冶金自动化

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徐端, 孙帅, 刘士新

冶金自动化. 2021, 45(1): 1-7.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 01. 001

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可视化

提高钢铁企业合同排程优化水平可以减少生产过程中品种及规格切换,稳定产品质量,降低能源消耗和生产成本。针对钢铁企业炼钢 - 轧钢流程合同排程优化问题,建立了多目标优化数学模型,设计了多目标变邻域搜索算法。针对问题特点,设计了 3 种邻域结构的局域搜索过程。通过实际案例对模型和算法进行了验证,并把算法嵌入到实际应用系统中。计算实验和实际应用效果表明模型和算法有效,可以求得分布较好的 Pareto 解集,便于决策者决策。

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战略型设备管理智慧平台架构设计

陈建华, 李文晖, 黄怀富, 高福强, 高远, 贾伟冲

冶金自动化. 2021, 45(1): 8-13.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 01. 002

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将设备管理分为 3 个层次,即作业管控层、专业管理层和战略决策层,将 3 层管理映射成信息空间的数字虚体,实现决策、管理和作业一体化管控。通过设备编码、岗位编码及标准作业流程模型,将设备、岗位及维修作业流程映射到信息系统中,实现对一线作业的标准化、精细化、集中管控;通过科学设置设备管理业务模块以及各模块间的关联关系,实现各业务模块的总体协同;通过数据仓库及分析工具,可以对海量的业务数据进行分析挖掘,为科学决策提供强力支撑。综上所述,整个设备管理成为一个智慧有机整体,极大提升了设备管理的效率和战略能力。

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工业物联网在轧机刚度分析中的探索应用

贾为征, 马柯, 韩景辉, 石磊磊, 刘国冰

冶金自动化. 2021, 45(1): 14-19.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 01. 003

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在热轧产线利用轧机换辊后标定的工序,对轧机刚度分析所需数据进行采集,通过刚度数据分析对轧机的劣化趋势进行预警提示。该方法的使用不需要改变现有设备及控制,对轧机参数进行条件采集、过滤、整合、计算等,最终测出有效的刚度数据,通过以太网将刚度数据发送到云端服务器的数据库,云端服务器内部署的数据分析系统对刚度数据进行分析,将运算结果推送到手机端 APP 进行实时数据显示、历史趋势查询、劣化趋势预警等,提高生产管理人员对轧机的掌控程度。

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采用 Boost 技术优化企业数据备份保护架构

李虹, 冯韶华

冶金自动化. 2021, 45(1): 20-26.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 01. 004

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为了解决大型制造企业数据中心架构变更后,在数据保护方面所面临的多种难题,对适用的数据保护技术进行了研究探讨。最终实现了企业数据保护平台架构的转型升级,提升了平台自身的安全性,改善了备份数据的传输架构,备份效率提升了 10 倍以上。实现了备份任务的集中智能管理,节约了备份窗口,实现了备份资源的一次性分配与自动回收,释放了备份管理员的运维压力和风险。使得企业数据保护的最后一道防线更加坚固、牢靠,为各大型制造企业科学合理地进行本地数据保护提供参考。

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基于非线性自回归神经网络的烧结混合料水分智能控制

吴岳明, 聂慧远, 吴朝霞

冶金自动化. 2021, 45(1): 27-33.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 01. 005

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为提高烧结混合料加水控制的智能程度,针对烧结生产线现场的实际情况,提出了一种非线性自回归 ( nonlinear autoregressive models with exogenous inputs,简称 NARX) 神经网络加水前馈控制模型。首先,利用工厂的历史生产数据和物料平衡原理建立烧结混合料的加水模型,其中涉及各种原料量及混合加水量;然后, 将深度监督学习与自学习 NARX 算法结合,建立烧结混合料水分预测模型;最后,将 NARX 水分预测模型与极限学习机( extreme learning machine,简称 ELM) 模型进行对比。结果表明,NARX 算法在水分控制的准确性、平稳性上均更优,可以为烧结混合料加水前馈控制提供新的解决方案。

