1、1轧钢自动化的现状与展望【摘要】中国钢铁行业的发展与其它行业的发展是互为依存、互相促进。因此钢铁行业的发展离不开轧钢自动化技术的发展，本文对轧钢自动化关键技术的现状进行了分析，根据轧钢自动化的特点对未来轧钢自动化技术的发展和创新提出了新要求。 【关键词】钢铁行业；轧钢自动化技术；现状；发展和创新 中图分类号：TG333 文献标识码： A 文章编号： 一、前言 在中国制造业、建筑业、交通运输业谋求跨越式发展时，势必也将对所采用的钢铁原料提出新的产量、品种、质量需求，因此，加强轧钢自动化技术的研发和创新是关键，现今的轧钢自动化技术可以为钢铁工业提供低成本、高性能、绿色化的新材料，引领中国钢铁材料的
2、使用和发展新趋势。 二、轧钢过程自动化的特点 以冷热带钢连轧过程为代表的轧钢自动化具有以下特点 基于塑性及弹性力学的轧制过程具有成熟的机理模型，无论厚度还是板形设定机理型数学模型得到广泛的应用。 基于机电以及液压系统的控制机构要求较高的控制周期，以液压压下为例，目前采用的控制周期仅为 1 一 2ms。 (三)多机架连轧机组内由于需同时实现多个目标变量的控制。 2(四)各月标变量的控制由于都涉及多个变形区及机架问带钢，因而存在较强相互影响。 (五)为了控制厚度不破坏凸度和平坦度，以及不因前滑变化而影响出口速度及机架间套量，需在调节辊缝的同时对弯辊及主速度进行补偿性控制，为此要求各控制器间具有高速
3、通讯的能力。 因此除了在控制功能上要求实现多目标变量间的协调控制，引入智能控制，广泛采用筋馈控制思想，在计算机控制系统上耍求具有实现“离速控制”及“高速通讯”的能力。 三、轧钢自动化的现状 1.轧钢自动化的关键技术 轧钢自动化过程控制的目的是为了提高产最、改进质量、降低成本、改善劳动条件、提高劳动生产率，其中改进产品质最、以满足日益严格的用户需求是当前轧制过程控制的首要任务。 过程自动化级的设定模型 基于传热学，塑性力学及弹性力学理论的过程自动化级的设定模型，机理比较成熟。能正确反映各工艺变量影响的定性规律，然后对具体轧机现场采集大批数据通过统计回归确定模型系数来保证模型的定量精度。近年来普遍
4、采用“动态增益”即对指数平滑公式中增益采用随偏差大小而改变的策略，偏差大时加大增益以加快学习修正，当偏差小时应及时减小增益以免学习发生振荡。 (二)型钢尺寸精度控制 棒线材的尺寸精度控制与板带钢不同，孔型设计的水平对尺寸精度3有主要影响。传统的棒线材轧机没有带钢压下的装置，产品的尺一寸梢度依靠调整工手动控制。最近出现了精轧机架带液压压下的棒钢轧机，由二个机架分别进行圆钢垂直和水平尺寸的控制，并采用 ADG 的棒钢轧机其产品的尺寸精度可达 10.10 所能达到的水平。为提高 H 型钢腰部的厚度精度，日本的钢轧机采用了与板带钡相似的 AGC 系统，使其厚度精度达到土 0.05mm。 (三)自动板形
5、控制 精轧机组的板形(凸度，平坦度，甚至边部减薄)控制可分为 F2 一 F3的凸度挖制，F4 一 F6 的平坦度保持以及 F6，F7 凸度及平坦度反馈控制。为了充分发展弯窜辊的作用，近年来强调了“负荷分配优化”技术，亦即在已知精轧人日厚度 H。及成品厚度 F，后在分配时要既从厚度出发又要从凸度及平坦度出发来合理分配末架轧制力及后四个机架的轧制力比例。板形控制包括 FF - AGC 及 FS - ASC,前者是当 AGC 动作(或温度变动较大)时使轧制力变动，为了不使出口凸度受到影响而前馈控制弯辊力，后者则需有凸度仪和平坦度仪。 (四)自动温度控制 自动温度控制包括精轧终轧温度控制及卷取温度控制
6、，前者控制结果将是后者的输人亦是后者的扰动。终轧温度控制过去曾采用改变精轧出口速度来调节，由于这将影响产量，目前主要采用强化及细化机架间喷水来进行控制，但机架喷水的改变将严重影响后续机架的轧制力(进而影响厚度及凸度，平坦度，因此需对辊缝及弯辊力进行补偿性控制。 (五)组织性能控制技术 4热轧过程中对轧件组织性能的控制，是通过控制轧制和控制冷却来实现的。对轧件温度控制的手段有机架间冷却和轧后加速冷却等，冷却方式有 U 型管层流、高密度直集管层流、水幕、气雾冷却等。 (六)轧制过程自动控制系统 a.基础自动化 轧制过程的基础自动化通常利用可编程控制器对轧机和辅助设备进行直接控制，包括速度控制、位置
