軋鋼生產(chǎn)過程產(chǎn)品質(zhì)量控制方法與應(yīng)用研究

郭峰

摘 要：軋鋼生產(chǎn)過程控制失效不僅會(huì)降低鋼產(chǎn)品品質(zhì)，還會(huì)導(dǎo)致軋鋼生產(chǎn)過程中能耗增加、資源浪費(fèi)，造成軋鋼生產(chǎn)的綜合成本增高。因此，加強(qiáng)軋鋼生產(chǎn)工藝及其技術(shù)控制至關(guān)重要。本文第一部分論述了軋鋼生產(chǎn)軋制過程及其裝置控制系統(tǒng);第二部分探討了軋鋼生產(chǎn)中的常用技術(shù);第三部分探討了軋鋼生產(chǎn)過程中質(zhì)量控制方法的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：軋鋼生產(chǎn);產(chǎn)品質(zhì)量控制;方法;應(yīng)用

1.軋鋼生產(chǎn)軋制過程及其裝置控制系統(tǒng)

1.1概念界定

1.1.1.手動(dòng)控制

手動(dòng)控制指依靠人力完成軋鋼控制動(dòng)作。

1.1.2.自動(dòng)控制

自動(dòng)控制指在無人參與條件下，利用控制系統(tǒng)是被控對(duì)象或軋鋼生產(chǎn)過程自動(dòng)按照預(yù)定規(guī)律所進(jìn)行的控制。

1.1.3.自動(dòng)控制系統(tǒng)

自動(dòng)控制系統(tǒng)指在進(jìn)行自動(dòng)控制時(shí)，具有信息傳遞，由被控對(duì)象和控制裝置所組成的系統(tǒng)。

1.1.4.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)指由電子計(jì)算機(jī)對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行管理，使被控對(duì)象按計(jì)算機(jī)邏輯判斷，在所設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型規(guī)定的最優(yōu)狀態(tài)下進(jìn)行控制的系統(tǒng)。

1.1.5.過程

過程指軋鋼生產(chǎn)裝置或設(shè)備中進(jìn)行的物質(zhì)和能量的相互作用和轉(zhuǎn)換過程。

1.2軋鋼產(chǎn)品軋制過程

軋鋼產(chǎn)品軋制過程值利用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制軋鋼生產(chǎn)裝置及軋鋼生產(chǎn)設(shè)備使鋼鐵在物質(zhì)與能量相互作用下發(fā)生的裝料、吹煉、脫氧、四脫、二去、而調(diào)整等轉(zhuǎn)換過程。簡言之，它指自動(dòng)化煉鋼及鑄造的過程。

1.3裝置控制系統(tǒng)

以計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)為例，軋鋼生產(chǎn)過程中的裝置控制系統(tǒng)由4套GEFANUC的PLC9070系列控制器和3臺(tái)HMI計(jì)算機(jī)組成。該系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)以GENIUS中線為主，HIM為INTOUCH軟件。系統(tǒng)的控制器包括粗軋控制器、連軋區(qū)輔機(jī)控制器、連軋區(qū)軋鋼控制器、冷床控制器。操作室設(shè)計(jì)為人機(jī)界面，通過計(jì)算機(jī)對(duì)軋鋼過程及軋制計(jì)劃進(jìn)行控制操作。系統(tǒng)通過獲得各剁成變量的原始數(shù)據(jù)，再A/D進(jìn)行量綱換算。中央處理器接收到信息后對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析和數(shù)據(jù)加工，最終將結(jié)果顯示給操作人員。系統(tǒng)能夠自動(dòng)記錄和顯示軋制過程中的不同軋制情況，并對(duì)軋鋼過程通過數(shù)據(jù)模型進(jìn)行分析。

