轧钢自动化基础+课件(上传同学)

5.3 基本控制回路和控制环节 第六章 电液控制技术
6.1 液压系统和电液控制系统介绍 6.2 电液比例控制系统 6.3 电液伺服控制系统 第七章 可编程序控制器 7.1 可编程序控制器的基本结构、工作原理和主要特点 7.2 可编程序控制器的内部等效继电器电路 7.3 可编程序控制器的编程和指令系统 7.4 西门子 PLC（TDC）的主要硬件介绍 7.5 可编程序控制器的应用 第八章 自动控制系统软件实现 8.1 编程系统 Step7 介绍 8.2 人机界面系统 WinCC 介绍 8.3 轧钢自动化软件系统 第九章 传动控制系统（备用） 9.1 变频器介绍 9.2 直流调速系统 9.3 交流调速系统
1． 2 轧钢基本背景知识介绍 1．2．1 引子之一：“生产之花”
自然之花：牡丹、玫瑰、康乃馨 人工之花：礼花 生产之花：钢花 1．2．2 引子之二：钢铁与生活_钢铁制品 军事：航母、军舰、火箭、战机、坦克、枪支 建筑：埃菲尔铁塔、鸟巢 民用：客机、火车、汽车、农具、厨房 1．2．3 引子之三：钢铁的真面目_钢铁产品
《考工记》中还记载有：“凡铸金之状，金与锡，黑浊之气竭，黄白次之；黄白之 气竭，青白次之；青白之气竭，青气次之，然后可铸也”，说明当时已掌握了根据火焰 的颜色，来判定青铜是否冶炼至精纯程度的知识，这是后世化学中火焰鉴别法的滥觞（先 河）。用以比喻工夫达到纯熟完美境界的成语“炉火纯青”，就是由此引伸出来的。
范。甘肃齐家文化和火烧沟文化遗址出现了大批铜、青铜器和金银饰品。此时已掌握铸 造中空器物的技术，如铜四羊权杖首。权杖首还使用了嵌铸技术,这些都反映了较高的 铸造水平。
商周青铜铸造 商周是中国青铜器的鼎盛时期，在技术上达到了当时世界的高峰。 出土大批商周铸造铜器包括生产工具（斧、锛、钻、刀、削、锯、锥等）、农具（锄、 铲）、武器（戈、矛、钺、镞等）以及大量的礼器和生活用器。
铸铁、铁艺 铸坯 线材 棒材 钢管 型钢：槽钢、H 型钢、Z 型钢、轨梁等 带钢：热轧、冷轧、彩凃 1．2．4“钢铁”定义 铁：是一种化学元素，它的化学符号是 Fe，它的原子序数是 26，是最常用的金
属。是地壳含量第二高的金属元素。约占地壳质量的 5.1%，居元素分布序列中 的第四位，仅次于氧、硅和铝。 西亚赫梯人是最早发现和掌握炼铁技术的。中国是较早发现和掌握炼铁技术
的国家之一。1973 年在中国河北省出土了一件商代铁刃青铜钺，表明中国 劳动人民早在 3300 多年以前就认识了铁，熟悉了铁的锻造性能，识别了铁 与青铜在性质上的差别，把铁铸在铜兵器的刃部，加强铜的坚韧性。 在自然界，游离态的铁只能从陨石中找到，分布在地壳中的铁都以化合物 的状态存在。 钢是对含碳量质量百分比介于 0.02%至 2.04%之间的铁合金的统称。中华人民 共和国国家标准 GB/T 13304－91《钢分类》描述：“以铁为主要元素、含 碳量一般在 2%以下，并含有其他元素的材料。” 钢的化学成分可以有很大变化，只含碳元素的钢称为碳素钢（碳钢）或普通 钢。 类对钢的应用和研究历史相当悠久，但是直到 19 世纪贝氏炼钢法发明之前， 钢的制取都是一项高成本低效率的工作。 1．2．5 冶金史简介 世界冶金史： 在新石器时代后期人类开始使用金属，经历了铜─青铜（包括铜砷、铜锡、铜铅和 铜锌合金，见铜合金─铁（包括块炼铁、生铁、熟铁或钢）几个时代。世界各地进入铜 器、铁器时代的时间各不相同，技术发展的道路也各有特色。冶金技术和金属的使用同 人类的文明紧密联系在一起。
了解网络技术、自动化和计算机技术的最新进展。 此外，还要侧重培养学生对轧钢自动控制系统应用中的实际工程背景的理解，结
