冶金自动化

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于修文, 周超豪, 武星

冶金自动化. 2021, 45(5): 1-6.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 05. 001

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可视化

钢铁生产过程中需要基于过程数据对产品质量进行判定,判定的规则缺少规范的管理和有效的积累。借鉴规则引擎思想,结合钢铁质量管理系统的需求,设计和开发了一套基于工业大数据的规则引擎组件,在宝武集团大数据中心建设的基础上,实现了基于规则的炼钢、热轧、冷轧全工序质量管理。业务人员通过配置规则、规则组、规则流实现钢铁质量判定知识的管理。项目实践证明,该组件可以满足钢铁生产过程中工艺、表面等多种质量判定场景,基本替代原有人工质检工作,实现钢铁企业的降本增效。

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智能化运维平台的研究与应用

王瑞华

冶金自动化. 2021, 45(5): 7-12.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 05. 002

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可视化

为降低钢铁产线故障率,减轻职工劳动强度,提高工作安全性,以自控系统、工业网络、监控系统为基础,应用冗余、自诊断、虚拟化等先进实用技术来探索建设自动化智能远程运维平台。实现工控数据采集及监控,故障智能诊断、侦析预判、智能修复和相关系统集成,搭建专家参数库、故障信息知识库、远程运维支持系统,实现人均维护工作量年均增加近 32. 2% ,年度故障率逐年下降约 0. 003% 。运维工作突破传统的时空限制,为钢铁产线提质增效提供了可靠的自动化、信息化保障。

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沙钢 3 号高炉炉缸炉底侵蚀结厚智能监测系统

雷鸣, 杜屏, 周夏芝, 王振阳, 刘欢, 周新富

冶金自动化. 2021, 45(5): 13-22.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 05. 003

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高炉炉缸炉底耐材寿命是影响高炉一代炉役寿命的限制性环节,及时了解炉缸炉底的侵蚀情况并作出针对性调整措施至关重要。基于传热学、数值模拟、遗传算法等研究方法,结合炉缸炉底侵蚀、结厚的形成机理,利用炉缸炉底热电偶在线采集的温度数据,开发了沙钢 3 号高炉炉缸炉底侵蚀结厚智能监测系统。该系统还原了沙钢 3 号高炉整个炉缸炉底区域的温度场分布,实现了侵蚀结厚的动态模拟。此外,相比以往模型,本模型改进了人机交互方式,使炉缸炉底侵蚀结厚模拟结果以更加直观的图像与视频方式予以展示,从而使炼铁工作者更容易掌握炉缸炉底侵蚀现状及变化趋势。

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高炉炼铁过程炉料结构智能优化

佟岩, 王宝祥, 陈伟, 武鹏飞, 马劲红

冶金自动化. 2021, 45(5): 23-29.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 05. 004

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在保证铁水质量和产量的前提下,为了最大限度地降低成本,减少有害元素危害,建立了高炉炼铁炉料结构智能优化操作系统。该系统以钢铁公司高炉生产为基础,应用高炉炼铁原理,采用遗传算法,以吨铁配料成本为目标函数,构建铁水成分、炉渣成分、有害元素负荷、原燃料加入量和加入比例的约束条件和惩罚函数,计算满足相应约束条件下吨铁成本最低的配料方案。应用表明,该智能系统在优化高炉生产的过程中,可以降低炼铁的生产成本并提高铁水的质量和产量。

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曲线壁型氧枪超音速射流数值模拟研究

何伟, 胡文鑫, 李媛, 马少博, 刘峰

冶金自动化. 2021, 45(5): 30-38.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 05. 005

