主傳動(dòng)、壓下控制等?；A(chǔ)自動(dòng)化在實(shí)際運(yùn)行中的運(yùn)用，還需要實(shí)現(xiàn)部分輔助控制作用，同時(shí)確保其功能實(shí)現(xiàn)過程的實(shí)時(shí)性，并要和軋件的相關(guān)信息進(jìn)行緊密聯(lián)系，具體表現(xiàn)誒道次拋鋼信號(hào)的判斷、道次自動(dòng)下翻、軋制過程速度控制等，為提升整體軋制過程的自動(dòng)化、智能化操作水平奠定基礎(chǔ)。

圖3 全自動(dòng)軋鋼控制過程中的功能分配示意圖

4 應(yīng)用實(shí)踐及效果

國(guó)內(nèi)某鋼板企業(yè)，其產(chǎn)品主要是6mm～32mm的鋼板，而且其產(chǎn)品銷售市場(chǎng)主要是針對(duì)國(guó)家市場(chǎng)。在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展背景下，人力資源成本逐漸升高，為了達(dá)到降本增效的生產(chǎn)目標(biāo)，該企業(yè)逐漸改變?cè)瓉硎謩?dòng)生產(chǎn)控制的模式，對(duì)企業(yè)內(nèi)部的生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)設(shè)備等逐漸進(jìn)行自動(dòng)化改造，把原來使用的三輥組粗軋、四輥精軋生產(chǎn)線進(jìn)行改造，轉(zhuǎn)為單四輥生產(chǎn)線，同時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)軋鋼控制，在自動(dòng)化改造過程中，確保生產(chǎn)的產(chǎn)品規(guī)格與型號(hào)不變。在自動(dòng)軋制生產(chǎn)中，需要在其自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備中安裝兩套熱監(jiān)測(cè)裝置，并實(shí)現(xiàn)對(duì)軋件的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，同時(shí)在操作臺(tái)上安裝手/自動(dòng)模式的選擇按鈕，可以結(jié)合實(shí)際的生產(chǎn)需求，自行選擇需要使用的生產(chǎn)模式，然后把選擇的控制信號(hào)傳送到PLC、AGC系統(tǒng)中，可以對(duì)軋線的主傳動(dòng)進(jìn)行自動(dòng)控制操作，同時(shí)結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)需求對(duì)AGC系統(tǒng)的輥縫進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以便保障生產(chǎn)過程的規(guī)范性控制，確保產(chǎn)品參數(shù)的精準(zhǔn)性。在整個(gè)操作過程中，只需要工作人員在計(jì)算機(jī)監(jiān)控器前，對(duì)相關(guān)參數(shù)變化情況進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察，一旦出現(xiàn)參數(shù)異常情況，及時(shí)開展在線調(diào)整干預(yù)，確保整體的控制系統(tǒng)恢復(fù)正常的運(yùn)行狀態(tài)。通過這種方式可以相應(yīng)的減少操作人員數(shù)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，保障操作過程的規(guī)范性，避免操作人員隨意操作行為的出現(xiàn)，從而確保軋制產(chǎn)品的精度，促進(jìn)鋼板企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的全面性優(yōu)化，為其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的提高奠定基礎(chǔ)。自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用，也為設(shè)備維修和保養(yǎng)創(chuàng)建了良好的條件。

