軋鋼生產過程產品質量控制方法與應用研究

郭峰

摘 要：軋鋼生產過程控制失效不僅會降低鋼產品品質，還會導致軋鋼生產過程中能耗增加、資源浪費，造成軋鋼生產的綜合成本增高。因此，加強軋鋼生產工藝及其技術控制至關重要。本文第一部分論述了軋鋼生產軋制過程及其裝置控制系統;第二部分探討了軋鋼生產中的常用技術;第三部分探討了軋鋼生產過程中質量控制方法的應用。

關鍵詞：軋鋼生產;產品質量控制;方法;應用

1.軋鋼生產軋制過程及其裝置控制系統

1.1概念界定

1.1.1.手動控制

手動控制指依靠人力完成軋鋼控制動作。

1.1.2.自動控制

自動控制指在無人參與條件下，利用控制系統是被控對象或軋鋼生產過程自動按照預定規律所進行的控制。

1.1.3.自動控制系統

自動控制系統指在進行自動控制時，具有信息傳遞，由被控對象和控制裝置所組成的系統。

1.1.4.計算機控制系統

計算機控制系統指由電子計算機對自動控制系統進行管理，使被控對象按計算機邏輯判斷，在所設計的數學模型規定的最優狀態下進行控制的系統。

1.1.5.過程

過程指軋鋼生產裝置或設備中進行的物質和能量的相互作用和轉換過程。

1.2軋鋼產品軋制過程

軋鋼產品軋制過程值利用計算機控制系統控制軋鋼生產裝置及軋鋼生產設備使鋼鐵在物質與能量相互作用下發生的裝料、吹煉、脫氧、四脫、二去、而調整等轉換過程。簡言之，它指自動化煉鋼及鑄造的過程。

1.3裝置控制系統

以計算機控制系統為例，軋鋼生產過程中的裝置控制系統由4套GEFANUC的PLC9070系列控制器和3臺HMI計算機組成。該系統的通訊網絡以GENIUS中線為主，HIM為INTOUCH軟件。系統的控制器包括粗軋控制器、連軋區輔機控制器、連軋區軋鋼控制器、冷床控制器。操作室設計為人機界面，通過計算機對軋鋼過程及軋制計劃進行控制操作。系統通過獲得各剁成變量的原始數據，再A/D進行量綱換算。中央處理器接收到信息后對相關數據進行綜合分析和數據加工，最終將結果顯示給操作人員。系統能夠自動記錄和顯示軋制過程中的不同軋制情況，并對軋鋼過程通過數據模型進行分析。

計算機控制系統有數據采集系統、操作指導系統、直接數字控制系統、監督計算機控制系統、多級控制系統-管理信息系統、分散控制系統構成。數據采集系統實際上不參與軋鋼生產過程的控制。控制過程是計算機通過模擬量輸入通道（A/D）和開關量輸入通道（DI）實時采集數據，再按照一定的控制規律進行計算，發出控制信息，最后通過模擬量輸出通道（D/A）和開關量輸出通道（DO）直接控制軋鋼生產過程。

2. 軋鋼生產中的常用技術

2.1高溫低氧燃燒技術

高溫低氧技術指在低氧或高溫條件下使燃料成分燃燒。該技術反應的燃燒過程是一個動態化的反映過程，具有較好的節能減耗作用。相同的材料，采用高溫低氧技術可以有效的縮短加熱時間，其燃料節約率近50%。因此高溫低氧燃燒技術是軋鋼生產實現節能環保、提高生產效能的關鍵技術之一。

2.2蓄熱燃燒技術

蓄熱燃燒技術指將加熱爐膛的煙道氣通過蓄熱后回收再利用，從而實現軋鋼過程中節能減耗、減少污染及提高軋鋼生產效能的目的。

2.3節能涂料

節能降耗是軋鋼生產過程中產品質量控制的重要途徑之一。在軋鋼生產過程中，對回轉爐采用耐高溫的節能涂料，不僅有利于提高回轉爐的生產效能，還能極大的提升張愛國生產的節能效果。據統計，耐高溫節能涂料在軋鋼加熱回轉爐中的應用可以降低約20%的能耗，提高約34%的生產效能。

