自動軋鋼技術在軋鋼生產中的開發與應用

李德松

（山東鋼鐵股份濟南分公司中厚板廠，山東濟南250101）

自動軋鋼技術在軋鋼生產中的開發與應用

李德松

（山東鋼鐵股份濟南分公司中厚板廠，山東濟南250101）

四輥軋機具有工藝集中、技術復雜、維護難度高等特點，自動軋鋼隨著社會的發展也越來越受到重視，它具有高度智能的自動化技術，規范化的生產工藝制度，高精度的設備要求，對于提高鋼鐵企業自動化水平有著極強的借鑒作用。在實際應用中優勢明顯，使用效果良好。

智能化；軋鋼；工藝優化

1 自動軋鋼項目的意義

1.1 規范生產工藝，提高產品質量

通過自動軋鋼控制，可以規范和優化生產過程。自動軋鋼控制可以嚴格執行工藝制度，避免操作工手動操作的隨意性；可以嚴格控制工藝參數，提高產品的尺寸精度和組織功能。特別是在當前中厚板生產都采用控軋控冷的生產工藝，生產過程比較復雜，工藝參數的控制非常嚴格，完全依靠操作工的手動控制，不但增加了操作工的工作強度，且工藝的執行也沒有保證，實現起來比較困難。通過自動軋鋼控制，可以使一些機械的、繁瑣的控制由計算機自動完成，生產過程嚴格按照事先制定的工藝規程執行，操作人員只負責對生產過程進行監控，并對一些特殊的情況進行處理。

2.2 控制軋制節奏，提高設備利用率，增加產量

板材生產采用控制軋制生產工藝時，一般單機架軋機采用兩階段軋制，中間用一段空冷待溫階段來保證第二階段軋制的開軋溫度。此工藝提高了產品性能，但影響軋機的產量。通過自動軋鋼功能的軋制節奏控制，可以考慮幾塊交叉軋制軋件在時間和空間上匹配，進行合理調度，最大限度的減少軋機的待機時間，提高產能。

2 自動軋鋼的功能介紹

自動軋鋼控制功能概括起來就是考慮如何將手動控制模式下由操作工完成的操作過程在自動軋鋼模式下由計算機判斷執行。

2.1 手動操作過程與自動控制過程比較

手動操作過程：操作工根據鋼板的實際位置情況，操作操作臺手柄和按鈕，發出相應控制信號；現場PLC系統根據控制信號執行相應的控制過程。手動控制過程如圖1所示。當坯料停止到機前時，操作工操作機前輥道和推床執行轉鋼和對中操作，并按道次復位按鈕將道次設定到第一道次；當AGC系統到達首道次后，操作工踩下主傳動腳踏開關，控制主傳動速度進行咬鋼操作，并觀察軋制過程，加速到最高軋制速度，再控制降速到拋鋼速度，并在軋件拋鋼后，停止主傳動，AGC系統根據軋制力的變化，道次設定到下一個道次，再次操作機前輥道和推床執行轉鋼操作，再送入主傳動進行咬鋼及軋制，繼續操作完成后續道次的軋制，并在軋制完成未道次后，操作各段輥道，將軋件運輸到空冷區，進行下一道工藝過程。自動控制過程：計算機根據軋線檢測儀表信號和實際控制信號判斷當前軋線實際運行情況，根據鋼坯當前位置，進行邏輯判斷，得到與操作工手動控制相同的控制信息，并由現場PLC等執行元件進行控制操作。自動控制過程如圖1所示。

