冶金自动化

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张丽

冶金自动化. 2021, 45(4): 1-6.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 04. 001

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在新基建的新发展理念的引领下,钢铁行业急需数字化智慧化的转型升级。在此背景下,钢铁行业建立以数据为核心的新的万物互联的转型创新,同时设备快速接入平台也应运而生,如何进行设备数据的快速接入成为钢铁行业工厂智慧制造的重要课题之一。阐述了 5G 网络在钢铁行业工厂设备数据快速接入平台中的应用,根据需求说明提出了 4 种专网部署模式,并结合 5G 网络的特性分析了 4 种部署模式的优缺点,为后续的应用提供参考。

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智能仓储棒材安全检测设计及应用

刘常坤, 杨东海, 孙丹, 刘斌

冶金自动化. 2021, 45(4): 7-11.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 04. 002

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钢铁行业智能仓储已进入高质量发展阶段。由于棒材成品独有的物理形状和工作场景,吊运过程中无法对棒材形态进行实时检测,安全风险大,因此国内仍未有成熟应用的棒材智能成品库。结合钢铁企业棒材成品库的实际工况,针对吊具相关动力学分析,基于图像识别技术,提出棒材智能成品库总体架构和安全检测设计,实现实时准确地计算出棒材吊运状态(包括棒材吸附情况和摆动情况) ,提升棒材智能成品库应用的安全性。

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铜冶炼厂三维数字孪生虚拟工厂平台研究与应用

林成东, 周天驰, 张沅, 方建中, 童江

冶金自动化. 2021, 45(4): 12-19.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 04. 003

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采用数字孪生技术将铜冶炼厂工艺生产装置、流程、管网进行实体虚拟化,建设面向铜冶炼厂的三维数字孪生虚拟工厂平台。通过孪生数据层、孪生模型层与业务应用层的搭建,开发以虚拟巡检、设备管理、生产仿真、管线分析、应急处理以及辅助培训为核心的业务应用功能,将实体空间中的生产过程进行虚拟呈现,为企业生产、运维及管理人员提供形象直观、数据同步、协同共享的数据集成应用。

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基于计算机辅助工艺规划理论特钢企业标准管理研究与应用

王洪泽, 耿朝雷

冶金自动化. 2021, 45(4): 20-26.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 04. 004

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长流程钢铁企业尤其是优特钢企业,企业核心是在质量保证的基础上做好质量控制,而质量控制的重心在于标准管理。标准管理包括判定标准、工艺参数的建立及更新。在介绍质量管理及标准管理的方法上,重点引入材质代码的概念,利用材质代码对优特钢企业种类繁多的钢种进行有效的标准管理。同时详细描述了材质代码的过程方法和原理,最后以济源钢铁为例说明,制造企业生产过程执行系统( manufacturing execution system,MES)利用材质代码做好质量管理所发挥的作用,为企业实施质量过程控制提供有效的技术手段。

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鱼雷罐车电介质插拔机器人系统的设计与实现

饶刚, 徐光庆, 常发

冶金自动化. 2021, 45(4): 27-33.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 04. 005

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鱼雷罐车倒罐作业是铁厂生产的铁水进入钢厂的第一道工序,鱼雷罐车停车就位后,由操作人员手动搬运电气插头与鱼雷罐车车体上的插座连接,实现鱼雷罐车上设备的接电。为了解决该岗位工作内容单一、劳动强度大、空间狭小、安全风险高的问题,设计了一种机器人系统来完成鱼雷罐车电介质插头、插座的自动安装与拆卸。重点介绍了机器人系统实现鱼雷罐车电介质插拔功能自主集成方面的成功案例,主要就该机器人系统的基本组成、主要功能、工作原理和关键技术等方面展开论述。目前该系统运行稳定,插头与插座连接可靠,完全满足现场生产的要求。

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强化学习在连退炉内带钢跑偏控制中的应用

司华春, 李小强, 王一帆, 高新建, 谢谦, 黄贞益

冶金自动化. 2021, 45(4): 34-39.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 04. 006

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冷轧带钢连退炉内的带钢跑偏问题是影响产品质量和生产节奏的工业难题。针对这一问题,在某钢厂1 550 连退炉产线对退火炉区间张力、带钢厚度和带钢钢种三者之间的变化规律进行了统计分析,发现可以通过调节张力对带钢跑偏量进行控制。针对这个控制思路,基于强化学习算法开发了带钢跑偏自动修正模型并在线应用,现场带钢平均跑偏量由 33. 9 mm 降低至 21. 5 mm。本研究有效降低了连退炉内带钢跑偏量,提高了产线生产效率与自动化水平,为同类产线的自动化控制提供了新思路。

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基于深度学习的热镀锌镀层重量预测

杨涛

冶金自动化. 2021, 45(4): 40-47.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 04. 007

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连续热镀锌生产线的镀层重量控制具有多变量、非线性和大滞后等特点,简化理论模型和浅层神经网络对复杂变量关系的表示能力有限,而深度学习模型通过多层非线性网络结构,能实现复杂函数关系的良好逼近。利用深度学习框架 TensorFlow,构建了深度前馈神经网络镀层重量预测模型。基于上述模型,利用某热镀锌机组的历史数据进行了深度神经网络建模实验,同时也基于相同的数据集建立了基于多元线性回归参数的理论预测模型。仿真实验表明,相比简化理论模型,深度神经网络可实现镀层重量的更高精度预测,为生产操作提供指导,镀层重量的预测平均绝对误差从 2. 937 0 g / m2 降低到 1. 134 9 g / m2 。

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方坯加热炉模型控制系统的开发与应用

邓龙, 吕立华

冶金自动化. 2021, 45(4): 48-54.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 04. 008

