自動軋鋼技術在軋鋼生產過程中的應用

李 智，宋 波，岳培培

自動化軋鋼技術的充分應用是現代化科學技術發展的必然結果，也是軋鋼行業可持續發展的必然需求。自動化軋鋼技術的應用，實現了軋鋼生產工藝與現代化科學技術的充分融合，促進軋鋼生產過程的規范性，強化產品質量，也對軋制流程進行規范化管理，合理控制節奏，促進整體生產流程的自動化與智能化，保障生產質量，為行業生產技術的提升提供動力支持和技術支撐。

1 自動軋鋼技術的應用意義

1.1 促進軋鋼生產的規范性

自動軋鋼技術在軋鋼生產中的有效性應用，可以有效促進生產工藝的規范性使用，并保障生產過程的優化性，促進產品的高質量化。現階段軋鋼生產中，主要使用的材料是棒材以及線材，該材料對生產工藝、生產質量的要求較高。一旦出現瑕疵問題就會對整體生產質量帶來極大的負面影響。因此，在生產中融入自動化軋鋼技術，可以對生產工藝進行規范化控制，規避了手動操作的隨意性。同時還可以利用自動化技術，對生產過程中的參數進行規范性設置，提高參數控制的精度，保障施工組織的有序性開展。在現階段厚板生產中，往往是使用空軋控冷的生產工藝，該生產方式的流程很難操作，環節復雜，需要對生產參數進行嚴格的控制，如果單純的使用人工操作，很難對參數、尺寸精度等進行精準性掌握，加大了生產難度?；诖?，利用自動化軋鋼技術，可以利用計算機系統和專業軟件輸入相關生產參數，通過智能化計算，就可以對生產操作進行自動化控制和監測，確保生產工藝的規范性、標準化執行，并可以對生產過程中的異常情況及時發出警報，工作人員可以結合異常參數精準快速的定位異常部位和環節，采取針對性的應對措施，避免對整體生產過程造成太大影響。

1.2 對軋制節奏進行嚴格控制，保障設備的順利運行

在板材生產過程中，往往需要對生產工藝進行嚴格控制。在此環節中，單機架軋機需要經歷兩個控制階段，才能保障軋制操作的高效化和高質量化開展。在中間環節中需要保留一定的空冷待溫時長，才能防止第二階段的軋制啟動環節溫度過高的現象出現。該方式雖然可以保障產品質量，但是容易對設備運行狀態造成不利影響。因此，可以利用自動軋制技術，利用計算機技術，編制針對性的程序，對設備進行自動化、智能化控制，從而實現對軋制節奏的合理性控制，這樣可以保障軋機能夠連續性運轉，減少待機時間，促進生產效率的提升。

2 自動軋鋼技術的應用

相對于手動軋鋼技術，自動軋鋼主要是利用計算機技術，輸入相關參數，進行針對性編程，實現對軋制過程的自動化、智能化控制。

2.1 比較分析

手動操作：在實際工作中，操作人員需要對鋼板的具體位置進行實時監測，并以此為依據對操作臺上的手柄、按鈕等進行控制，從而發出相應指令，對設備設施進行控制執行，其具體的操作流程如圖1所示。在生產過程中，一旦胚料在設備機器前面停止運送，需要工作人員對機前的輥道和推床進行操作，使其進行轉鋼和對中變化，然后按動復位按鈕，將其設置到第一道次，從而使全部生產流程重新開始；工作人員需要對此過程進行時刻跟蹤觀察，一旦發現AGC系統回歸到首道后，需要踩動主傳動腳踏開關，實現對主傳動速度的有效性控制，這樣一來可以對軋制過程中的咬鋼作業進行有序控制，確保焊鋼能夠依次進入軋制設備中進行生產。工作人員需要對軋制工藝進行全過程觀察，當地軋制速度到達最低速度時，需要采取一定的降速措施，直到其達到拋鋼速度，降低其運轉速度，然后需要按動主傳動開關停止其運轉，結合軋制力的動態變化情況，需要對AGC系統進行調節控制，進入到下一道次，確保軋制生產工藝的規范性和科學性開展運行。然后按照這一程序依次向后續道次中進行生產軋制，直到完成整體道次對生產需求。生產完成后，需要把軋件放置到相對低溫的區域，待到其溫度降低到一定范圍后，可以將其投入到下一程序中繼續加工生產。由此可見，人工操作的軋制生產工藝，需要消耗大量的人力，整體生產工藝流程較為繁雜，重復性較大，耗時長，需要人工在軋制過程全身心投入，才能保障生產效率、質量與安全，整體生產效益很不理想。

