参观实习报告(鞍山钢铁公司)

3. 加料系统
图 4.2
对于加料系统则相对简单，其设备主要包括振动给料器，扇形阀，氮封阀等。
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振动给料器是用来使给料充分散开使其分布均匀使物料在冶炼过程中充分作用。 扇形阀则用来控制物料流量大小的。在物料中，由于加入了煤气，为了防止煤气 泄露危害周围人员，加入了氮封阀，在重点处，还有煤气检测报警装置。当给定 一个物料数值后，控制器产生一个控制信号，使阀门与扇形阀动作控制物料流量。
我想，通过这次实习，重要的是了解在工业生产中自动控制系统是具体怎 么应用的，工程设计人员在设计各种控制系统的思路是什么，思想是什么，我 想，这才是最重要的，也是我们在实习重要学习的。
2． 实习目的
1． 通过实习了解冶炼，轧制等生产的工业流程； 2． 了解在生产过程中应用到的自动控制系统； 3． 与所学习理论相结合，了解各控制系统的作用，调节过程，设计思
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1． 前言
钢铁工业是一个国家工业的重要组成部分，有人说过，从一个国家的钢铁 工业生产过程的先进程度就可以反映出整个国家的工业化程度，从钢铁工业生 产的自动化程度，可以反映出这个国家的自动化水平。这是因为，钢铁生产是 一个技术高度集中的行业，其应用到的自动化技术与思想是当今先进的控制技 术与思想。在这次宝贵的参观实习中，我时时深刻感受到自动化技术在工业生 产中的重要作用与巨大威力，同时，也感到了自己在平时学习的欠缺不足，这 要求我们更努力的去充实自己。
经过精炼的钢经过连铸成为钢坯，接下来就是热轧了。 热轧是在高于合金再结晶温度的温度中使其软化后用轧辊把材料压成薄片 或钢坯的横截面，使材料形变，但材料物理性质并无变化。 热轧板材生产线如下：
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加热区 粗轧区 精轧区
卷曲区
下面分区进行介绍：
图 4.6
1. 加热区
待轧制的板材由于运输等其他原因，使其温度发生变化，温度的变化会使钢
给料
振
动
给
料
氮
器
封Biblioteka Baidu
阀 扇
形
阀
4. 余热回收系统
图 4.3
在转炉冶炼过程中，会产生大量热量与高温咽气，若不对其进行处理回收，
会白白浪费，余热回收系统的建立，便可以对这些高温气体进行回收利用了。
在冶炼中，要对炉体时时冷却，防止炉体过热损坏设备，这样就会产生大量高
温蒸汽这些蒸汽也可以进行回收利用。不论是炉体冷却还是咽气冷却，都要用
轧辊前宽度测量器
PLC
轧辊
轧辊后宽度测量器
宽度
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图 4.9 另外，要说明的是轧辊电机选择的是交流电机，采用变频器控制其转速。
3. 精轧区 经过粗轧后的钢板便可以进入精轧区了。 粗轧后的钢板首先要经过一个轧机对钢板进行轧制，为精轧做准备在粗轧 时，也会在钢板表面上形成一层杂质还要经过除鳞机进行处理。 精轧机由数个轧辊组成，他们共同完成对钢板的最后轧制。故精轧机要求的 的轧制精度更高，其所包含的控制系统也是最多的。精轧后的钢板要满足一定性 能，包括长度，宽度，厚度与板型。在精轧系统中，有几个控制系统：AGC 自 动厚度控制，ASC 自动板型控制，FDT 冷却温度控制。 1. AGC 自动控制系统 AGC 自动控制系统有基本的反馈 AGC，原理同前面的反馈 AWC，通过轧 辊采集轧制力送入 PLC 带入弹跳方程产生控制信号作用轧辊，控制轧制厚度， 其作用同前。
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界面显示
工控机
PLC
执行机构