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方坯加热炉具有生产节奏快、产品规格变化频繁、加热质量要求高等特点,因此实现加热炉温度全自动控制的难度很大。为了满足不同炉况下的方坯加热炉炉温以及燃烧最优控制,实现产品高质量自动加热,研究了炉温动态控制、待轧炉温控制、燃烧优化控制以及钢坯表面脱碳等关键模型,形成了全套方坯加热炉在线模型控制系统和工艺辅助计算软件。模型自动控制系统上线运行后,结果表明,方坯实际出炉温度和目标温度的偏差控制在 10 ℃ 以内,吨钢能耗降低 5% 以上,为提升加热质量以及节能降耗发挥了巨大作用。

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基于特钢多规格小批量的智能燃烧控制应用

白先送

冶金自动化. 2021, 45(4): 55-61.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 04. 009

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加热炉是轧钢行业中非常关键的设备之一,它的控制目标是在满足轧机开轧所需要的钢坯温度分布的条件下,实现最小的钢坯表面烧损和能耗的经济指标。智能燃烧控制系统采用空燃比双交叉限幅控制、模糊控制等原理和理论,控制加热炉在最佳燃烧方式下进行燃烧。在特钢多规格小批量生产环境下,加热炉内推行智能燃烧控制系统,可以提高坯料加热质量,使钢坯氧化烧损降低到 10% 以下,提升了加热炉的热效率,节能效率达到 15. 22% ,降低加热炉燃料能耗,对钢铁企业的节能具有重要的意义。

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基于长度定位控制的带尾剪切计算优化

张建成, 杨金昭, 齐志勇, 曾小明

冶金自动化. 2021, 45(4): 62-67.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 04. 010

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长度定位控制是冷轧后处理线达到工艺控制目的、满足设备功能精度要求的一个重要控制环节。首先介绍了双切剪系统结构,PLC 系统协调控制完成带钢甩尾定位;其次阐述了带钢长度定位控制原理;最后结合脱脂带尾废料分切案例,详细分析带钢残留问题发生原因和解决思路,采用剩余长度平均分配的方法动态计算带尾分切长度,实现带尾废料变长剪切。该方案实施方便,能够切实有效解决带尾废料残留问题,也为其他产线的带钢变长剪切控制提供重要参考。

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汽车用高强大梁钢 700L 温度模型优化与应用

潘竟忠

冶金自动化. 2021, 45(4): 68-73.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 04. 011

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热轧卷取温度是高强大梁钢产品的主要性能参数之一,实际生产中 700 MPa 级汽车大梁钢在层冷辊道经常出现较大的浪形,影响卷取温度控制( coiling temperature control,CTC)模型的反馈控制及模型自学习,带钢卷取温度波动较大。不同批次轧制时板坯加热温度存在一定偏差及不同的冷却工艺等因素给 CTC 模型的精确预设定带来较大难度。结合生产中存在的难题,对 CTC 模型自动控制过程进行优化,6. 0 mm 以下产品采用带钢长度方向上三段式斜率自学习控制技术,10 mm 及以上厚规格产品开发恒速穿带轧制模式,针对大梁钢不同冷却工艺建立新模型参数表,解决了大梁钢卷取温度波动及模型设定偏差较大等难题。优化实施后,卷取温度综合控制命中率提高了 19. 54% ,带钢各项力学性能指标显著提升。

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IGBT整流回馈单元的研究及在轧机传动系统的应用

魏秀意, 朱春毅, 许海涛, 王东文, 陈强

冶金自动化. 2021, 45(4): 74-80.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 04. 012

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针对晶闸管整流回馈单元在电能回馈中容易出现逆变颠覆的问题,研究了以 IGBT 为功率器件的整流回馈单元的拓扑结构和工作原理,阐述了其控制策略,提出了替代晶闸管整流回馈单元的整体改进方案。同时,针对新系统出现的空载电流过大的问题,搭建了系统优化模型,使用 Matlab 自动优化工具计算出合适的进线电抗取值。该改进方案已经成功应用于常州某钢厂轧机传动系统,运行稳定、性能良好,极大减少了现场出现故障的情况。

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防缠导板驱动液压缸同步特性分析与仿真

高辉, 范秋溦

冶金自动化. 2021, 45(4): 81-87.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 04. 013

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防缠导板由于双液压缸驱动的不同步性,时常发生划伤轧辊、机械卡死等现象,对所生产产品的质量造成了较大的影响,有时甚至还会影响到生产的安全。对双液压缸驱动的同步误差影响因素进行分析,得到同步误差产生的原因不仅来自于系统本身元件制造与安装,还来自于外部负载的因素变化以及系统长时间运行。此外,还利用 AMESim 液压仿真软件对电磁比例位置控制系统进行建模,分析了节流阀阀口开度、活塞杆直径、活塞和负载总质量 3 种不同因素对双液压缸同步特性的影响。仿真和现场结果表明,随一侧节流阀阀口开度减小,双液压缸的不同步情况越严重,两侧活塞杆直径以及活塞和负载总质量的不一致也会对双液压缸的同步特性产生影响。

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恒张力控制在冷轧开卷机中的应用与改进

杨金昭, 韩验龙, 齐志勇, 武增东

冶金自动化. 2021, 45(4): 88-92.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 04. 014

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开卷机是镀锡工艺流程中的关键设备,对开卷机进行精确有效控制是入口区域顺利运行的重要保障。深入研究开卷机卷径计算方法、开卷机甩尾计算,通过变频器转矩限幅实现对开卷机的恒张力控制。详细分析了首钢京唐镀锡产线入口段出现的活套跳辊被拔起以及开卷机断带故障案例,明确了恒张力控制丢失的根本原因,制定了行之有效的改进方案,改进效果在实际生产应用中得到了验证。

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2021年, 第45卷, 第4期　刊出日期：2021-07-25

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