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基于残差神经网络实现转炉火焰状态识别

庞殊杨, 王姝洋, 贾鸿盛

冶金自动化. 2021, 45(1): 34-43.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 01. 006

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在转炉炼钢的作业场景下,转炉火焰的状态判断对最终烧制的炉钢质量至关重要,由于复杂多变的作业环境,传统转炉火焰状态判断方法普遍存在检测精度低、受环境因素干扰大、泛化能力差等种种问题,目前一直依赖人工目测进行转炉火焰状态识别。针对这种现象,根据实际生产环境将转炉火焰归纳为 8 种不同状态,除了正常情况外,还包括跳渣、喷溅等较典型异常状态。采用残差( residual network,简称 ResNet)神经网络对转炉火焰数据集进行有监督的训练,训练后的模型可对上述 8 种状态的火焰进行实时、高精度的分类识别,从而达到及时监察异常情况、精准控制炼钢进程、提高炼钢质量的目的。理论分析和试验结果表明,本方法在转炉火焰数据集上的识别率为 98. 73% ,在无 GPU 环境下对 350 像素伊 350 像素视频的平均检测速度为每秒 4. 4 帧,在 NVIDIA Tesla V100 GPU 的环境下平均检测速度为每秒 110. 6 帧,能兼顾实际落地应用所要求的高精度、实时性的需求。

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基于模糊 PID 算法的火法炼锌配料控制系统

曾祥吉, 鄢锋, 潘岩, 杨静雅

冶金自动化. 2021, 45(1): 44-50.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 01. 007

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配料过程具有大惯性、多变量耦合、非线性、边界条件波动等特点。火法炼锌过程中传统配料生产过程存在劳动强度大、原料消耗高、产品合格率低、传统 PID 控制抗干扰性弱等不足。分析了配料生产的工艺要求和控制需求,建立了一种基于模糊 PID 算法的炼锌配料控制系统。该系统既能实现配料过程中物料比例和产品总量的精确控制,又能缩短调节时间、加快响应速度、提升鲁棒性。在某锌冶炼企业配料车间投用该控制系统后,降低了劳动强度,减少了原料消耗,提高了产品合格率,取得了显著的应用效果。

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带钢柔性打磨装置设计与仿真分析

王晓丹, 黄学锋, 郑涛

冶金自动化. 2021, 45(1): 51-56.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 10007059. 2021. 01. 008

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提出带钢柔性打磨装置的设计方案,详细介绍了其结构组成和功能实现,并结合仿真分析和打磨实验优化打磨参数、打磨轨迹等。实验结果表明,设计的带钢柔性打磨装置能够有效改善打磨工具与带钢的完全刚性接触特性,提高了打磨装置的柔顺性和自适应性。根据最优的打磨路径,对冷轧机组带钢进行自动打磨,打磨后形貌接近人工打磨,磨后缺陷肉眼可见,同时可以满足现场质检的时间要求,为逐步取代人工打磨和降本增效具有显著的工程应用价值。

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连铸坯定尺测量系统及其离群值 LOF 滤波处理设计

汪宇轩, 刘兴刚1, 马幸江

冶金自动化. 2021, 45(1): 57-62.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 01. 009

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连铸坯定尺测量系统的精度和稳定性是影响连铸产量和产品质量的关键因素,为克服原有接触式光电编码器测量系统精度低和稳定性差的缺点,研究和解决了将原有光电编码器测量系统升级为非接触式激光自动定尺测量系统时涉及的定尺切割控制和 HMI 监测问题,实现了与原有 PLC 控制系统和 HMI 监测系统的无缝连接,提出了局部异常因子( local outlier factor,简称 LOF)算法对边缘长度异常值进行滤波处理,并采用 Python 编程进行实验验证。结果表明,非接触式激光自动定尺测量系统具有精度高、稳定性好、响应速度快和抗干扰能力强的特点,不受工况和连铸坯温度、材质、形状等环境因素的影响。

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可逆粗轧机轧件尾部跟踪算法研究及应用

任晓怀, 张飞

冶金自动化. 2021, 45(1): 63-67.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 01. 010