圖1 軋線手動操作及全自動控制過程示意圖

通過以上分析，實現自動軋鋼控制過程的難點如下：

（1）如何根據軋線檢測儀表信號和實際控制信號判斷當前軋線的運行情況，即如何讓自動控制系統實時了解軋線運行情況。

（2）如何根據鋼坯實際運行情況，通過程序邏輯判斷得到準確可靠的控制信息，即如何讓控制系統代替操作工完成控制過程的邏輯判斷。

（3）如何保證控制信號和控制信息能夠完全實現代替手動操作的控制功能，即如何讓自動軋鋼控制代替操作工的手動控制。

2.2 過程控制系統和基礎自動化的功能分配

自動軋鋼控制功能的實現必須由過程控制系統和基礎自動化系統協調配合來完成。

2.2.1 過程控制系統是自動軋鋼的控制核心

根據現場傳遞來的檢測儀表信號和實際控制信號判斷當前軋件的位置情況，準確的軋件跟蹤是自動軋鋼控制實現的前提。在軋件跟蹤的基礎上，可以進行自動軋鋼控制的邏輯判斷，得到相應的控制信息。將自動軋鋼控制的邏輯判斷輸送到過程控制系統內實現，在跟蹤軋件的處理過程中，如果當前的軋件需要自動軋鋼控制信息，對相應的控制信息進行賦值，并調用數據通訊功能，將控制信息發送到基礎自動化，用于控制過程。也就是由過程控制系統將與軋件相關的控制過程程序化，以實現相應的邏輯判斷，得到自動控制信息。

過程控制系統和基礎自動化系統的銜接需要有快速的通訊，和高效的CPU處理速度，所以在實現過程中自動化設備之間通訊采用網絡化，并用以太網和過程控制系統相互通訊。

2.2.2 基礎自動化系統負責自動軋鋼的動作執行、信息反饋

基礎自動化負責自動軋鋼的具體執行過程，根據過程控制系統產生的控制信號，執行相應的功能操作，此過程實現自動控制和手動控制的統一。即在手動控制模式下，控制信號來源于操作臺；在自動控制模式下，控制信號來源于過程控制系統。根據控制模式的選擇，自動進行上級控制信息的轉換，具體控制執行機構的功能實現過程是統一的,如圖2。如輥道控制，道次設定控制，主傳動、壓下控制等都實現統一化控制。

基礎自動化在自動軋鋼控制的實現過程中，還必須完成對實時性要求比較嚴格及和軋件密切相關的一些輔助控制功能。如道次拋鋼信號的判斷、道次的自動下翻、軋制過程中的速度控制、道次變化與壓下的協調控制等。

3 實際應用及效果

濟鋼（馬）鋼板有限公司是國內山東鋼鐵股份的海外獨資公司，主要生產6～32 mm鋼板，產品銷售馬來西亞和其他海外國家，由于人力資源有限及實施降本增效，快速提高設備自動化水平，公司決定由原來的三輥粗軋、四輥精軋生產線改造為單四輥生產線，并實現四輥軋機的自動軋鋼，生產產品規格仍保持在6～32 mm。在實現自動軋鋼過程中，在四輥軋機前后，各安裝2套熱檢測裝置，進行軋件的跟蹤，操作臺加裝一手/自動模式選擇按鈕，信號傳送到主傳動PLC及AGC系統內，對主傳動實現自動控制，并協助AGC系統進行輥縫的調整，主傳動和AGC的協調由AGC控制系統西門子TDC來完成，這里相當于把TDC附加了過程自動化的功能。操作人員只需在線計算機監控，只在有異常情況下進行干預。在經過一個月的施工及調試后，實現了自動軋鋼的功能，并在同一崗位上減少了2名操作人員，同時大大減輕了操作工的勞動強度，避免了操作人員的隨意性，提高了軋制精度，改善了產品質量。在實際使用維護過程中發現，由于鋼鐵企業環境惡劣，檢測信號的維護相當關鍵，對鋼板板型的控制以及推床的配合自動控制還需進一步研究探討。

Development and Application of Automatic Rolling Technology in Steel Rolling Production

Li Desong
(Jinan Medium and Heavy Plate Mill of Shandong Iron and Steel Co.,Ltd.,Jinan,Shandong 250101,China)

The four-roll mill has the characteristics of concentrated process,complicated technologyanddifficultmaintenance.Withhigh-intelligenceautomationtechnology, standardized production process system and high accuracy requirement on equipment,the automatic rolling draws more and more attention with social development and bears strong reference value for steel enterprises to improve the level of automation.In actual application automatic rolling has shown obvious advantages and favorable effect.

intelligent;steel rolling;process optimization

圖2 全自動軋鋼控制過程中的功能分配示意圖

TG33

B

1006-6764（2015）03-0061-03

2014-10-20

李德松，男，工學學士，工程師，現主要從事軋鋼行業自動化系統和電氣傳動自動化系統的設計、實施和維護工作。