合实际应用和典型案例进行分析，学会利用最新的自动控制系统硬件和软件，掌 握解决问题的常用方法，最终达到拥有运用所学基本知识分析及解决一些较简单 实际问题的能力。 4． 课程的内容安排 第一章 绪论 1.1 课程的性质、目的、任务和内容安排 1.2 轧钢基本背景知识介绍 1.3 轧钢自动化的发展 第二章 轧钢基础知识 2.1 冶金生产基本工艺流程 2.2 轧钢生产线基本工艺流程 2.3 轧钢生产线设备组成 2.4 轧钢生产基本原理 第三章 热连轧生产线自动控制系统 3.1 热连轧生产线区域划分和功能概述 3.2 自动控制系统构建 3.2.1 基本思想 3.2.2 网络结构及系统特点 3.3 L2 过程自动化系统 3.4 L1 基础自动化系统 3.5 L0 传动控制级 第四章 热连轧生产线自动化典型控制功能 4.1 过程自动化典型控制功能 4.2 基础自动化典型控制功能 4.3 传动控制典型控制功能 第五章 自动控制基本原理和控制回路 5.1 自动控制基本原理 5.2 轧线主要仪表和低压原器件
青铜主要指铜锡合金，铜中加入锡可以改善性能。青铜的熔点比铜低，铸造性能好， 逐渐成为古代铜器的主要品种。最早的锡青铜出现于两河流域,约当公元前 3000～前 2500 年。
中国的早期冶金 中国甘肃东乡马家窑文化的青铜刀（含锡 6～10％）,是迄今发 现的中国最早的青铜器物，约当公元前三千纪初期，与乌尔青铜同时。
铜器时代──铜石并用时代 人类在新石器时代晚期开始利用天然金属。此后逐渐以矿石为原料冶铸铜器。此时 以使用石器为主，也使用少量小件铜器，被称为铜器时代或铜石并用时代。 早期对天然金属（铜、金、陨铁）的使用 在现在伊朗西部艾利库什（Ali Kosh） 地区发现公元前七、八千纪用天然铜片卷成的铜珠。在伊朗中部纳马克湖南部泰佩锡亚 勒克（Tepe Sialk）发现了公元前五千纪的铜针。在克尔曼（Kerman）之南的叶海亚 （Yahya）地区发现了公元前五千纪后期天然铜制成的铜器。 陨铁不如天然铜、金容易识别，使用较晚。目前最早的陨铁器是公元前四千纪的铁 珠和匕首（含镍 7.5～10.9％），出土于尼罗河流域的格泽（Gerzeh）和幼发拉底河流 域乌尔（Ur）地方。 中国的最早陨铁文物是商代中期（约公元前 13 世纪中叶）的藁城铁刃铜钺（yue）。
第一讲： 自我介绍 姓名：张大志，联系方式 13683088070，机电 816
1．1 课程的性质、任务、目的 1． 课程的性质和目的
公共选修课 同学们知识背景有差别； 同学们专业、年级有差别；
交叉学科 轧钢/自动化，轧钢&自动化； 轧钢自动化基础（自动化在轧钢中的应用）；
中国冶金史上的一个最突出的特点，是铸造技术占有重要的地位，以至于铸造既作 为成形工艺而存在，又成为冶炼工序中的一个组成部分，达到了“冶”与“铸”密不可 分的地步。
河南偃师二里头出土了近 30 件商代早期(公元前 16 世纪)的锡青铜器(图 1)。河南 郑州出土的商代中期两只方鼎（图 2），分别重 64.2 公斤和 82.3 公斤，高约 1 米，后 者含铅 17％、锡 3.5％。 河南安阳出土的商代晚期的司母戊鼎 875 公斤（见彩图）， 是世界上已出土的最大古青铜器。
其他金属的使用 在公元前三千年以前，铅、银、金极为少见，但在公元前三千纪 的早期青铜时代，在广大地区，从希腊到中国各类文化中，它们已在窖藏或墓葬中常常
出现。在两河流域出现了含铜 27.5％的银合金匕首，当时已从铅中用灰吹法提银。
第二讲：
铁器时代 铁的发现和应用 人类使用铁至少有五千多年历史，但进入铁器时代则是在公元前 第一千纪初。表是截至 1980 年为止发现的关于近东和东地中海地区的早期铁器件数和 情况的报道。
最早冶金 天然金属的资源有限，要获得更多的金属，只能依靠冶炼矿石制取金属。 人类在寻找石器过程中认识了矿石，并在烧陶生产中创造了冶金技术。
矿石炼铜是人类文化发展的重要里程碑。最先使用的是氧化铜矿（如孔雀石），将 氧化矿石与木炭混合加热还原得到金属铜。已知最早的人工冶炼的铜器出土于伊朗叶海 亚（Yahya)地区（约当公元前 3800 年前）。与此同时，在埃及和美索不达米亚使用含 镍或含砷铜器。中东的炼铜技术在公元前三千纪向欧洲和印度传播，保持了含镍和用砷 的特点。
开课出发点 学校性质； 基础知识普及；
2． 任务 轧钢基础理论知识； 自动化基础理论知识； 自动化理论知识在轧钢生产中具体且简单的应用（结合实际现场应用案例）； 授课力求知识基础、内容充实、讲解简洁、系统完整，不深究理论、模型和公式 等。
