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　　zhazhi shengchan zidonghua

　　軋制生產(chǎn)自動(dòng)化

　　rolling process automation

　　軋制生產(chǎn)(包括操作、控制管理)是鋼鐵及有色金屬工業(yè)中自動(dòng)化程度最高、計(jì)算機(jī)應(yīng)用最多的部門(mén)。60年代以來(lái)對(duì)軋制成品的尺寸精度要求和對(duì)軋制速度的要求越來(lái)越高，人工操作已難達(dá)到，必須采取自動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)滿(mǎn)足工藝要求，以取得高經(jīng)濟(jì)效益。軋制過(guò)程自動(dòng)化已成為軋機(jī)現(xiàn)代化的標(biāo)志和發(fā)展方向。

　　50年代開(kāi)始在軋制生產(chǎn)中采用卡片程序控制、厚度自動(dòng)控制和晶體管邏輯控制等，主要是以單機(jī)為對(duì)象的單臺(tái)設(shè)備自動(dòng)化。60年代開(kāi)始采用控制計(jì)算機(jī)，美國(guó)首先在帶鋼熱連軋機(jī)上配備厚度自動(dòng)控制(AGC)系統(tǒng),用計(jì)算機(jī)設(shè)定精軋機(jī)輥縫和速度,得到良好效果。此后,即開(kāi)始研究以軋機(jī)生產(chǎn)線為對(duì)象的自動(dòng)化，并發(fā)展出軋機(jī)的最優(yōu)控制和自適應(yīng)控制。70年代發(fā)展出軋制生產(chǎn)線和工廠管理相聯(lián)結(jié)的計(jì)算機(jī)集成控制系統(tǒng)。

　　在軋制生產(chǎn)中，帶鋼熱連軋機(jī)的機(jī)械化自動(dòng)化程度最高，應(yīng)用計(jì)算機(jī)最早，也最有效(見(jiàn)帶鋼熱軋)。目前采用自動(dòng)厚度控制系統(tǒng)所生產(chǎn)的熱軋帶鋼厚度公差已降低到±0.05mm。60年代后期以來(lái)建設(shè)的帶鋼熱連軋機(jī)多采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制。中國(guó)武漢鋼鐵公司1978年投產(chǎn)的 1700mm帶鋼熱連軋機(jī)在500米長(zhǎng)的軋制線上實(shí)現(xiàn)了全面自動(dòng)化(見(jiàn)彩圖[1700毫米帶鋼熱軋機(jī)主控室]

　　)。目前用 AGC系統(tǒng)生產(chǎn)的鋁、銅及其合金冷軋帶材最小偏差已降到±0.005mm以下，板形平整。軋機(jī)計(jì)算機(jī)控制主要包括三項(xiàng)功能：①軋機(jī)和生產(chǎn)線各參數(shù)的自動(dòng)設(shè)定功能;②各參數(shù)的連續(xù)自動(dòng)控制功能;③生產(chǎn)管理功能(圖1[ 帶鋼熱連軋機(jī)計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)示意]

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　　自動(dòng)設(shè)定功能 所謂設(shè)定，一般是在軋制坯料進(jìn)入相應(yīng)的機(jī)組前，由計(jì)算機(jī)根據(jù)計(jì)劃產(chǎn)品要求、原料狀況和實(shí)測(cè)參數(shù)，按數(shù)學(xué)模型計(jì)算出該機(jī)組應(yīng)有的參數(shù)，然后輸出所需的參數(shù)設(shè)定值。由自動(dòng)預(yù)整控制系統(tǒng)來(lái)保證完成。例如當(dāng)軋制規(guī)格、鋼種等確定后，需要設(shè)定各軋機(jī)的輥縫和速度等，計(jì)算機(jī)根據(jù)數(shù)學(xué)模型計(jì)算制定軋機(jī)合理壓下規(guī)程，即制定出最優(yōu)化的設(shè)定值。在一定的工藝和設(shè)備限制條件下，達(dá)到軋機(jī)產(chǎn)量高、功率分配和壓力分配合理、板形良好等目標(biāo)。主要設(shè)定包括加熱爐的推鋼機(jī)、出鋼機(jī)和粗軋機(jī)的輥縫、轉(zhuǎn)速、導(dǎo)板位置，精軋機(jī)的輥縫、轉(zhuǎn)速、張力，卷取機(jī)的相應(yīng)參數(shù)等。

　　輸出設(shè)定值確定后,由于預(yù)設(shè)定的模型精度不夠,檢測(cè)信息存在誤差，以及系統(tǒng)狀態(tài)變化等，需要不斷利用及時(shí)檢測(cè)的信息修正模型參數(shù)，這種功能稱(chēng)為自適應(yīng)校正功能。軋機(jī)由于實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)自動(dòng)設(shè)定，具有比熟練操作工人更快的判斷和修正能力，可提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，并節(jié)約人力。

