冶金工業軋制自動化技術的應用現狀及前景探索

易勇南京鋼鐵聯合有限公司

冶金工業軋制自動化技術的應用現狀及前景探索

易勇
南京鋼鐵聯合有限公司

摘要：伴隨我國經濟發展及科技水平的不斷提升，冶金工業開始從傳統的手工生產向自動化生產轉變。本文通過對軋制自動化關鍵技術的應用現狀進行分析，對其中所存在的優勢和不足予以分析，并指出軋制自動化技術未來發展前景，分別基于云計算、物聯網、及大數據等，向切實服務于裝備制造業的綠色化、信息化及智能化方向為之探討；不僅要對傳統的效率、質量及精度方面的問題給與解決，還要在軋制自動化技術未來發展中，將全流程信息化概念和技術進行緊密融合，并將關注重點放置于長期依賴進口的關鍵技術及裝備，更好的予以消化吸收。

關鍵詞：冶金工業；軋制自動化；應用現狀

一、冶金工業軋制自動化技術的應用現狀

（一）設備執行系統

就軋制過程中所運用的設備執行系統而言，其在類型上主要包含有開關、電磁鐵、電動機、閥門及液壓缸等，而軋機液壓伺服控制及主傳動電動機控制，乃是自動化控制水平相關的關鍵設備。針對軋機主傳動系統而言，其乃是整個軋制生產關鍵設備，單機容量大乃是其最大特點，通常為2~20 MV·A，此外，其還要求動態速降小、轉矩脈動低、電流和速度響應快及調速精度高。就傳統軋機而言，由于其在控制手段及功率器件方面受到相應限制，此領域較長時間內均以直流傳動為其主要形式，然而就直流電動機而言，其自身往往存有較大缺陷，此缺陷對軋機主傳動未來發展高速化及大型化造成一定限制。伴隨技術水平的提升，功率半導體器件在換代次數方面的加快，此外，還營運而出了更加有效的直接轉矩控制及矢量控制等具有先進性的算法形式。

（二）基礎自動化系統

基礎自動化有效將工藝和設備之間進行銜接，在二者之間發揮著承上啟下的作用。通常情況下，在生產工藝控制方面，其越是復雜，則基礎自動化在具體的功能要求及復雜程度方面就要求越高，比如在具體的熱軋帶鋼實際生產過程中，在L1級當中便要對速度級聯控制、自動寬度控制（AWC）及自動厚度控制（AGC）予以實現。在我國整個冶金企業當中，此種級別的控制系統大致得到普及，然而卻在具體的控制效果方面存在較大差別，由于L1級相應控制，與設備執行狀況之間存在直接關系，并且其還和產品質量及生產效率之間存在緊密聯系，所以，就此種級別技術而言，對其開展更為深入的升級和改善已經成為當今最為迫切及難度最大的工作。

（三）過程自動化系統

就我國大型冶金企業而言，其在早期時已經對世界先進的過程控制系統及相應模型予以了引進，因此，通過長時間對外國先進技術的不斷吸收，并在此基礎上不斷創新，我國開始對更為先進的軋制過程計算機系統和數學模型較好掌握，因此，經創新和完善發展成為擁有完全自主產權的技術體系，并且還取得了在世界領域內具有先進水平的研發成果，諸如寬帶鋼冷連軋工藝、帶鋼熱連軋計算機控制系統及模型控制技術研發與集成等，并且此類技術也在諸如廣西北海誠德不銹鋼有限公司1630等企業當中得到廣泛應用。

（四）制造執行系統

就我國冶金企業而言，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現，諸如庫存動態管理、全流程物流跟蹤及冶、鑄、軋一體化計劃編制等，然而較多數中小型企業在具體的MES方面則需要進行不斷完善和創新。另外，一些以能源管控為方向的功能，在實際現場操作上已經得到較好應用和推廣，且在集中調配、能源計劃/質量/設備/成本綜合管理及能源遠程監控等方面得以實現。

二、冶金工業軋制自動化技術的前景探索

（一）高端裝備和技術的研發

雖然冶金軋制領域在具體的多級自動化功能相應控制和檢測的系統已經得到普及，但是值得注意的是，不管是具體的L1級的HPC，還是L0級的高性能中壓交直交軋機主傳動，現階段仍然依賴于國外的進口來解決需求，今后還需要花費大量的工作來對這些設備及檢測儀表進行研發。另外，為了更好的對品種開發能力及產品質量提高方面的相應需求進行提升，在具體的多功能在線熱處理能力以及高精度軋制能力，已經成為成套裝備技術未來發展的重要目標和方向，其在具體內容上主要包括三輥軋機/高精度棒線材定減徑機組、高精度軋制和在線檢測技術以及新一代控軋控冷技術等。

（二）基于大數據的控制優化技術

軋制過程作為整個冶金技術的關鍵工序和環節，其在各個時刻方面均會產生較大量的數據，不僅包含有實績曲線、工藝參數、產品規范及合同訂單信息，還包括有生產消耗等么人上述數據往往和精度控制、成本控制及過程質量控制之間存在緊密關系，其在特征上表現為多樣性、高速性、多重耦合性及離散性，因此，這些特征綜合表現出現代大數據的實質特征。這些、特征所表現出的在生產流程方面所存在的復雜性狀況，致使存在較大的數據的分析挖掘和應用難度。所以，整合多尺度孤立及多層次的數據信息，將其進行提取操作，而后依據各個控制目標將其實施輸入操作，就能夠為軋制過程所存在的多目標優化，在一定程度及寬領域內提供全面且有效的數據支撐，與此同時，這些數據還可對冶金企業在具體的決策分析技術及智能控制方面奠定基礎。而在相關技術層級，其在內容上主要包含有基于數據挖掘全新軋制自動化技術，以大數據為基礎的工藝模型支撐平臺和軋制過程模型，此外，還包含有以多流程數據為基礎的無應力板形控制技術等。

三、結語

雖然我國在冶金技術及裝備方面起步較晚，在具體的控制系統硬件方面缺少自主品牌，在具體的環保、能耗及效率方面還不夠完善及全面，但是伴隨時間的推移，我國冶金工業已經積累了雄厚的基礎，此成果主要依托國家及企業各方面的不斷投入，特別是國家在諸如材料加工國家重點學科等有關領域的大力建設，因此，我國應對產學研用相結合的優勢進行充分發揮，實現我國軋制生產的長足發展。

參考文獻：

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