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轧件尾部跟踪是轧制过程自动控制中的一项重要功能。提出了一种基于体积不变定律和模型自学习技术的轧件尾部跟踪算法,通过模型计算轧件已轧体积和未轧体积,进而计算出轧件尾部长度,并通过模型自学习算法进行体积修正,能够在不依赖金属检测器的情况下实现轧件尾部的精确跟踪。所述算法在没有金属检测器的情况下可将轧件尾部跟踪误差控制在 ± 0. 5 m 范围内,既保证了轧件尾部跟踪的稳定性和精度,又减少了对金属检测器的维护工作,适合推广应用。

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无头轧制精轧入口温度补偿控制策略应用分析

王瑞丰

冶金自动化. 2021, 45(1): 68-72.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 01. 011

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无头轧制铸机铸坯速度慢、板坯温降大,导致板坯在精轧机入口温度(FM entry temperature,简称 FET) 低。首钢京唐二期多模式连铸连轧(multi-mode continuous casting and rolling,简称 MCCR)产线通过增加感应加热器( induction heater,简称 IH) 来提高板坯 FET。精轧入口温度补偿( finisher entry temperature compensation,简称 FETC)是 IH 在无头轧制模式下升温控制的模型。 IH 升温的闭环控制包括前馈控制和反馈控制。针对无头轧制模式下 IH 的两种反馈控制策略对带钢 FET、终轧温度(FM delivery temperature,简称 FDT) 以及 IH 输出功率、设备稳定性的影响进行了分析,可以看出,IH 这种长反馈控制策略使 IH 功率输出更稳定,提高了带钢 FDT 的稳定性。

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首钢 4 300 mm 中厚板双边剪自动系统改造及创新

黄庆刚, 李晶晶, 李长龙, 韩景辉

冶金自动化. 2021, 45(1): 73-78.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 01. 012

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首钢秦皇岛首秦金属材料有限公司 4 300 mm 中厚板生产线双边剪系统在生产过程中存在剪切效率低、设备和电能损耗大等问题。通过对具体问题的分析总结,得出造成以上问题的原因有 Profibus-DP 网络闪断、夹送辊压力波动大、废料皮带控制缺陷等。以此次搬迁为契机,针对上述原因进行了调整与改进,并对双边剪本体长时间无板时主电机依然高速运行不节能等问题进行优化,最终实现了对双边剪系统更高效、更节能的控制,提高了双边剪剪切效率,减少了设备和电能损耗,并使成品质量得到了可靠保证。

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湛钢厚板厂淬火机控制功能的改进

苗建新, 谢清新, 李迪

冶金自动化. 2021, 45(1): 79-83.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 01. 013

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湛钢厚板厂的淬火机电控部分由东北大学设计建造,其目的是满足对淬火工艺的需要。结合生产实际,分析了淬火机的设备组成与控制结构,对淬火机控制的薄弱环节进行了说明。结合现有淬火工艺的分析和研究,对淬火机相关控制设备进行改进,实现淬火机辊道速度控制的灵活变化和提高弱冷段喷嘴调节精度等方案,摸索出一套适合现场的新的冷却工艺,有效地解决了工艺参数调整不灵活、资源浪费较多的问题,同时保证了设备控制精度。

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应力波技术在棒线材轧机减速机监测诊断中的应用

傅呈勋, 高帆

冶金自动化. 2021, 45(1): 84-90.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 01. 014

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轧机减速机是钢厂轧钢机械中的关键设备,由于强烈冲击和非平稳载荷等复杂运行工况的影响,采用传统技术手段实现准确的故障诊断难度较大。将应力波技术应用于线材、棒材轧机减速机的监测诊断,过滤设备机体结构产生的低频振动,对设备内部相对运动产生的超声波能量脉冲进行信号采集、处理、分析,从而判断设备健康/ 不健康状态。在对轧机减速机核心部件常见故障类型及故障结构树进行分析的基础上,通过故障特征匹配识别设备的故障类型及故障严重程度,并以设备开盖检修的情况来验证诊断结论的准确性。

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2021年, 第45卷, 第1期　刊出日期：2021-01-25

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