收藏词条 编辑词条 轧制生产自动化
创建时间：2008-08-02
zhazhi shengchan zidonghua轧制生产自动化(卷名：矿冶)rolling process automation
轧制生产（包括操作、控制管理）是钢铁及有色金属工业中自动化程度最高、计算机应用最多的部门。60年代以来对轧制成品的尺寸精度要求和对轧制速度的要求越来越高，人工操作已难达到，必须采取自动控制系统来满足工艺要求，以取得高经济效益。轧制过程自动化已成为轧机现代化的标志和发展方向。
50年代开始在轧制生产中采用卡片程序控制、厚度自动控制和晶体管逻辑控制等，主要是以单机为对象的单台设备自动化。60年代开始采用控制计算机，美国首先在带钢热连轧机上配备厚度自动控制（AGC）系统，用计算机设定精轧机辊缝和速度，得到良好效果。此后，即开始研究以轧机生产线为对象的自动化，并发展出轧机的最优控制和自适应控制。70年代发展出轧制生产线和工厂管理相联结的计算机集成控制系统。
在轧制生产中，带钢热连轧机的机械化自动化程度最高，应用计算机最早，也最有效（见带钢热轧）。目前采用自动厚度控制系统所生产的热轧带钢厚度公差已降低到±0.05mm。60年代后期以来建设的带钢热连轧机多采用计算机自动控制。中国武汉钢铁公司1978年投产的 1700mm带钢热连轧机在500米长的轧制线上实现了全面自动化（见彩图）。目前用 AGC系统生产的铝、铜及其合金冷轧带材最小偏差已降到±0.005mm以下，板形平整。
轧机计算机控制主要包括三项功能：①轧机和生产线各参数的自动设定功能；②各参数的连续自动控制功能；③生产管理功能（图1）。
自动设定功能 所谓设定，一般是在轧制坯料进入相应的机组前，由计算机根据计划产品要求、原料状况和实测参数，按数学模型计算出该机组应有的参数，然后输出所需的参数设定值。由自动预整控制系统来保证完成。例如当轧制规格、钢种等确定后，需要设定各轧机的辊缝和速度等，计算机根据数学模型计算制定轧机合理压下规程，即制定出最优化的设定值。在一定的工艺和设备限制条件下，达到轧机产量高、功率分配和压力分配合理、板形良好等目标。主要设定包括加热炉的推钢机、出钢机和粗轧机的辊缝、转速、导板位置，精轧机的辊缝、转速、张力，卷取机的相应参数等。
输出设定值确定后，由于预设定的模型精度不够，检测信息存在误差，以及系统状态变化等，需要不断利用及时检测的信息修正模型参数，这种功能称为自适应校正功能。轧机由于实现了计算机自动设定，具有比熟练操作工人更快的判断和修正能力，可提高生产率和产品质量，并节约人力。
自动连续控制功能 这种功能包括加热、终轧、卷取的温度控制（包括输出辊道冷却水控制），厚度自动控制(AGC)以及位置和速度预整定自动控制(APC)。在给定目标值后（通常指设定值），计算机根据检测仪表实测值与目标值比较所产生的偏差，连续地（实际上有一定的间隔时间）、不断地输出控制信号来控制有关设备，使该参数达到目标值，这属于反馈控制系统（图2）。
厚度自动控制系统的方式有：①反馈控制。根据直接或间接测厚装置，检测轧件厚度与设定目标厚度的偏差信号，经计算后，发出调整辊缝的指令，使轧件厚度符合目标厚度（见轧机弹性变形）。②前馈预控。根据进入轧机前的测厚信号（或前一机架的轧制厚度信号）预设定轧机辊缝，达到自动控制。目前以反馈控制为主，结合前馈预控。
生产管理功能 包括带卷跟踪、轧制节奏控制、生产数据记录和打印各种报表等。此外还与厂级管理计算机相联，根据订货卡制定作业计划，下达生产任务等。
