淺談冶金機(jī)械及自動(dòng)化

摘 要:冶金工業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的支柱性產(chǎn)業(yè)之一，為我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)提供了充足的物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著科技的發(fā)展，冶金機(jī)械及其自動(dòng)化的研發(fā)與使用呈現(xiàn)出良好的態(tài)勢(shì)。本文作者從冶金機(jī)械及自動(dòng)化的在鋼鐵產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用出發(fā)，著重闡述了冶金機(jī)械及自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，并提出其發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞:鋼鐵冶金機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展現(xiàn)狀發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類號(hào):TU71文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)06(c)-0107-01

冶金機(jī)械及自動(dòng)化在冶金領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。在“十一五”期間，冶金機(jī)械及自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用在鋼鐵產(chǎn)業(yè)取得重大成果，煉鐵機(jī)械、煉鋼機(jī)械、軋鋼機(jī)械、冶金設(shè)備及產(chǎn)品檢測(cè)、冶金過程自動(dòng)控制等研究與應(yīng)用，反映了冶金機(jī)械設(shè)備發(fā)展的新工藝、自動(dòng)化水平和設(shè)計(jì)新技術(shù)，使冶金機(jī)械及自動(dòng)化呈現(xiàn)良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)。

1 冶金機(jī)械及自動(dòng)化發(fā)展現(xiàn)狀

冶金工業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要支柱，是我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的依靠。從20世紀(jì)70年代末我國(guó)引進(jìn)冶金技術(shù)和設(shè)備以來，我國(guó)成為世界頭號(hào)產(chǎn)鋼大國(guó)。與之相應(yīng)的國(guó)內(nèi)制造部門從此展開冶金機(jī)械及自動(dòng)化技術(shù)的研究。伴隨著我國(guó)鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，冶金機(jī)械裝備水平得到大幅提升，自動(dòng)化研制和集成能力顯著加強(qiáng)，特別是冶金機(jī)械及自動(dòng)化裝備的自主化能力及應(yīng)用水平都迅速提高。

2007年至2008年度，我國(guó)鋼鐵行業(yè)與多家重型機(jī)械制造單位能力合作，研制成功2150mm熱連軋機(jī)和2130mm準(zhǔn)予連軋機(jī)，5500mm寬厚板軋機(jī)在鞍鋼建成并投產(chǎn)，可用于制造大型軋輥的18500t自由鍛壓機(jī)在中信重工建成。特別是大型寬厚板軋機(jī)基本實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，板帶鋼熱、冷連軋機(jī)組的自主研制也開創(chuàng)了新局面，常規(guī)的大熱、冷連軋機(jī)組成套設(shè)備基本實(shí)現(xiàn)自主化。隨著冶金機(jī)械的發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用也越來越先進(jìn)，在冶金原料生產(chǎn)自動(dòng)化的過程中原料生產(chǎn)自動(dòng)化、焦化生產(chǎn)自動(dòng)化、燒結(jié)生產(chǎn)自動(dòng)化等一系列的生產(chǎn)自動(dòng)化和管理自動(dòng)化在冶金的生產(chǎn)過程中發(fā)揮了重要作用，在冶金自動(dòng)化的生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)、生產(chǎn)管理控制系統(tǒng)以及企業(yè)信息化系統(tǒng)這三個(gè)功能層，計(jì)算機(jī)控制在高爐、轉(zhuǎn)爐、電爐、連鑄以及軋機(jī)機(jī)械上應(yīng)用普遍，為高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)提供了充公保障，為冶金的后續(xù)生產(chǎn)作出了重要的貢獻(xiàn)。

早在2006年，冶金行業(yè)的自動(dòng)化系統(tǒng)集成項(xiàng)目就以控制（大型PLC為主）和傳動(dòng)為主。在原料、燒結(jié)、焦化、高爐、轉(zhuǎn)爐、電爐（煉鋼）、精煉爐、連鑄、軋機(jī)、加熱爐、均熱爐、鐵合金電爐、鋁電解等環(huán)節(jié)均涉及自動(dòng)化系統(tǒng)集成業(yè)務(wù)。其中PLC已經(jīng)尤為冶金行業(yè)的主流控制系統(tǒng)。在冶金行業(yè)中，軋鋼的自動(dòng)化程度很高，它包含了自動(dòng)燃燒控制模型、軋制節(jié)奏控制模型、粗軋自動(dòng)寬度控制模型、精軋?jiān)O(shè)定模型、板形設(shè)定和控制模型、精軋出口溫度控制模型、卷取溫度控制模型、卷取設(shè)定模型等，做好軋鋼自動(dòng)化，PLC硬件、軟件控制都很重要，為冶金自動(dòng)化的發(fā)展帶來了新的機(jī)遇。

計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展使現(xiàn)代機(jī)械自動(dòng)化發(fā)生了質(zhì)的飛躍，當(dāng)前開發(fā)研究適應(yīng)于復(fù)雜制造過程的、具有閉環(huán)控制體系結(jié)構(gòu)的、智能化新一代PCNC數(shù)控系統(tǒng)已成為可能，智能化新一代PCNC數(shù)控系統(tǒng)將計(jì)算機(jī)智能技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、CAD/CAM、伺服控制、自適應(yīng)控制、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)管理及動(dòng)態(tài)以贏利為目刀具補(bǔ)償、動(dòng)態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體，形成嚴(yán)密的制造過程閉環(huán)控制體系。這種新技術(shù)應(yīng)用于冶金機(jī)械制造將會(huì)給冶金工業(yè)帶來新的發(fā)展契機(jī)。

2 冶金機(jī)械及自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)