3. 軋鋼生產過程中質量控制方法的應用

3.1軋鋼過程分析

3.1.1.熱軋過程

熱軋是指在鋼鐵結晶溫度以上進行軋制的工藝技術。熱軋在板坯準備階段需要對其表面進行打磨、清理，確保清除表層氧化鐵皮。加熱階段關鍵在于提升板坯的消熱質量，及提升加熱效能。進入粗軋階段后應預防板坯二次氧化，對表層做二次的打磨、輕易。澆注材料的速度應保持與軋制速度一直，來確保板坯表層質量的均勻性。進入精軋階段后需要再次對鋼帶坯。減去鋼帶坯頭尾，使用高壓水噴嘴進行表層除磷。完整精軋后采用冷卻裝置進行冷卻，最后做卷取、精調后送入倉庫。

3.1.2.冷軋過程

冷軋工藝是相對于熱軋工藝而言的。它指直接采用熱軋鋼卷為原材料，經酸洗去除氧化皮后進行冷連軋制的過程。冷軋工藝是為了滿足無法采用熱軋工藝處理的鋼板帶，屬于對熱軋鋼卷的深加工。冷軋的關鍵在于鹽酸去除表層的氧化膜，在按照用戶需求軋制鋼卷帶。冷軋的過程也屬于計算機控制系統對鋼產品的動態化控制的軋制過程，產品質量控制的關鍵在于提高軋制過程中的精度。

3.2質量控制方法的應用

3.2.1.強化材料、設備及裝置檢測

材料、設備及生產工藝技術是影響軋鋼產品質量的關鍵性因素。高品質鋼產品在生產之前必須做好材料、設備及裝置的檢測過程，為軋鋼生產做好準備。檢測中一旦發現質量不達標的材料，不予批準使用。在設備安裝時，應加強設備安裝的質量控制，確保安裝質量。進入運行的設備及裝置也需要定期檢測和維護，確保軋鋼生產工藝的可靠性。檢測中發生設備及裝置狀態異常，應及時尋找問題，處理故障。對于設備及裝置的每一次維修檢測，都應當做好相關記錄，以備查驗和后續維修。

3.2.2.強化關鍵程序控制管理

對于軋鋼生產過程中的關鍵程序，應加強系統監測及控制管理。對于關鍵程序，應按照規定流程組好調整、校樣、測量、檢驗、負偏差控制和設備的檢測等工作，提高關鍵程序控制的精準度，將控制偏差降低到最小，以保證軋鋼生產過程控制及其生產的可靠性與穩定性。

3.2.3.裝配流程規范化

軋鋼裝置裝配不規范會影響裝置使用的靈活性，甚至影響軋鋼產品軋制的尺寸精度及其整體質量。因此必須加強裝置裝配流程的管理，確保嚴格執行裝置裝配工藝流程，來提升裝配的標準化程度。

3.2.4.成形變化的監測與及時處理

在軋鋼生產過程中，建議加強對軋鋼生產全過程的動態化監測，通過獲取監測數據及其分析結果，了解軋鋼成形過程中的變化。一旦發生參數異常應及時調整和處理成形變化。常見的成形變化包括麻點、波浪、折疊、分層、裂紋及表層氧化物的變化。通過對溫度、火焰強度等參數的控制，來提升軋鋼過程中產品的質量，預防成形變化的發生。

3.2.5.軋鋼生產過程質量模型的應用

計算機控制系統所提供的檢測系統、控制系統、執行系統在中央處理器的系統控制下對原始數據進行分析處理及加工，并對軋鋼生產過程采取靜態控制與動態控制兩種方式，分別建立理論模型、經驗模型，對轉爐連續鑄鋼過程進行自動化控制。這種基于數據模型的控制方式有利于提高對熱工菜蔬控制的進度，從而有利于提升冶煉、煉鋼及連鑄過程中的產品質量。

4. 結語

目前，基于總線設計的計算機控制系統已在軋鋼生產中得到廣泛的應用。利用計算機控制系統實施軋鋼生產過程中產品質量的控制，就應該充分利用該系統的數據采集監測加強對軋鋼軋制過程的管理，規范管理，做好變形應急處理，并利用采集數據建立軋鋼生產過程質量模型，加強全方位的質量管控。通過系統化的監控和管理，要將軋鋼生產過程中的質量控制與節能減耗管理相結合，實現軋鋼過程清潔化、綠色化工藝的應用及一體化的過程管理。

參考文獻：

[1]李子文.軋鋼生產過程產品質量控制方法與應用概述[J].中國金屬通報，2020（01）：219-220.

[2]孫樹杰.軋鋼生產過程產品質量控制方法與應用研究[J].冶金與材料，2018（02）：18-19.

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