智能控制技术在我国轧钢控制中的应用

朱丘健

华菱湘钢五米宽厚板厂 湖南湘潭 411100

1 智能化控制在轧钢流程当中的使用价值分析

智能控制主要是在自动控制和人工智能等多学科基础上共同结合产生的交叉学科，智能控制主要是通过人工智能的方式将复杂控制过程中出现的一些无法解决的问题处理，因为当前社会快速发展对钢材的需求也在逐步增加，智能控制技术与轧钢自动化控制系统相结合，可以有效的将轧钢过程中生产效率低等问题解决，符合社会发展的需要。与此同时智能控制技术与操作具有高效的特点，可以让轧钢的生产效率提升，为钢铁企业的快速发展带来经济效益[1]。

智能控制技术从出现开始逐步发展为神经网络控制、模糊控制、专家控制的各种控制方式，智能控制技术在轧钢生产过程中得到了广泛的应用。在轧钢设备上进行传感器的设置，将整个设备的具体状态传递给控制系统，通过可编程控制系统有效的控制设备的动作，在加工流水线生产的过程中，传感器可以锁定机台位置，并且将获得信号反馈给信息控制中心。信息控制中心对整个系系统的运行进行监控，符合系统条件时就输出相应的信号控制机才到下一个位置，在整个加工操作过程中加工工艺得到快速的发展。然而，在实际操作的过程中由于作业控制精度不高，会造成产品质量低，出现浪费等问题，智能控制技术在轧钢作业的过程中可以有效的保证产品的质量，减少浪费，控制良品率。

2 轧钢自动化现状分析

2.1 轧钢自动化系统和数学模型的引进

为了促进钢铁工业的持续发展，我国引进了许多先进的轧钢自动化系统，尤其是在冷连轧、热连轧等生产线方面，引入了先进的轧钢控制系统、软件和数学模型。同时，为了达到生产控制的效果，我国还引进了一些著名电气公司（西门子、三菱电机、ABB等）的转动控制系统及其软件[2]。

2.2 自主集成的轧钢自动化系统

随着科学技术的不断发展，我国的自主研发和集成技术也得到了提升。在轧钢方面，我国已有能力进行轧钢自动化系统的自主集成设计。同时，通过对国外轧钢自动系统的研究和吸收，我国已具有系统应用程序的修改、新功能程序编制和设计的能力，并可对数据模型进行修改和更新。就自主集成设计系统来说，其是从热轧连生产线起步，且已研发成功，并得到了广泛的应用，而国内冷轧、中厚板生产线方面的自主集成系统数量较少，有待进一步研发。

3 智能控制技术在轧钢控制中的应用

3.1 人工神经网络在轧钢中的应用

人工神经网络主要是对脑神经传递方式进行模拟形成的一种人工智能识别方式，在应用的过程中具有自学习自适应、自组织等各种特点，适合对非线性动态关系进行处理，在轧钢当中可以对一系列无法解决的非线性问题进行有效的解决，以bp神经网络为例，在实际操作的过程中可以有效地将模型识别和非线性关系结合。

在轧钢的过程中人工神经网络应用，主要体现在对冷轧变形抗力、摩擦系数的预测，热轧带钢的轧制力预测等各个方面，当前我国在带板带钢生产的过程中，主要使用的是连轧方式，而轧制力预报方面是连轧、精轧机组计算机设定过程中的核心，在轧制力的预报的过程中涉及到变形抗力模型、应力模型以及温降模型。

如果使用原来的方法设定模型，需要采集大量的数据预先进行模型的设置，并且进行非线性回归的计算，然而在统计的过程中不可能在同一环境下获得相应的数据，因此无法做到准确的回归，通过神经网络的方式积累相应的数据，可以建立起相应的神经网络数学模型，精确地对其进行模拟和计算[3]。

3.2 PLC系统在轧钢中的应用

目前我国常见的热连轧产线主要由四道工序构成，第一道是加热炉；连铸生产的板坯进入加热炉进行均热，进一步提高产品质量。该工序的生产环境存在煤气、高温等危险性，由PLC、热电偶和电控烧嘴构成的燃烧控制系统能为加热炉提供稳定精确安全的炉温控制。第二道是轧机前的高压水除鳞系统；利用高压水冲击去除板坯表面氧化铁皮，提高产品表面质量。PLC通过HMD捕捉到板坯到达除鳞位置的信号后控制喷射阀组快速准确打开和关闭。高压水除鳞是热轧产线的关键设备，工艺复杂设备连锁多，利用PLC控制除鳞系统可以提高控制精度和可靠性同时降低用水量，降低维护难度。

第三道是轧机系统；轧机系统由粗轧机和精轧机组成，粗轧机通常执行多道次轧制，配合压力定宽机和立辊提供大压下量，产出合格的中间坯。精轧机组的各道次机架按照工艺要求提供相应的负荷分配进行轧制。轧机系统主要由传动、液压、润滑等部分组成，轧钢工艺中控制带钢板型和轧制质量至关重要的AGC厚度控制、HGC辊缝控制和弯窜辊功能就是依靠对电气液压系统的精确控制来实现的。液压系统的控制核心部分是由上位机、PLC主站、DP从站和现场检测元件构成。通过采集和处理现场设备信号，PLC对不同功能的液压泵站的参数进行精确快速的控制，由液压缸实现AGC、HGC、轧制力控制和活套张力控制等重要工艺功能。

最后一道工序是冷却和卷取；带钢通过快冷、层流等冷却方式将带钢冷却到指定温度进行卷取作业生成合格的热轧商品卷。卷取工序中采用分布式控制系统，卷取PLC站与精轧通讯，分站与各液压站阀台相连，通过对带钢的材质、厚度、宽度和精轧抛钢速度等数据的运算处理实现侧导板控制、助卷辊踏步和动态卷取张力控制等功能。

4 结语

综上所述，我国轧钢行业在自动化系统应用方面还有待提高，应加强引进自动化技术的研究和吸收，研发符合企业自身情况的自动化系统，提高轧钢生产的效率和质量。同时，轧钢相关企业应认清自身的实际情况，做好智能化的基础工作，并加强轧钢数学模型方面的研究，促进轧钢企业的生产和发展。