計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的快速發(fā)展，推動(dòng)著工業(yè)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)不斷進(jìn)步，出現(xiàn)了諸如全閉環(huán)交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)、可編程計(jì)算機(jī)控制器、運(yùn)動(dòng)控制卡等許多先進(jìn)的實(shí)用技術(shù)，為開發(fā)和制造工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備提供了高效率的手段[2]。這些新技術(shù)應(yīng)用在冶金機(jī)械上既可提升冶金機(jī)械的使用性能又能延長(zhǎng)冶金機(jī)械的使用壽命，為冶金行業(yè)創(chuàng)造更為可觀的效益。

“十一五”期間，我國(guó)冶金工業(yè)中的煉鐵設(shè)備。煉鋼設(shè)備、連鑄設(shè)備、軋制設(shè)備（板帶鋼軋制設(shè)備、型線棒管軋制設(shè)備、熱軋鋼材控冷設(shè)備）等都有新的突破，為冶金工業(yè)的發(fā)展補(bǔ)充了硬件設(shè)施。未來國(guó)際冶金自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)如下。

(1)基于數(shù)字模擬和仿真技術(shù)的研發(fā)，實(shí)現(xiàn)冶金全流程動(dòng)態(tài)分析、評(píng)估和精準(zhǔn)設(shè)計(jì)。

(2)綜合考慮生產(chǎn)效率、能耗物耗和環(huán)境指標(biāo)的多目標(biāo)實(shí)時(shí)優(yōu)化。

(3)產(chǎn)品指標(biāo)、運(yùn)行指標(biāo)和控制指標(biāo)協(xié)同的全面閉環(huán)控制。

(4)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和知識(shí)驅(qū)動(dòng)相結(jié)合的復(fù)雜過程建模和先進(jìn)過程控制。

(5)先進(jìn)傳感技術(shù)和軟測(cè)量結(jié)合的關(guān)鍵工藝參數(shù)的在線連貫測(cè)量。

(6)結(jié)合考慮物質(zhì)流、能量流優(yōu)化的先進(jìn)能源管理和控制。

針對(duì)國(guó)際冶金行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，我國(guó)冶金自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)主要表現(xiàn)在以下幾方面。

(1)過程控制系統(tǒng)的發(fā)展。

采用先進(jìn)的電子數(shù)控技術(shù)和新型傳感器技術(shù)、光機(jī)電一體化技術(shù)、軟測(cè)量技術(shù)、冶金環(huán)境下可靠性技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)冶金流程在線檢測(cè)和監(jiān)控系統(tǒng)[3]。

(2)冶金技術(shù)信息化發(fā)展。

在工業(yè)生產(chǎn)控制中，網(wǎng)絡(luò)就是中樞神經(jīng)，以工業(yè)生產(chǎn)起到控制作用。在冶金工業(yè)中，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為先鋒的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電子數(shù)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、計(jì)算力學(xué)技術(shù)等在冶金流程中實(shí)現(xiàn)集成模擬系統(tǒng)，通過人機(jī)交流，模擬鋼鐵生產(chǎn)全過程，進(jìn)而推進(jìn)冶金工業(yè)生產(chǎn)制造的智能化。

(3)生產(chǎn)管理系統(tǒng)的發(fā)展。

生產(chǎn)管理系統(tǒng)的智能化在生產(chǎn)組織管理上，產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)和管理上，在能源管理和優(yōu)化上都體現(xiàn)出優(yōu)越性。它科學(xué)的整合了冶金機(jī)械、冶金原材料和冶金能源，使資源配置和資源利用達(dá)到最優(yōu)化，并對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行預(yù)報(bào)、跟蹤和分析，判定在生產(chǎn)中發(fā)生的品質(zhì)異常，使冶金企業(yè)就冶金機(jī)械、產(chǎn)品質(zhì)量、成本管理、能源管理等均有的放矢。

3 結(jié)語

我國(guó)冶金機(jī)械及自動(dòng)化技術(shù)雖然取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，為鋼鐵工業(yè)的發(fā)展做出了不可替代的重要貢獻(xiàn)，但與國(guó)際先進(jìn)水平相比，還有相當(dāng)大的差距。鋼鐵工業(yè)在數(shù)量和質(zhì)量方面的發(fā)展為冶金機(jī)械及自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展即提供了機(jī)遇，也提出了新的挑戰(zhàn)。面對(duì)冶金企業(yè)花巨資大量引進(jìn)的國(guó)外軟硬件產(chǎn)品、先進(jìn)技術(shù)和自動(dòng)化系統(tǒng)[4]，我國(guó)冶金機(jī)械研制及自動(dòng)化開發(fā)工作者仍然任重道遠(yuǎn)。冶金機(jī)械的自主研制及冶金自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展，必須注重將高科技融入其中，注重提升性能，加強(qiáng)過程工藝、工裝設(shè)備、企業(yè)管理、生產(chǎn)組織、自動(dòng)化等多專業(yè)的產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合攻關(guān)，全面提高我國(guó)冶金工業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和綜合競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)我國(guó)冶金自動(dòng)化軟硬件產(chǎn)業(yè)的跨越式發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]韓忠山.機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的分析[J].China’s Foreign Trade，2010，14.

[2]熊釗.機(jī)械自動(dòng)化的永動(dòng)力-工業(yè)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)[J].知識(shí)經(jīng)濟(jì)，2010，14

[3]孫彥廣.我國(guó)冶金自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)展和發(fā)展趨勢(shì)分析[J].自動(dòng)化博覽，2008，Z1.

[4]孫彥廣.冶金行業(yè)的自動(dòng)化與信息化[EB/OL].http://www.newmaker.com/art_5551.html.2005.2.20/2011.3.30.