带卷跟踪的主要任务是及时掌握生产线上每一块轧件到达的位置，使计算机内贮存的该轧件的基本数据(如钢种、尺寸等)与“在线”检测的数据相对应，保证不出错误。还可显示跟踪结果，供操作人员验证。
轧件节奏控制是合理控制加热炉出钢节奏，根据所轧制的规格、各工序机组所需时间及其跟踪功能等进行计算和控制。在保证前后两块轧件不相撞的条件下尽量缩短间隙时间，以提高生产率。辅助生产线如剪切线、平整线等也有相应的自动化功能。辅助操作如轧机换辊和换辊后轧制线的调整等也都实现了自动化。
轧制自动化的现状和发展 轧机自动化水平较高的还有带钢冷连轧机（见带钢冷轧），从上卷、穿带、轧制参数的设定，轧机厚度控制和数据记录打印等都实现了自动化。如中国武汉钢铁公司带钢冷连轧机计算机控制的轧机，它的计算机室见图3。
60年代以来，在初轧机、中厚板轧机、型材轧机、线材轧机、轧管机和焊管机组上都不同程度地实现了自动化，如H型钢连轧机采用计算机控制后，稳定了轧制过程，提高了产品尺寸精度和作业率，取得较好的技术经济效果。但一般型材、棒材轧机的自动化程度较差。在各类轧机中，连续式轧机自动化程度较高，非连续式轧机自动化程度较低。在轧制工序中，轧制线自动化程度较高，精整线自动化程度较低。随着轧机和各工序连续化的进展，自动化也不断发展，特别是计算机控制的自动化从70年代以来发展更快。
现代轧机计算机自动控制系统一般采用多级计算机方式，轧钢自动控制系统与整个冶金工厂或公司自动控制系统相联，成为一个大的控制系统。这是进一步发展的方向。
参考书目
G.F.Bryant，Automation of Tandem Mills，The Iron & Steel Institute， London， 1973.
孙一康：《热轧带钢计算机控制数学模型》，冶金工业出版社，北京，1980。
轧制生产（包括操作、控制管理）是钢铁及有色金属工业中自动化程度最高、计算机应用最多的部门。60年代以来对轧制成品的尺寸精度要求和对轧制速度的要求越来越高，人工操作已难达到，必须采取自动控制系统来满足工艺要求，以取得高经济效益。轧制过程自动化已成为轧机现代化的标志和发展方向。
50年代开始在轧制生产中采用卡片程序控制、厚度自动控制和晶体管逻辑控制等，主要是以单机为对象的单台设备自动化。60年代开始采用控制计算机，美国首先在带钢热连轧机上配备厚度自动控制（AGC）系统，用计算机设定精轧机辊缝和速度，得到良好效果。此后，即开始研究以轧机生产线为对象的自动化，并发展出轧机的最优控制和自适应控制。70年代发展出轧制生产线和工厂管理相联结的计算机集成控制系统。
在轧制生产中，带钢热连轧机的机械化自动化程度最高，应用计算机最早，也最有效（见带钢热轧）。目前采用自动厚度控制系统所生产的热轧带钢厚度公差已降低到±0.05mm。60年代后期以来建设的带钢热连轧机多采用计算机自动控制。中国武汉钢铁公司1978年投产的 1700mm带钢热连轧机在500米长的轧制线上实现了全面自动化（见彩图）。目前用 AGC系统生产的铝、铜及其合金冷轧带材最小偏差已降到±0.005mm以下，板形平整。
轧机计算机控制主要包括三项功能：①轧机和生产线各参数的自动设定功能；②各参数的连续自动控制功能；③生产管理功能（图1）。