5 自動(dòng)軋鋼技術(shù)的發(fā)展前景

在現(xiàn)代化社會(huì)發(fā)展背景下，科學(xué)技術(shù)水平日新月異，對(duì)社會(huì)生產(chǎn)的各方面做出了巨大貢獻(xiàn)。在軋鋼行業(yè)中，軋鋼自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)水平日益提高，而且隨著創(chuàng)新技術(shù)的融入，對(duì)軋鋼生產(chǎn)中的能源消耗和成本投入進(jìn)行了有效的控制，全面推動(dòng)了軋鋼生產(chǎn)的高效化與高質(zhì)化。自動(dòng)化軋鋼技術(shù)的應(yīng)用，促進(jìn)其生產(chǎn)技術(shù)的適用性，并融入了更多的新技術(shù)與新工藝，確保生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量與現(xiàn)代化社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求的契合性；自動(dòng)化軋制技術(shù)下，可以對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的外形尺寸進(jìn)行有效性控制，保障外觀美觀性，同時(shí)提升整體設(shè)備運(yùn)行的高效性，推動(dòng)企業(yè)向大型化、現(xiàn)代化與連續(xù)化方向發(fā)展，促進(jìn)軋鋼生產(chǎn)過程的規(guī)范化與科學(xué)化發(fā)展，同時(shí)方便設(shè)備維修和管理，提升整體行業(yè)的精細(xì)化管理水平，滿足軋鋼產(chǎn)業(yè)集約化發(fā)展需求。在此環(huán)境中，鋼鐵企業(yè)逐漸向高品質(zhì)、流程短、銜接快、智能化等方面發(fā)展。其中自動(dòng)化軋鋼技術(shù)未來發(fā)展方向?yàn)椋喝f能鋼鐵軋制機(jī)的使用，該設(shè)備主要包含水平輥和垂直輥構(gòu)成，而且各個(gè)方面的輥數(shù)量都是兩個(gè)，且其軸心線同時(shí)處在同一個(gè)平面內(nèi)。其中水平方向、垂直方向的輥分別作為驅(qū)動(dòng)輥以及被動(dòng)輥發(fā)揮作用，并實(shí)現(xiàn)鋼鐵的全方位軋制加工。該設(shè)備的適用性較強(qiáng)，對(duì)不同類型的鋼鐵材料都可以進(jìn)行軋制加工，與鋼鐵軋制技術(shù)的多功能發(fā)展需求相契合，因此應(yīng)用較為廣泛，發(fā)展前進(jìn)較為廣闊；柔性鋼鐵軋制技術(shù)，現(xiàn)代化社會(huì)的發(fā)展對(duì)鋼鐵行業(yè)提出了更高的要求，不僅需要產(chǎn)量滿足發(fā)展需求，同時(shí)各個(gè)領(lǐng)域的客戶結(jié)合自身的實(shí)際需求提出了針對(duì)性較強(qiáng)且個(gè)性化的產(chǎn)品需求?；诖?，可以引進(jìn)柔性鋼鐵軋制技術(shù)，通過對(duì)加工工藝技術(shù)、冷卻條件的調(diào)整和優(yōu)化，來適應(yīng)不同材料的生產(chǎn)加工需求，從而對(duì)鋼材的力學(xué)性能進(jìn)行改變，確保鋼鐵產(chǎn)品的強(qiáng)度級(jí)別與實(shí)際需求的契合性。在未來發(fā)展中，自動(dòng)化軋鋼技術(shù)的全面應(yīng)用于推廣，可以減少鋼鐵軋制加工中的能源消耗，優(yōu)化加工流程與程序，減少鋼材投入量，促進(jìn)鋼鐵加工工藝技術(shù)水平的全面性提升，推動(dòng)我國(guó)鋼鐵工業(yè)的現(xiàn)代化、可持續(xù)化發(fā)展。

6 結(jié)語

綜上所述，在現(xiàn)代化社會(huì)發(fā)展背景下，鋼鐵企業(yè)為了提升自身的綜合實(shí)力，增強(qiáng)市場(chǎng)價(jià)競(jìng)爭(zhēng)力，需要迎合時(shí)代發(fā)展形勢(shì)，積極引進(jìn)最新技術(shù)、工藝和生產(chǎn)理念，對(duì)軋鋼技術(shù)、設(shè)備等進(jìn)行自動(dòng)化改造，促進(jìn)整體鋼鐵企業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)水平，可以減少人工依賴性，減少成本投入，提升整體產(chǎn)能，促進(jìn)降本增效目的的實(shí)現(xiàn)。此外，自動(dòng)化軋鋼技術(shù)在軋鋼生產(chǎn)中的應(yīng)用，可以有效替身整體軋制過程中的規(guī)范性與標(biāo)準(zhǔn)化，并對(duì)軋制過程進(jìn)行有效性控制，促進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量的全面性提升，全面挖掘鋼材的潛在性能，推動(dòng)軋鋼行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，推動(dòng)我國(guó)工業(yè)向現(xiàn)代化、自動(dòng)化方向發(fā)展。