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、操作指導(dǎo)系統(tǒng)、直接數(shù)字控制系統(tǒng)、監(jiān)督計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、多級(jí)控制系統(tǒng)-管理信息系統(tǒng)、分散控制系統(tǒng)構(gòu)成。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)際上不參與軋鋼生產(chǎn)過程的控制。控制過程是計(jì)算機(jī)通過模擬量輸入通道（A/D）和開關(guān)量輸入通道（DI）實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，再按照一定的控制規(guī)律進(jìn)行計(jì)算，發(fā)出控制信息，最后通過模擬量輸出通道（D/A）和開關(guān)量輸出通道（DO）直接控制軋鋼生產(chǎn)過程。

2. 軋鋼生產(chǎn)中的常用技術(shù)

2.1高溫低氧燃燒技術(shù)

高溫低氧技術(shù)指在低氧或高溫條件下使燃料成分燃燒。該技術(shù)反應(yīng)的燃燒過程是一個(gè)動(dòng)態(tài)化的反映過程，具有較好的節(jié)能減耗作用。相同的材料，采用高溫低氧技術(shù)可以有效的縮短加熱時(shí)間，其燃料節(jié)約率近50%。因此高溫低氧燃燒技術(shù)是軋鋼生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保、提高生產(chǎn)效能的關(guān)鍵技術(shù)之一。

2.2蓄熱燃燒技術(shù)

蓄熱燃燒技術(shù)指將加熱爐膛的煙道氣通過蓄熱后回收再利用，從而實(shí)現(xiàn)軋鋼過程中節(jié)能減耗、減少污染及提高軋鋼生產(chǎn)效能的目的。

2.3節(jié)能涂料

節(jié)能降耗是軋鋼生產(chǎn)過程中產(chǎn)品質(zhì)量控制的重要途徑之一。在軋鋼生產(chǎn)過程中，對(duì)回轉(zhuǎn)爐采用耐高溫的節(jié)能涂料，不僅有利于提高回轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)效能，還能極大的提升張愛國生產(chǎn)的節(jié)能效果。據(jù)統(tǒng)計(jì)，耐高溫節(jié)能涂料在軋鋼加熱回轉(zhuǎn)爐中的應(yīng)用可以降低約20%的能耗，提高約34%的生產(chǎn)效能。

3. 軋鋼生產(chǎn)過程中質(zhì)量控制方法的應(yīng)用

3.1軋鋼過程分析

3.1.1.熱軋過程

熱軋是指在鋼鐵結(jié)晶溫度以上進(jìn)行軋制的工藝技術(shù)。熱軋?jiān)诎迮鳒?zhǔn)備階段需要對(duì)其表面進(jìn)行打磨、清理，確保清除表層氧化鐵皮。加熱階段關(guān)鍵在于提升板坯的消熱質(zhì)量，及提升加熱效能。進(jìn)入粗軋階段后應(yīng)預(yù)防板坯二次氧化，對(duì)表層做二次的打磨、輕易。澆注材料的速度應(yīng)保持與軋制速度一直，來確保板坯表層質(zhì)量的均勻性。進(jìn)入精軋階段后需要再次對(duì)鋼帶坯。減去鋼帶坯頭尾，使用高壓水噴嘴進(jìn)行表層除磷。完整精軋后采用冷卻裝置進(jìn)行冷卻，最后做卷取、精調(diào)后送入倉庫。

3.1.2.冷軋過程

冷軋工藝是相對(duì)于熱軋工藝而言的。它指直接采用熱軋鋼卷為原材料，經(jīng)酸洗去除氧化皮后進(jìn)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(duì)熱軋鋼卷的深加工。冷軋的關(guān)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(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)鋼產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)化控制的軋制過程，產(chǎn)品質(zhì)量控制的關(guān)鍵在于提高軋制過程中的精度。

