冶金自动化

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李毅仁, 李铁克

冶金自动化. 2021, 45(2): 1-8.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 02. 001

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可视化

钢铁智能制造贯穿基础自动化、过程控制、生产计划、管理与服务等诸多环节,具有信息深度感知、智慧优化决策和精准协调控制等特点。钢铁企业传统信息物理系统( cyber鄄physical systems,简称 CPS)积累的海量数据的管理和利用以及新 CPS 的重构是钢铁企业智能制造的两个关键点。在调研国内文献和分析现存钢铁企业信息系统与五层架构的优缺点的基础上,结合自身在钢铁企业工作的经验,融合数据驱动和 CPS 构建思想,提出了基于数据驱动的钢铁企业智能制造体系架构,并给出了将此架构应用于河钢生产现场的实践方案,为钢铁企业的绿色化、智能化发展提供了新思路。

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智能磨辊间关键技术的开发与应用

孙文权, 张喜榜, 周文彬, 李立刚, 司小明, 王会伟

冶金自动化. 2021, 45(2): 9-15.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 02. 002

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可视化

磨辊间生产管理正从传统模式向信息管控一体化模式转变,并逐步向智能化方向发展。磨辊间智能制造是众多单项技术的集合体,北京科技大学智能磨辊间系统( BeiKe roll shop system,简称 BRSS)融入了大数据智能分析、生产运行智能决策、设备状态智能诊断等先进技术。主要阐述了集中控制、智能推送、辊形评价、监视诊断等 4 项关键技术的开发实践。 BRSS 系统有助于提升磨辊间生产管理的数字化、智能化水平,对实现磨辊间工况自适应、方案自决策、设备自诊断具有重要的意义。

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钢铁冷轧多机组排产算法设计

沈春锋, 杨海飞

冶金自动化. 2021, 45(2): 16-22.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 02. 003

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可视化

针对钢铁冷轧生产,以柔性车间调度问题( flexible job鄄shop scheduling problem,简称 FJSP)为基础,总结出一个冷轧多机组排产问题,并提出一种通用高效的多机组排产算法。该算法主要由启发式的初始化、邻域搜索与跳跃搜索模块组成,各模块可根据具体约束条件,灵活配置相应的启发式算子。实验结果表明,该算法相对于传统的变邻域搜索能找到更优的解,且在数据规模增大时保持很快的求解速度,具有高灵活度、高效率的优点。该算法已在某钢铁企业冷轧产线成功上线,取得了良好的效果。

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冷轧原料库物流转运智能管控系统的设计与应用

周晓舸, 朱俊杰, 欧阳占楼, 颜廷举, 王岳, 姚文英

冶金自动化. 2021, 45(2): 23-29.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 02. 004

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可视化

为了优化冷轧原料库物流转运业务,提高冷轧厂物流转储效率,降低物流管控成本,在对冷轧原料库物流转运过程中常见问题研究的基础上,提出了冷轧原料库物流转运智能管控系统的设计思想,构架了智能管控系统架构及功能结构框架,介绍了钢卷在线自动识别校验、车辆进出库自动引导管控和钢卷转运至上线信息一体化等主要功能模块。系统应用于首钢智新迁安电磁材料有限公司一冷轧(以下简称首钢智新电磁一冷轧)后,有效提高了冷轧原料库物流转运效率,降低了冷轧原料管控成本。

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巨能特钢棒材智能化生产管理系统

武宗茜, 丁绍荣, 温志强, 何伟, 李凡

冶金自动化. 2021, 45(2): 30-36.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 02. 005

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可视化

山东寿光巨能特钢有限公司新建了一条高品质特钢生产线,并将其打造成未来智能车间的样板。在传统二级系统的基础上,借鉴了工业互联网的技术框架,以数据为核心,研发了一套具有数据采集、存储、分析、发布多个层级的生产管理系统,并集成多个智能化模块,在产能分析和质量分析方面进行了探索。系统上线后,运行稳定,解放了劳动力,降低了管理成本,在产品质量稳定性及产品质量追溯效率上都有了明显提升。