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转炉氧枪的超音速射流影响转炉金属熔池的供氧、造渣等重要功能。基于 foelsh 方法设计了一套扩张段为曲线壁型的拉瓦尔管,结合 Standard k-ε 湍流模型,建立可压缩氧气射流的二维轴对称计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD) 模型,对比研究了设计和非设计工况下直线壁型、曲线壁型拉瓦尔管的射流特性。结果表明,曲线壁型拉瓦尔管在喷管出口处的速度提高 0. 42% ~ 1. 35% ,可以获得更大的速度增加冲击动能;在出口处曲线壁型喷管的动压较直线壁型喷管提高 0. 56% ,且随着操作压力的提高,曲线壁型喷管的动压衰减更慢;在出口处曲线壁型喷管的静压降低 5. 4% ~ 8. 2% ,可降低在出口处形成非完全膨胀波的可能性;曲线壁型喷管内速度矢量更加平行,使得射流拥有更大的冲击动能,搅拌熔池以达到供氧和造渣功能。

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热轧卷取助卷辊踏步控制研究与优化

刘亚会, 沈益钊, 刘人溥, 王东

冶金自动化. 2021, 45(5): 39-45.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 05. 006

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可视化

踏步控制功能是热轧卷取机最为重要的功能之一,对卷取稳定性、设备使用寿命、带钢质量起着非常重要的作用。结合踏步控制原理,对踏步时序异常与助卷辊压力波动大的原因进行了详细分析;并通过对带钢头部跟踪、跳跃补偿量、控制增益参数、设备精度等进行调整和优化,降低了助卷辊压力波动,提升了助卷辊踏步控制稳定性,减轻了对设备的冲击,延长了设备使用寿命,提高了带钢质量。

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连退平整机横向辊印研究与控制

张益滔, 李文波, 吕剑

冶金自动化. 2021, 45(5): 46-50.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 05. 007

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可视化

针对冷轧连退线平整机换辊后带钢表面存在横向辊印的问题,通过一系列试验和分析,确定平整机在换辊闭合机架过程中工作辊辊面损伤导致带钢表面横向辊印缺陷的发生。通过对平整机轧制力控制系统优化改进,将传统的恒参数 PID 轧制力控制优化为针对不同工况的自适应调节参数 PID 轧制力控制,减小了平整机机架闭合过程中工作辊与带钢之间的冲击,避免了平整机工作辊辊面损伤,连退产品的横向辊印检测合格率由 86. 7% 提高到 99% ,基本消除了横向辊印缺陷,保证了带钢的表面质量。

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落料线矫直机辊印形成机理及改进方法

王占斌

冶金自动化. 2021, 45(5): 51-56.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 05. 008

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可视化

落料线是用来将冷轧钢卷开卷、落料、剪切加工的生产线,主要为汽车企业提供落料压力成形及板材剪切服务。生产时板料表面存在矫直机辊印缺陷,缺陷占比约 2% ,严重制约着落料线产品质量的提升。从矫直机辊印形成原理、现场生产实际进行分析,开展技术优化。通过修改矫直机的 SIMOTION 自动化程序,矫直机速度从 50 m / min 降低到 0. 6 m / min,矫直机蠕动功能增加,消除了矫直机急起急停现状,以及通过现场操作方法的优化改进,使板料表面矫直机辊印大幅减轻,板料表面矫直机辊印造成的不合格率降低到 0. 54% ,对类似产线有较大的借鉴意义。

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有色冶炼厂发电机组机炉协调优化控制

潘岩, 鄢锋, 曾祥吉, 杨静雅, 綦晓, 黄文渊

冶金自动化. 2021, 45(5): 57-65.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 05. 009

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可视化

在环保要求日渐严格的大工业时代背景下,提升有色金属火法冶炼自动控制水平从而改善其能源利用效率符合国家政策要求和企业自身利益,也是本研究的方法与最终目标。针对有色冶炼厂电力分厂机炉协调控制能力有限甚至缺乏协调控制设计的现状,提出以大型锅炉作为蒸汽补充来源并设计了协调优化控制策略,分别研究了采用传统 PID 解耦控制器方案、模糊控制器方案、模糊 PID 控制器方案和单神经元自适应控制器方案的特点。在此基础上进一步提出将模糊控制器与传统 PID 控制器并联,在被调量接近目标值时,根据经验降低控制作用以减小超调和调节时间即实现模糊柔化控制。仿真结果表明,所设计的协调优化控制策略及并行模糊优化控制器与常规方案相比,在控制精度与响应速度等方面更具优势,对现场实际生产具有一定的指导意义。

