冶金工业轧制自动化技术的应用现状及前景探索

易勇南京钢铁联合有限公司

冶金工业轧制自动化技术的应用现状及前景探索

易勇
南京钢铁联合有限公司

摘要：伴随我国经济发展及科技水平的不断提升，冶金工业开始从传统的手工生产向自动化生产转变。本文通过对轧制自动化关键技术的应用现状进行分析，对其中所存在的优势和不足予以分析，并指出轧制自动化技术未来发展前景，分别基于云计算、物联网、及大数据等，向切实服务于装备制造业的绿色化、信息化及智能化方向为之探讨；不仅要对传统的效率、质量及精度方面的问题给与解决，还要在轧制自动化技术未来发展中，将全流程信息化概念和技术进行紧密融合，并将关注重点放置于长期依赖进口的关键技术及装备，更好的予以消化吸收。

关键词：冶金工业；轧制自动化；应用现状

一、冶金工业轧制自动化技术的应用现状

（一）设备执行系统

就轧制过程中所运用的设备执行系统而言，其在类型上主要包含有开关、电磁铁、电动机、阀门及液压缸等，而轧机液压伺服控制及主传动电动机控制，乃是自动化控制水平相关的关键设备。针对轧机主传动系统而言，其乃是整个轧制生产关键设备，单机容量大乃是其最大特点，通常为2~20 MV·A，此外，其还要求动态速降小、转矩脉动低、电流和速度响应快及调速精度高。就传统轧机而言，由于其在控制手段及功率器件方面受到相应限制，此领域较长时间内均以直流传动为其主要形式，然而就直流电动机而言，其自身往往存有较大缺陷，此缺陷对轧机主传动未来发展高速化及大型化造成一定限制。伴随技术水平的提升，功率半导体器件在换代次数方面的加快，此外，还营运而出了更加有效的直接转矩控制及矢量控制等具有先进性的算法形式。

（二）基础自动化系统

基础自动化有效将工艺和设备之间进行衔接，在二者之间发挥着承上启下的作用。通常情况下，在生产工艺控制方面，其越是复杂，则基础自动化在具体的功能要求及复杂程度方面就要求越高，比如在具体的热轧带钢实际生产过程中，在L1级当中便要对速度级联控制、自动宽度控制（AWC）及自动厚度控制（AGC）予以实现。在我国整个冶金企业当中，此种级别的控制系统大致得到普及，然而却在具体的控制效果方面存在较大差别，由于L1级相应控制，与设备执行状况之间存在直接关系，并且其还和产品质量及生产效率之间存在紧密联系，所以，就此种级别技术而言，对其开展更为深入的升级和改善已经成为当今最为迫切及难度最大的工作。

（三）过程自动化系统

就我国大型冶金企业而言，其在早期时已经对世界先进的过程控制系统及相应模型予以了引进，因此，通过长时间对外国先进技术的不断吸收，并在此基础上不断创新，我国开始对更为先进的轧制过程计算机系统和数学模型较好掌握，因此，经创新和完善发展成为拥有完全自主产权的技术体系，并且还取得了在世界领域内具有先进水平的研发成果，诸如宽带钢冷连轧工艺、带钢热连轧计算机控制系统及模型控制技术研发与集成等，并且此类技术也在诸如广西北海诚德不锈钢有限公司1630等企业当中得到广泛应用。

（四）制造执行系统

就我国冶金企业而言，其在MES普及率方面具有较高比重，且在一些功能方面也基本实现，诸如库存动态管理、全流程物流跟踪及冶、铸、轧一体化计划编制等，然而较多数中小型企业在具体的MES方面则需要进行不断完善和创新。另外，一些以能源管控为方向的功能，在实际现场操作上已经得到较好应用和推广，且在集中调配、能源计划/质量/设备/成本综合管理及能源远程监控等方面得以实现。

二、冶金工业轧制自动化技术的前景探索

（一）高端装备和技术的研发

虽然冶金轧制领域在具体的多级自动化功能相应控制和检测的系统已经得到普及，但是值得注意的是，不管是具体的L1级的HPC，还是L0级的高性能中压交直交轧机主传动，现阶段仍然依赖于国外的进口来解决需求，今后还需要花费大量的工作来对这些设备及检测仪表进行研发。另外，为了更好的对品种开发能力及产品质量提高方面的相应需求进行提升，在具体的多功能在线热处理能力以及高精度轧制能力，已经成为成套装备技术未来发展的重要目标和方向，其在具体内容上主要包括三辊轧机/高精度棒线材定减径机组、高精度轧制和在线检测技术以及新一代控轧控冷技术等。

（二）基于大数据的控制优化技术

轧制过程作为整个冶金技术的关键工序和环节，其在各个时刻方面均会产生较大量的数据，不仅包含有实绩曲线、工艺参数、产品规范及合同订单信息，还包括有生产消耗等么人上述数据往往和精度控制、成本控制及过程质量控制之间存在紧密关系，其在特征上表现为多样性、高速性、多重耦合性及离散性，因此，这些特征综合表现出现代大数据的实质特征。这些、特征所表现出的在生产流程方面所存在的复杂性状况，致使存在较大的数据的分析挖掘和应用难度。所以，整合多尺度孤立及多层次的数据信息，将其进行提取操作，而后依据各个控制目标将其实施输入操作，就能够为轧制过程所存在的多目标优化，在一定程度及宽领域内提供全面且有效的数据支撑，与此同时，这些数据还可对冶金企业在具体的决策分析技术及智能控制方面奠定基础。而在相关技术层级，其在内容上主要包含有基于数据挖掘全新轧制自动化技术，以大数据为基础的工艺模型支撑平台和轧制过程模型，此外，还包含有以多流程数据为基础的无应力板形控制技术等。

三、结语

虽然我国在冶金技术及装备方面起步较晚，在具体的控制系统硬件方面缺少自主品牌，在具体的环保、能耗及效率方面还不够完善及全面，但是伴随时间的推移，我国冶金工业已经积累了雄厚的基础，此成果主要依托国家及企业各方面的不断投入，特别是国家在诸如材料加工国家重点学科等有关领域的大力建设，因此，我国应对产学研用相结合的优势进行充分发挥，实现我国轧制生产的长足发展。

参考文献：

[1]彭天乾.国外板带轧制自动化技术现状与发展趋势[J].冶金自动化,1992(6):11-15.

[2]王国栋,吴迪,刘振宇,等.中国轧钢技术的发展现状和展望[J].中国冶金,2009(12):1-14.

[3]郭志民,孙鹏辉.塑烧板除尘器在冶金轧制行业中的应用现状分析[J].资源节约与环保,2014(6):35-36.