　　自動(dòng)連續(xù)控制功能 這種功能包括加熱、終軋、卷取的溫度控制(包括輸出輥道冷卻水控制)，厚度自動(dòng)控制(AGC)以及位置和速度預(yù)整定自動(dòng)控制(APC)。在給定目標(biāo)值后(通常指設(shè)定值)，計(jì)算機(jī)根據(jù)檢測(cè)儀表實(shí)測(cè)值與目標(biāo)值比較所產(chǎn)生的偏差，連續(xù)地(實(shí)際上有一定的間隔時(shí)間)、不斷地輸出控制信號(hào)來(lái)控制有關(guān)設(shè)備，使該參數(shù)達(dá)到目標(biāo)值，這屬于反饋控制系統(tǒng)(圖2[ 反饋控制示意圖]

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　　厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)的方式有：①反饋控制。根據(jù)直接或間接測(cè)厚裝置，檢測(cè)軋件厚度與設(shè)定目標(biāo)厚度的偏差信號(hào)，經(jīng)計(jì)算后,發(fā)出調(diào)整輥縫的指令,使軋件厚度符合目標(biāo)厚度(見(jiàn)軋機(jī)彈性變形)。②前饋預(yù)控。根據(jù)進(jìn)入軋機(jī)前的測(cè)厚信號(hào)(或前一機(jī)架的軋制厚度信號(hào))預(yù)設(shè)定軋機(jī)輥縫,達(dá)到自動(dòng)控制。目前以反饋控制為主,結(jié)合前饋預(yù)控。

　　生產(chǎn)管理功能 包括帶卷跟蹤、軋制節(jié)奏控制、生產(chǎn)數(shù)據(jù)記錄和打印各種報(bào)表等。此外還與廠級(jí)管理計(jì)算機(jī)相聯(lián)，根據(jù)訂貨卡制定作業(yè)計(jì)劃，下達(dá)生產(chǎn)任務(wù)等。

　　帶卷跟蹤的主要任務(wù)是及時(shí)掌握生產(chǎn)線上每一塊軋件到達(dá)的位置,使計(jì)算機(jī)內(nèi)貯存的該軋件的基本數(shù)據(jù)(如鋼種、尺寸等)與“在線”檢測(cè)的數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng),保證不出錯(cuò)誤。還可顯示跟蹤結(jié)果，供操作人員驗(yàn)證。

　　軋件節(jié)奏控制是合理控制加熱爐出鋼節(jié)奏，根據(jù)所軋制的規(guī)格、各工序機(jī)組所需時(shí)間及其跟蹤功能等進(jìn)行計(jì)算和控制。在保證前后兩塊軋件不相撞的條件下盡量縮短間隙時(shí)間，以提高生產(chǎn)率。輔助生產(chǎn)線如剪切線、平整線等也有相應(yīng)的自動(dòng)化功能。輔助操作如軋機(jī)換輥和換輥后軋制線的調(diào)整等也都實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。

軋制自動(dòng)化的現(xiàn)狀和發(fā)展 軋機(jī)自動(dòng)化水平較高的還有帶鋼冷連軋機(jī)(見(jiàn)帶鋼冷軋)，從上卷、穿帶、軋制參數(shù)的設(shè)定，軋機(jī)厚度控制和數(shù)據(jù)記錄打印等都實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。如中國(guó)武漢鋼鐵公司帶鋼冷連軋機(jī)計(jì)算機(jī)控制的軋機(jī)，它的計(jì)算機(jī)室見(jiàn)圖3[ 武鋼帶鋼冷連軋機(jī)計(jì)算機(jī)室] 。

　　60年代以來(lái)，在初軋機(jī)、中厚板軋機(jī)、型材軋機(jī)、線材軋機(jī)、軋管機(jī)和焊管機(jī)組上都不同程度地實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，如H型鋼連軋機(jī)采用計(jì)算機(jī)控制后,穩(wěn)定了軋制過(guò)程，提高了產(chǎn)品尺寸精度和作業(yè)率，取得較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。但一般型材、棒材軋機(jī)的自動(dòng)化程度較差。在各類(lèi)軋機(jī)中，連續(xù)式軋機(jī)自動(dòng)化程度較高，非連續(xù)式軋機(jī)自動(dòng)化程度較低。在軋制工序中，軋制線自動(dòng)化程度較高，精整線自動(dòng)化程度較低。隨著軋機(jī)和各工序連續(xù)化的進(jìn)展，自動(dòng)化也不斷發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)化從70年代以來(lái)發(fā)展更快。

　　現(xiàn)代軋機(jī)計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)一般采用多級(jí)計(jì)算機(jī)方式，軋鋼自動(dòng)控制系統(tǒng)與整個(gè)冶金工廠或公司自動(dòng)控制系統(tǒng)相聯(lián)，成為一個(gè)大的控制系統(tǒng)。這是進(jìn)一步發(fā)展的方向。