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高炉煤气调度决策分析系统设计与开发

郝飞, 庄怀东, 陈根军, 姜彬

冶金自动化. 2021, 45(2): 37-44.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 02. 006

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可视化

高炉煤气系统在运行调度中受外部条件影响,常常会出现供需不平衡、波动频繁的问题,加之煤气产消预测无法满足实用化要求,给调度人员增加了调度困难。从智能调度的角度出发,提出了一种基于数据驱动的混合推理方法,以高炉煤气的流程网络模型为载体,将系统中相关的设备状态、信息和数据融合到一个案例文件中;将案例推理与规则推理相融合,建立混合推理引擎,并完成高炉煤气调度决策分析系统的架构设计和应用功能集成,为提高钢铁企业智慧能源管控水平提供了有益的尝试。

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基于灰色关联分析的热轧带钢楔形缺陷诊断方法

王晓鹏, 何安瑞, 邵健, 马莎莎, 刘金荷, 陈金香

冶金自动化. 2021, 45(2): 45-53.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 02. 007

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可视化

对于热轧来说,带钢楔形是评价板形质量的一个重要的指标参数。由于楔形缺陷在整个热轧流程中难以诊断,提出了一种基于灰色关联分析的热轧带钢楔形缺陷诊断方法。首先,采用皮尔逊相关分析对热轧过程曲线数据进行特征选择,并进行一系列数据变换;然后,利用传统灰色关联分析算法对过程因素曲线和精轧出口楔形曲线进行分析,通过对比改进,提出了多关联度融合的灰色关联算法;最后,建立了灰色斜率 - 邓氏综合关联诊断模型,实现了热轧带钢楔形缺陷的诊断。获取某 2 250 热轧产线多组过程数据作为测试样本集,对其进行验证,所得结果与现场反馈一致,从而可以对热轧现场进行有效指导。

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基于全卷积神经网络的锌电解阴极板预开口轮廓检测

李强, 鲁恒润, 范凌霄, 赵玉华

冶金自动化. 2021, 45(2): 54-59.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 02. 008

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可视化

锌电解阴极板预开口轮廓检测的精度直接影响到预剥刀具的下刀位置,进而影响到预开口成功率。针对该问题,提出了一种基于全卷积神经网络的锌电解阴极板预开口轮廓检测方法。在 VGG16 网络结构的基础上,将全连接层替换为卷积层,实现端到端的图像分割;通过低层特征信息与高层特征信息的融合,解决了特征图分辨率损失严重的问题,更多保留原始图像信息,提高轮廓分割精度。试验结果表明,该模型对锌电解阴极板预开口轮廓检测准确度达到 98% ,轮廓检测结果完全可以以视频的方式引导预剥刀具的动作,实现精准预开口。

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转炉自动出钢技术发展概述

王炳奎, 王策, 李旭东, 刘子英, 王凤琴

冶金自动化. 2021, 45(2): 60-67.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 02. 009

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可视化

在智能制造的大背景下,传统制造业逐步向自动化、无人化的方向发展已成为必然趋势。为了提高炼钢作业环节的智能化控制水平,自动出钢技术应运而生。介绍了转炉自动出钢技术在国内外发展现状,结合传统转炉出钢技术存在的不足和工艺要求,提出了转炉自动出钢技术需要解决的 3 个问题。此外,介绍了转炉自动出钢的系统组成、安全控制系统的工作原理和出钢模型的开发,并阐明了其关键技术及优势所在。

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热连轧带钢凸度和平坦度设定模型的优化

刘立辉, 何海楠, 王程允, 翟德家, 刘占峰, 李磊

冶金自动化. 2021, 45(2): 68-72.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 02. 010

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可视化

在带钢热连轧的生产过程中,带钢凸度控制和平坦度控制作为板形控制系统的两个重要组成部分,两者存在着明显的耦合现象。针对板形控制系统中凸度、平坦度设定的优化,提出了在控制下游机架比例凸度相等的前提下上游机架形成目标比例凸度的解耦策略,即固定下游机架出口比例凸度为成品比例凸度,通过上游机架“消化冶来料比例凸度与成品比例凸度之间的差值。在上游机架各机架比例凸度分配中引入当量比例凸度最小概念,形成保证各机架调节裕量的精轧凸度、平坦度解耦设定策略,该方法为工业现场比例凸度设定的优化提供了理论依据。