3.2質(zhì)量控制方法的應(yīng)用

3.2.1.強(qiáng)化材料、設(shè)備及裝置檢測

材料、設(shè)備及生產(chǎn)工藝技術(shù)是影響軋鋼產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵性因素。高品質(zhì)鋼產(chǎn)品在生產(chǎn)之前必須做好材料、設(shè)備及裝置的檢測過程，為軋鋼生產(chǎn)做好準(zhǔn)備。檢測中一旦發(fā)現(xiàn)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的材料，不予批準(zhǔn)使用。在設(shè)備安裝時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)設(shè)備安裝的質(zhì)量控制，確保安裝質(zhì)量。進(jìn)入運(yùn)行的設(shè)備及裝置也需要定期檢測和維護(hù)，確保軋鋼生產(chǎn)工藝的可靠性。檢測中發(fā)生設(shè)備及裝置狀態(tài)異常，應(yīng)及時(shí)尋找問題，處理故障。對(duì)于設(shè)備及裝置的每一次維修檢測，都應(yīng)當(dāng)做好相關(guān)記錄，以備查驗(yàn)和后續(xù)維修。

3.2.2.強(qiáng)化關(guān)鍵程序控制管理

對(duì)于軋鋼生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵程序，應(yīng)加強(qiáng)系統(tǒng)監(jiān)測及控制管理。對(duì)于關(guān)鍵程序，應(yīng)按照規(guī)定流程組好調(diào)整、校樣、測量、檢驗(yàn)、負(fù)偏差控制和設(shè)備的檢測等工作，提高關(guān)鍵程序控制的精準(zhǔn)度，將控制偏差降低到最小，以保證軋鋼生產(chǎn)過程控制及其生產(chǎn)的可靠性與穩(wěn)定性。

3.2.3.裝配流程規(guī)范化

軋鋼裝置裝配不規(guī)范會(huì)影響裝置使用的靈活性，甚至影響軋鋼產(chǎn)品軋制的尺寸精度及其整體質(zhì)量。因此必須加強(qiáng)裝置裝配流程的管理，確保嚴(yán)格執(zhí)行裝置裝配工藝流程，來提升裝配的標(biāo)準(zhǔn)化程度。

3.2.4.成形變化的監(jiān)測與及時(shí)處理

在軋鋼生產(chǎn)過程中，建議加強(qiáng)對(duì)軋鋼生產(chǎn)全過程的動(dòng)態(tài)化監(jiān)測，通過獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)及其分析結(jié)果，了解軋鋼成形過程中的變化。一旦發(fā)生參數(shù)異常應(yīng)及時(shí)調(diào)整和處理成形變化。常見的成形變化包括麻點(diǎn)、波浪、折疊、分層、裂紋及表層氧化物的變化。通過對(duì)溫度、火焰強(qiáng)度等參數(shù)的控制，來提升軋鋼過程中產(chǎn)品的質(zhì)量，預(yù)防成形變化的發(fā)生。

3.2.5.軋鋼生產(chǎn)過程質(zhì)量模型的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)所提供的檢測系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)在中央處理器的系統(tǒng)控制下對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理及加工，并對(duì)軋鋼生產(chǎn)過程采取靜態(tài)控制與動(dòng)態(tài)控制兩種方式，分別建立理論模型、經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停瑢?duì)轉(zhuǎn)爐連續(xù)鑄鋼過程進(jìn)行自動(dòng)化控制。這種基于數(shù)據(jù)模型的控制方式有利于提高對(duì)熱工菜蔬控制的進(jìn)度，從而有利于提升冶煉、煉鋼及連鑄過程中的產(chǎn)品質(zhì)量。

4. 結(jié)語

目前，基于總線設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)已在軋鋼生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。利用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)施軋鋼生產(chǎn)過程中產(chǎn)品質(zhì)量的控制，就應(yīng)該充分利用該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集監(jiān)測加強(qiáng)對(duì)軋鋼軋制過程的管理，規(guī)范管理，做好變形應(yīng)急處理，并利用采集數(shù)據(jù)建立軋鋼生產(chǎn)過程質(zhì)量模型，加強(qiáng)全方位的質(zhì)量管控。通過系統(tǒng)化的監(jiān)控和管理，要將軋鋼生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制與節(jié)能減耗管理相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)軋鋼過程清潔化、綠色化工藝的應(yīng)用及一體化的過程管理。

參考文獻(xiàn)：

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