自动设定功能 所谓设定，一般是在轧制坯料进入相应的机组前，由计算机根据计划产品要求、原料状况和实测参数，按数学模型计算出该机组应有的参数，然后输出所需的参数设定值。由自动预整控制系统来保证完成。例如当轧制规格、钢种等确定后，需要设定各轧机的辊缝和速度等，计算机根据数学模型计算制定轧机合理压下规程，即制定出最优化的设定值。在一定的工艺和设备限制条件下，达到轧机产量高、功率分配和压力分配合理、板形良好等目标。主要设定包括加热炉的推钢机、出钢机和粗轧机的辊缝、转速、导板位置，精轧机的辊缝、转速、张力，卷取机的相应参数等。
输出设定值确定后，由于预设定的模型精度不够，检测信息存在误差，以及系统状态变化等，需要不断利用及时检测的信息修正模型参数，这种功能称为自适应校正功能。轧机由于实现了计算机自动设定，具有比熟练操作工人更快的判断和修正能力，可提高生产率和产品质量，并节约人力。
自动连续控制功能 这种功能包括加热、终轧、卷取的温度控制（包括输出辊道冷却水控制），厚度自动控制(AGC)以及位置和速度预整定自动控制(APC)。在给定目标值后（通常指设定值），计算机根据检测仪表实测值与目标值比较所产生的偏差，连续地（实际上有一定的间隔时间）、不断地输出控制信号来控制有关设备，使该参数达到目标值，这属于反馈控制系统（图2）。
厚度自动控制系统的方式有：①反馈控制。根据直接或间接测厚装置，检测轧件厚度与设定目标厚度的偏差信号，经计算后，发出调整辊缝的指令，使轧件厚度符合目标厚度（见轧机弹性变形）。②前馈预控。根据进入轧机前的测厚信号（或前一机架的轧制厚度信号）预设定轧机辊缝，达到自动控制。目前以反馈控制为主，结合前馈预控。
生产管理功能 包括带卷跟踪、轧制节奏控制、生产数据记录和打印各种报表等。此外还与厂级管理计算机相联，根据订货卡制定作业计划，下达生产任务等。
带卷跟踪的主要任务是及时掌握生产线上每一块轧件到达的位置，使计算机内贮存的该轧件的基本数据(如钢种、尺寸等)与“在线”检测的数据相对应，保证不出错误。还可显示跟踪结果，供操作人员验证。
轧件节奏控制是合理控制加热炉出钢节奏，根据所轧制的规格、各工序机组所需时间及其跟踪功能等进行计算和控制。在保证前后两块轧件不相撞的条件下尽量缩短间隙时间，以提高生产率。辅助生产线如剪切线、平整线等也有相应的自动化功能。辅助操作如轧机换辊和换辊后轧制线的调整等也都实现了自动化。
轧制自动化的现状和发展 轧机自动化水平较高的还有带钢冷连轧机（见带钢冷轧），从上卷、穿带、轧制参数的设定，轧机厚度控制和数据记录打印等都实现了自动化。如中国武汉钢铁公司带钢冷连轧机计算机控制的轧机，它的计算机室见图3。
60年代以来，在初轧机、中厚板轧机、型材轧机、线材轧机、轧管机和焊管机组上都不同程度地实现了自动化，如H型钢连轧机采用计算机控制后，稳定了轧制过程，提高了产品尺寸精度和作业率，取得较好的技术经济效果。但一般型材、棒材轧机的自动化程度较差。在各类轧机中，连续式轧机自动化程度较高，非连续式轧机自动化程度较低。在轧制工序中，轧制线自动化程度较高，精整线自动化程度较低。随着轧机和各工序连续化的进展，自动化也不断发展，特别是计算机控制的自动化从70年代以来发展更快。
现代轧机计算机自动控制系统一般采用多级计算机方式，轧钢自动控制系统与整个冶金工厂或公司自动控制系统相联，成为一个大的控制系统。这是进一步发展的方向。
参考书目
G.F.Bryant，Automation of Tandem Mills，The Iron & Steel Institute， London， 1973.
孙一康：《热轧带钢计算机控制数学模型》，冶金工业出版社，北京，1980。