7、控制、开关控制、启动逻辑、轧件跟踪等。控制对象的执行机构主要有各类电动机、液压缸、电磁铁、阀门和开关等，控制信号来自冷、热金属检测器测温仪、测力仪、测宽仪、测厚仪、板形仪等。 b.过程自动化 过程控制的主要功能包括:轧制规程的设定计算、模型自适应、数据分析处理、质量控制、生成工程报表等。其中轧制规程的设定具有突出重要的位置，因为它直接决定了钢是怎样轧制出来的，因而对产品的形状尺寸精度和组织性能都有至关重要的影响。后计算是在轧制过程结束之后、比较模型预测值和实际值的偏差，用来进行模型自适应。 四、轧钢自动化技术的创新重点展望 引进生产线，进行吸收和再创新 近年来，中国钢铁行业引进了大型的轧钢生产
8、线和先进的生产技术，对国内钢铁工业的发展发挥了重要的作用:但是在钢铁市场红火、供不应求的情况下，一些企业忙于生产，忽视了引进技术的消化和吸收，甚至有些花费巨资引进的高级功能逐渐退化，最终丧失。在受金融危机影响5的形势下，应当利用目前生产不紧、产量压力不大的时机，组织产学研结合的队伍，花大力气进行引进技术的消化和吸收，破解引进中的“黑箱”部分，不但要恢复原有的功能，实现引进设备应当带来的效益，同时还要进行自主创新，开发新的装备、工艺和技术，增添新的有特色功能，挖掘引进设备和工艺的潜力，生产具有特色的高附加值产品。 2.加强工艺、设备改造，建立特色技术 一些近年引进的新设备也面临着需要改造的问题，
9、我们必须突破引进技术的框架，充分考虑中国的经济建设和可持续发展的需要，建立起具有中国特色的技术开发框架。应当针对中国市场的特点、行业的共性和关键技术以及各自存在的问题，进行技术创新和产品创新，以特色创名牌，以特色占市场，做到“人无我有，人有我精，人精我特，人特我绝” ，这样企业就可以以更低的成本、更低的资源和能源消耗、更少的排放，目前国际、国内的剧烈竞争中立于主动地位，在业内独树一帜。 近年在轧制技术领域，将重点推进一批先进技术，实现对现有轧制设备的技术改造，提高产品水平应当采用新一代的轧制设备和冷却设备，提高产品的档次，有效利用钢材，提高产品的市场竞争力。 3.自主创新和研发新产品 引领性新
10、产品的重大进展只有采用新的工艺、装备、技术才能实现，因此，国内轧钢科技工作者依照国民经济的客观需求，进行自主创新，在新一代高强高韧汽车用钢生产技术、消除、减少或改性氧化铁皮的热轧生产技术、绿色除鳞的冷轧技术、基于组织性能预测和控制的集约化6轧制技术、冷轧柔性连退技术、涂镀板生产技术和创新性涂镀产品等重大技术的研发方面敢得突破、从而带动引领性新产品的开发，助推中国国民经济的发展。 4.突破瓶颈，加强自动化检测仪表自主开发 中国目前已经基本掌握了轧制过程自动化技术，不仅可以实现技术集成，而且可以自主开发。目前自动化技术的最大的问题是检测仪表。目前所使用的绝大多数检测仪表和各类传感器，是由发达国家引
11、进的，极大地限制了中国轧制过程自动化技术的发展。在这种情况下，应当通过产学研的结合和行业、学科的交叉努力开发各种轧制过程必须的检测仪表和传感器，突破瓶颈促进轧制自动化的发展，这对于提高控制精度、生产优质产品十分重要。 五、结束语 轧制自动化推动了目前轧制技术的快速发展，提高了轧制产品的产量和质量，在未来钢铁行业的快递发展中，我们应进一步提升轧制自动化控制技术，突破现有的障碍，增强自主研发，争取做国际最先进的轧钢自动化技术强国。 参考资料： 1殷瑞钰.薄板坯连铸连轧的进步及其在中国的发展A.2009. 2王国栋，刘振宇.钢材热轧过程中组织、性能预测技术的发展现状和趋势J.2007(10). 3冷轧机板型控制系统核心技术自主研发与工业应用R.鞍钢研究报告，2009. 74林镇钟.热轧 H 型钢的技术进步和马钢 H 型生产线的应用J.钢铁，2000,35(10).