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基于热轧轧机压力零调的相对位置变化零位确定方法

周忠勋, 王伟, 张飞

冶金自动化. 2021, 45(2): 73-78.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 02. 011

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热轧轧机设备压力检测器件损坏、信号波动大等因素,导致轧机无法零调或零调误差大,造成换辊后轧机零位确定时间较长。通过基于热轧轧机压力零调的相对位置变化零位确定方法,根据轧制单元结束前压力零调结果,换辊后上、下工作辊辊径,上、下阶梯垫高度值,以及换辊前轧制单元中支撑辊的磨损量,计算出换辊后轧机零位确定时压下缸理论伸出量。实际应用证明,该相对位置变化零位确定方法替代轧机压力零调方法取得了预期效果,运行稳定可靠,可以在压力检测器件存在问题时有效缩短换辊后零位确定时间,提高生产效率。

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棒材生产线的智能化改造与探索

徐言东, 韩爽, 谢再兴, 牛越, 郭新文, 李全汉

冶金自动化. 2021, 45(2): 79-84.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 02. 012

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可视化

棒材企业通过学习先进技术和进行技术交流,形成了建设智能化生产线的共识,然而棒材生产线目前存在数据采集效率低、物料跟踪难、质量管控弱、成品质量差、库区混乱、成本居高等问题。通过增加钢坯表面检测、钢坯无头焊接、控轧控冷、自动测径、高速冷床、精整系统改造、工业机器人、无人天车改造、库管系统等关键技术,把这些创新技术有机贯穿起来,融入到工艺过程中,可以满足生产线对于产品精度、生产产量、远程集中操控的需求。目前已在我国众多棒材分厂有了代表性应用案例,且正在珠海粤裕丰钢铁有限公司智能化仓库项目实施中。总结了提升无人天车运行效率的经验,可以适应产业精细化的生产要求,搭建了行业领先的智能制造平台。

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基于多传感器融合的电机在线状态监测方法

胡博, 李骏, 郭强, 肖雄, 张勇军

冶金自动化. 2021, 45(2): 85-92.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 02. 013

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可视化

电机系统的安全运行与生产过程的稳定性息息相关,因而对电机运行状态的在线检测和诊断具有重要意义。随着传感器和嵌入式技术的发展,电机监测方式也由以人工和单一的信号为主向多传感器检测方向发展。为进一步探究多传感器检测的准确性和有效性,基于嵌入式系统面向多种电机状态参数实时监测与分析,设计开发了一套电机在线状态监测系统,利用小波包对信号进行特征提取,采用 BP( back propagation)神经网络作为异常状态识别的预分类框架,并引入 D-S 证据理论算法将多源基本可信度分配函数综合,选取高置信度信号作为 BP 网络特征信号。测试结果证明了多信号融合的在线监测系统的可行性和电机状态诊断算法的有效性。

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基于 Abaqus 的加速度传感器频响参数分析

宗传毅, 成思源, 李苏洋

冶金自动化. 2021, 45(2): 93-100.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 02. 014

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可视化

为了增大加速度传感器的测量频率范围,优化其动态特性,在传感器结构设计中应尽可能提高传感器的固有频率。针对一种四悬臂梁压电式加速度传感器,通过理论计算与有限元仿真对传感器结构进行模态分析,研究悬臂梁结构参数对传感器固有频率的影响,并根据分析结果提出结构优化方案。仿真结果表明,在仅改动悬臂梁的结构参数时,传感器的固有频率随着悬臂梁长度的增加而减小,随着悬臂梁宽度、厚度的增加而增大,且悬臂梁长度对固有频率的影响大于悬臂梁宽度和厚度。通过优化悬臂梁的长宽比、增加悬臂梁的局部厚度等方式,可以使传感器的固有频率得到显著提高。

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2021年, 第45卷, 第2期　刊出日期：2021-03-25

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