3． 目的 了解冶金生产发展历史、自动化发展历史、轧制自动化的发展过程； 冶金生产基本设备和工艺流程； 轧钢设备基本组成、基本工艺流程； 掌握轧钢过程基本原理； 掌握轧钢自动控制系统的一般知识和整体系统构成 熟悉常用低压电器、PLC 等的工作原理、特性和基本应用方法； 熟悉自动控制系统基本原理和控制系统基本环节； 熟悉液压系统基本组成、控制和应用； 了解变频器基本原理和传动控制系统的应用；
合金的认识 《考工记》记载了铸造各类青铜器所用合金成分，即“六齐”，这是 世界上已知的最早的关于合金成分规律和配比的经验性科学总结的记载。
《吕氏春秋·别类篇》（公元前 240 年左右）记载：“金（即铜）柔锡柔,合两柔 则刚”，这是世界上较早的有关合金强化的叙述。
《荀子》（公元前 313～前 238 年）中指出铸造青铜时“刑范正，金锡美，工冶巧， 火齐得”，即要求铸范精确,原料纯洁,工艺细致，温度、成分适当，也是较早的有关铸 造工艺的记载。
青铜时代 中国商代以前的青铜器 在商代之前和商代初期， 黄河流域已经出现了一些铜器，
包括红铜、锡青铜和铅青铜。山东胶县出土了龙山文化的极为原始的黄铜锥；河南登封 出土公元前三千纪末期的青铜片。河南偃师二里头文化三期（公元前 17 世纪）已能铸 造锥、锛、铃和铜爵等较复杂的青铜器物。夏家店下层文化也出土了红铜、青铜器和石
除实物外,苏美尔语铁字“AN·BAR”已见于公元前 20～前 19 世纪的文献。但由上 表可见，已经发现的属于公元前 13 世纪以前的铁器不多，确定为人工冶炼的则更小。
从公元前 12 世纪起,铁器在地中海东岸地区日益增多,最早发源地可能在现今土耳 其地区，开始作为珍品，如剑柄，以后制成铜柄铁剑。
到公元前 10 世纪，铁工具已经比青铜工具更为普遍。 公元前 8～前 7 世纪北非、欧洲相继进入铁器时代。当时使用的炼铁炉主要是地炉 和竖炉。地炉直径约 40 厘米，深 20 厘米，冶炼海绵铁。冶炼后取出全部炉料，经过锤 打分离炼渣，或者先行破碎，分选后烧结锻造成锭，这种方法称为块炼铁法。 中国冶铁 中国冶炼块铁的起始年代虽然迟至公元前 6 世纪，约比西方晚 900 年，然而冶炼铸 铁的技术却比欧洲早 2000 年。在 1981 年经中国学者关洪野等人对 513 件出土的汉魏时 期铁器研究后表明，中国早在两千多年前的汉代（前 200 后 200）就已经发明了球墨铸 铁，远远早于发达的欧洲国家。中国学者所做的结论已经得到了国际学术界的承认。 中国铸铁的发明和发展 春秋末叶起生铁在中国得到了日益广泛的应用。此后利用生 铁经退火制造韧性铸铁和以生铁为原料制钢技术的发明，标志着生产力的重大进步。 中国铸铁的发明出现在公元前 5 世纪，而欧洲则迟至公元后的 15 世纪。由于铸铁 的性能远高于块铁，所以真正的铁器时代是从铸铁诞生后开始的。社会发展的历史表明， 铸铁的出现是社会生产力提高和社会进步的主要标志。中国从块铁到铸铁发明的过渡只
铸造技术 中国商周青铜器Βιβλιοθήκη Baidu都用经过焙烧的泥范铸造，晚期则和世界其他国家一 样使用少量铜范。殷墟妇好墓出土了精美青铜器四百四十多件，有些器物形状尺寸基本 相同，可能已用一套模制作几套范，这批铜器中还有结构复杂的铸件，如汽柱甑（zèng） 形器(青铜汽锅)。
湖北随县曾侯乙墓 (约公元前 430 年)出土青铜器四千余件，总重达十吨，其中错 金铭文的编钟多达 64 枚，每钟两音。可以看到当时中国已经非常熟练地掌握了综合利 用浑铸、分铸、失蜡法、锡焊、铜焊的铸造技术，已处于世界领先的地位。
矿石和熔剂 冶铜的一个重要发展是硫化铜矿的使用，在阿尔卑斯山区，至迟在公 元前 1200 年已经使用硫化铜矿，并生产了重达 40 公斤的铜锭。
在中国，古代使用的铜矿石主要是氧化铜。湖北大冶铜绿山矿冶遗址采用了木结构 支护和排水提升设备。矿石在矿区用竖炉冶炼，附近遗留有流动性很好、铜渣分离良好 的玻璃质炉渣约 40 万吨，渣中含铜平均 0.7％。根据炉渣成分和炉旁的赤铁矿推测， 冶炼时使用了熔剂，以调整炉渣成分，提高渣的流动性。