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高炉金属料全自动检测设备的集成与应用探索

夏碧峰, 崔全法, 魏建全, 费书梅, 王贵玉, 陈光

冶金自动化. 2021, 45(5): 66-72.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 05. 010

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高炉金属料是钢铁企业重要的生产物资。通过对首钢股份金属料质量检测现状及存在不足的分析,结合行业内金属料的检测业务流程,提出采用人工智能技术,将工业机器人、自动化控制系统、自动化取制样系统、自动化传输系统、自动化检测技术大量应用于冶金行业高炉用金属料质量检测中。以首钢股份高炉金属料全自动化检测设备的集成与应用为例来阐述从原料的取 - 制 - 送 - 分析全流程全自动化过程,这对冶金企业原燃料全自动化检测发展将是一场新的产业变革,值得更加深入的研究和推广应用。

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高炉煤气干法布袋除尘灰位检测探究与工程设计

荣进国, 杨畅

冶金自动化. 2021, 45(5): 73-78.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 05. 011

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高炉煤气干法布袋除尘灰位检测的设计是该系统仪控设计工作的一个要点。着重从工程设计角度,分析研究了现有工程中灰位检测方法存在的问题及部分认识上的误区,以及投产项目中干法布袋除尘系统中相关仪表信号历史趋势,提出了利用高、低灰位温度与筒体温度的梯度差异实现对煤气灰灰位检测,并融合灰罐压力信号作为除尘器自动输灰停止的判别信号,达到经济有效地检测干法除尘灰位的目的。为了达到该目的,文中给出了仪表选型、安装接口设计、PLC 程序设计等具体工程设计细节。工程试验表明,该方法原理简单、效果显著。

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基于应力波技术的在线状态监测系统在钢包回转台中的应用

李洪元, 肖裕君, 彭芳维

冶金自动化. 2021, 45(5): 79-85.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 05. 012

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钢包回转台是现代连铸工艺中比较常见的一种关键机械设备,具有低速、重载、偏载的工作特点,其传动机构尤其是回转支承的健康状态在线诊断分析一直是设备管理者的一个难题,使用传统的测振、测温等技术手段难以达到预期效果。介绍了一种应力波技术,其对转速不敏感,只对设备部件相对运动时产生的摩擦和冲击有反应,利用应力波技术能够实现对钢包回转台等低速重载设备的实时监测和在线诊断分析。通过使用对应力波信号高度敏感的传感器,实时采集设备运动产生的应力波信号,然后使用数值积分、样本统计等方法对应力波信号进行处理,以使设备管理者及时知晓设备的状态变化情况,达到预测性维护的目的。通过展开介绍钢包回转台的实际诊断分析案例,证明应力波技术可对钢包回转台传动系统做有效监测。

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中厚板表面缺陷检测关键技术的研究与应用

邓能辉, 吴创嘉, 杨朝霖, 吴昆鹏, 石杰

冶金自动化. 2021, 45(5): 86-92.
https://doi.org/10. 3969 / j. issn. 1000-7059. 2021. 05. 013

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中厚板材在轧制过程中存在表面缺陷种类多、背景复杂的问题。为了能够实时准确地检测中厚板表面缺陷,首先设计了基于遗传算法 - 加权大津法( weighted OTSU method based on genetic algorithm,GA-W- OTSU)来实现缺陷感兴趣区域( region of interest,ROI)的提取,通过对类间方差函数进行加权优化,并采用遗传算法寻找最优阈值,分割出缺陷候选区;然后基于 Inception-Resnet-v2 模型进行迁移学习,并通过样本扩增、加权损失等处理手段,提升模型的分类准确率及泛化能力。结果表明,该检测方法对中厚板表面常见缺陷的平均检出率大于 98% ,平均识别率大于 88% 。

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2021年, 第45卷, 第5期　刊出日期：2021-09-25

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