圖1 軋線手動操作控制流程示意圖

自動軋制過程：在自動軋制生產工藝中，主要是利用計算機對整體的生產流程進行控制和操作，實現生產過程的智能化與自動化。在具體操作中，利用計算機對相應的生產流程、參數等進行專業化編碼，然后在運行過程中，可以對軋制全過程進行監管，同時對軋線儀表上的參數進行科學設置，同時對生產過程中的實際運行信號進行全程監測和收集，并將其與標準參數信號進行對比分析，掌握實際運行情況，及時發現異常情況，并發出警報信號，同時可以結合鋼坯的具體位置，開展自動化智能化分析和判斷，將分析結果輸送到PLC控制中心系統中，利用其執行元件開展自動化操作。其具體的操作流程如圖2所示。由此可見，自動化操作方式減少了對人工的依賴性，可以利用計算機獨立完成軋制作業，并進一步強化整體的生產效率和質量，確保產品尺寸的精準性，因此獲得了極大的應用前景，在行業內獲得廣泛應用。

圖2 軋線全自動控制過程示意圖

在自動軋鋼技術應用中，由于受到多種因素的影響，在實際生產中出現一些控制難點，如：①在自動運行中，需要結合軋線檢測儀表以及實際控制的信號信息，對軋線的運行狀態進行實時監測，并結合監測數據對其運行情況進行判斷，就是在運行過程中利用自動控制系統對軋線運行狀態進行動態跟蹤監測；②在自動控制中結合鋼坯的實際運行狀態，利用計算機程序進行邏輯判斷，從而收集真實性的控制信息數據，就是利用控制系統對軋制全過程進行分析判斷，存入實現對控制過程精準性邏輯判斷，使其能夠對操作工的工作進行完全替代。③利用控制信號和控制信息對整體的操作過程進行全面控制，發揮其自動控制功能，實現自動化軋鋼控制，淘汰手動操作模式。

3 功能分配

3.1 過程控制系統的核心控制作用

在自動軋鋼控制系統運行過程中，一般是利用過程控制系統和基礎自動化系統的聯合作用進行控制操作，發揮其協調配合作用，實現對整體軋制過程的全面性操作控制。在運行操作中，一般是結合軋線中實時傳遞的檢測儀表信號以及實際控制信號，對鋼坯的實時位置進行更懂監測和掌握，從而為實現自動軋鋼控制操作奠定基礎。然后結合軋件的實時信息，發揮計算機程序系統的邏輯判斷功能，從而對軋線的具體運行控制信息進行全面收集。然后將邏輯判斷的信息數據傳輸到過程控制系統中，可以幫助控制系統對軋件的處理信息進行全過程跟蹤，當需要使用到自動軋鋼控制信息時，需要將其控制信息賦予一定的數值，并對數據的通訊功能進行激活和調用，將其輸送到基礎自動化系統中，以便對軋制過程進行自動化和智能化控制。由此可見，過程控制系統的合理性使用，可以在與軋件控制過程的融合性使用，可以促進其整體控制的程序化與規范性開展，促進邏輯判斷的真正實現，全面收集相關的自動控制信息。

如果要實現過程控制系統與基礎自動化系統有效性銜接，提升其綜合控制效果，需要提供必要的條件，即快速運行的通訊，高效運行的CPU處理速度。由此可見，為了進一步提升自動化設備的過程控制效果，需要確保其彼此之間網絡化通訊，同時利用以太網、過程控制系統實現相互通訊。

3.2 基礎自動化系統

基礎自動化系統在軋制過程中的作用主要是對軋鋼的動作執行和信息反饋等環節進行自動控制操作，在具體的操作中，可以利用基礎自動化系統對自動控制軋鋼的實際執行過程，同時產生相應的控制信號，確保其執行動作的精準到位，通過這一功能可以確保自動控制與手動控制的協調性與統一性，能夠利用自動控制全面替代手動控制。在手動操作中，其控制信號主要由操作臺發出，在自動控制模式中，其控制信號主要是由過程控制系統發出。在實際運行過程中，一般會按照所選擇的控制模式，實現對上級控制信息的自動化轉換與操作，在此過程中，兩種控制模式的控制執行機構的功能實現操作流程是相同的，如圖3所示。在輥道控制操作中，其所有的操作控制路徑是相同的，如道次設置、主傳動、壓下控制等?；A自動化在實際運行中的運用，還需要實現部分輔助控制作用，同時確保其功能實現過程的實時性，并要和軋件的相關信息進行緊密聯系，具體表現誒道次拋鋼信號的判斷、道次自動下翻、軋制過程速度控制等，為提升整體軋制過程的自動化、智能化操作水平奠定基礎。

圖3 全自動軋鋼控制過程中的功能分配示意圖

4 應用實踐及效果

國內某鋼板企業，其產品主要是6mm～32mm的鋼板，而且其產品銷售市場主要是針對國家市場。在市場經濟發展背景下，人力資源成本逐漸升高，為了達到降本增效的生產目標，該企業逐漸改變原來手動生產控制的模式，對企業內部的生產技術、生產設備等逐漸進行自動化改造，把原來使用的三輥組粗軋、四輥精軋生產線進行改造，轉為單四輥生產線，同時實現自動軋鋼控制，在自動化改造過程中，確保生產的產品規格與型號不變。在自動軋制生產中，需要在其自動化生產設備中安裝兩套熱監測裝置，并實現對軋件的動態監測，同時在操作臺上安裝手/自動模式的選擇按鈕，可以結合實際的生產需求，自行選擇需要使用的生產模式，然后把選擇的控制信號傳送到PLC、AGC系統中，可以對軋線的主傳動進行自動控制操作，同時結合實際生產需求對AGC系統的輥縫進行適當調整，以便保障生產過程的規范性控制，確保產品參數的精準性。在整個操作過程中，只需要工作人員在計算機監控器前，對相關參數變化情況進行實時觀察，一旦出現參數異常情況，及時開展在線調整干預，確保整體的控制系統恢復正常的運行狀態。通過這種方式可以相應的減少操作人員數量，降低勞動強度，保障操作過程的規范性，避免操作人員隨意操作行為的出現，從而確保軋制產品的精度，促進鋼板企業產品質量的全面性優化，為其市場競爭力的提高奠定基礎。自動化控制系統的應用，也為設備維修和保養創建了良好的條件。

5 自動軋鋼技術的發展前景

在現代化社會發展背景下，科學技術水平日新月異，對社會生產的各方面做出了巨大貢獻。在軋鋼行業中，軋鋼自動化生產技術水平日益提高，而且隨著創新技術的融入，對軋鋼生產中的能源消耗和成本投入進行了有效的控制，全面推動了軋鋼生產的高效化與高質化。自動化軋鋼技術的應用，促進其生產技術的適用性，并融入了更多的新技術與新工藝，確保生產的產品質量與現代化社會經濟發展需求的契合性；自動化軋制技術下，可以對生產設備的外形尺寸進行有效性控制，保障外觀美觀性，同時提升整體設備運行的高效性，推動企業向大型化、現代化與連續化方向發展，促進軋鋼生產過程的規范化與科學化發展，同時方便設備維修和管理，提升整體行業的精細化管理水平，滿足軋鋼產業集約化發展需求。在此環境中，鋼鐵企業逐漸向高品質、流程短、銜接快、智能化等方面發展。其中自動化軋鋼技術未來發展方向為：萬能鋼鐵軋制機的使用，該設備主要包含水平輥和垂直輥構成，而且各個方面的輥數量都是兩個，且其軸心線同時處在同一個平面內。其中水平方向、垂直方向的輥分別作為驅動輥以及被動輥發揮作用，并實現鋼鐵的全方位軋制加工。該設備的適用性較強，對不同類型的鋼鐵材料都可以進行軋制加工，與鋼鐵軋制技術的多功能發展需求相契合，因此應用較為廣泛，發展前進較為廣闊；柔性鋼鐵軋制技術，現代化社會的發展對鋼鐵行業提出了更高的要求，不僅需要產量滿足發展需求，同時各個領域的客戶結合自身的實際需求提出了針對性較強且個性化的產品需求?；诖?，可以引進柔性鋼鐵軋制技術，通過對加工工藝技術、冷卻條件的調整和優化，來適應不同材料的生產加工需求，從而對鋼材的力學性能進行改變，確保鋼鐵產品的強度級別與實際需求的契合性。在未來發展中，自動化軋鋼技術的全面應用于推廣，可以減少鋼鐵軋制加工中的能源消耗，優化加工流程與程序，減少鋼材投入量，促進鋼鐵加工工藝技術水平的全面性提升，推動我國鋼鐵工業的現代化、可持續化發展。

6 結語

綜上所述，在現代化社會發展背景下，鋼鐵企業為了提升自身的綜合實力，增強市場價競爭力，需要迎合時代發展形勢，積極引進最新技術、工藝和生產理念，對軋鋼技術、設備等進行自動化改造，促進整體鋼鐵企業的自動化生產水平，可以減少人工依賴性，減少成本投入，提升整體產能，促進降本增效目的的實現。此外，自動化軋鋼技術在軋鋼生產中的應用，可以有效替身整體軋制過程中的規范性與標準化，并對軋制過程進行有效性控制，促進產品質量的全面性提升，全面挖掘鋼材的潛在性能，推動軋鋼行業的可持續發展，推動我國工業向現代化、自動化方向發展。