图 4.1 在执行机构的选择上，采用了直流系统，相比交流系统，直流系统更加稳 定，便于控制，但造价过高。由于采用了直流装置，就需要一套变流装置。实 际采用的是 400V 交流电的整流装置，把交流电转换成为直流电供电极使用。 下面就对转炉系统中主要控制系统进行简述。 1. 转炉旋转控制系统 转炉旋转系统主要是对电极的控制，要求驱动的几台电极同步运转。同时 要对旋转速度进行控制。可利用测速传感器引入反馈，精确控制转速。 2. 转炉氧枪控制系统 氧枪是向炉内喷送氧气的一种装置，其位置变化包括有氧枪的升降，平移。 由氧枪的移动来控制向炉内喷洒氧气位置，用调节阀控制氧气流量从而来控制 冶炼过程。氧枪升降靠执行电极控制，此外，还要有相应的检测氧枪高度的检 测装置，形成一个反馈，达到精确控制氧枪位置的目的。氧气流量由调节阀来 控制，在冶炼过程中，氧气量是很重要的一个参数，为了达到精确控制氧气的 目的，可能还有相应的氧气流量检测环节精确控制氧量。
到冷却水，工业上对冷却水的选取要求是十分严格的，其处理方法在后面有简
述。
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5. 煤气净化与煤气回收系统
图 4.4
随着国家环保力度的加大，冶炼产生的大量烟气则必须通过有效的处理与
回收才可排放，烟气回收系统不仅能对烟气进行有效处理，还能对其中的煤气
进行回收利用。冶炼过程中产生的烟气中包含粉尘、废气、与煤气。
板材生产大体上可以分为两部分，一部分为冶炼过程，一部分为轧制过程。 冶炼是炼钢的过程，冶炼过程主要由转炉部分完成，其具体过程是：高炉
冶炼后的铁水运送到脱硫工艺，用来去除铁水中的硫元素，防止硫元素对钢板 性能的影响。脱硫后，再转入转炉生产，在转炉中进行提炼，后，送入精练环 节，再进行连铸连轧了。
-冶炼过程中，转炉工艺是很重要的环节，围绕转炉组成的一系列自动控制 系统成为冶炼过程中所有控制系统的核心。转炉炉体可转动，用于吹炼钢或吹 炼锍的冶金炉。转炉炉体用钢板制成，呈圆筒形，内衬耐火材料，吹炼时靠化 学反应热加热，不需外加热源，是最重要的炼钢设备，也可用于铜、镍冶炼。 靠转炉内液态生铁的物理热和生铁内各组分（如碳、锰、硅、磷等）与送入炉 内的氧进行化学反应所产生的热量，使金属达到出钢要求的成分和温度。炉料 主要为铁水和造渣料（如石灰、石英、萤石等），为调整温度，可加入废钢及少 量的冷生铁块和矿石等。
2. 粗轧区 在粗轧区要求将上工艺的 230mm 左右厚的钢板轧制为 20～30mm 厚的钢板， 如果采用一次轧制成型，不但对轧机有很高的要求，同时轧制精度难以保证，工 艺上采用了往复轧制 3 次的做法。在每次轧制过程中通过调整不同轧制宽度，不 但可以让轧机施加合理的轧制力，也是轧制精度得到很好的控制。粗轧机有两套 轧机，一套是水平轧机，用于控制板材厚度；另一套为立辊轧机，用于控制宽度。 在粗轧中，对出口宽度要求较高，在工艺中采用了控制轧制宽度的系统——AWC 自动宽度控制系统。 AWC 自动宽度控制又分为反馈 AWC 控制与前馈的 AWC 控制。 在轧制过程中，由于受到冷却的影响，钢板温度无法始终保持恒定，是一个 变量，钢板的温度与其硬度关系是反比的，即钢板温度越低，钢板硬度越大。对 于轧机就要求有更大的轧制力来轧制。在反馈 AWC 中，设计人员在轧辊处设置了 一个轧制里检测装置，将检测信号送入 PLC 中，在带入弹跳方程处理后，产生一 个控制信号作用在轧辊上，达到时时依据钢板硬度调整轧制力，从而保证轧制质 量。
想，对自己有所启发帮助。
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3．实习单位、部门和实习时间
实习地点定在辽宁省鞍山市鞍山钢铁集团公司。
鞍钢简介：鞍山钢铁集团公司是大型钢铁联合企业。前身是 1916 年动工兴
建的南满铁道株式会社。日本投降后，大部分设备被苏联拆迁。1948 年后成立
鞍山钢铁公司。其下属 8 个二级公司、16 个厂矿（包括采矿、选矿、烧结、炼
PLC 给定
轧辊 3 轧辊 4
厚度
滞后检测仪
图 4.12 再用压尾 AGC 最后控制带钢厚度。 ASC 自动板型控制系统主要由窜辊与弯辊组成，弯辊是一个线性可变的轧 辊通过一定检测环节送入 PLC 控制窜辊与弯辊来得到所需板型。精轧出口对钢 板温度有严格要求温度高低对钢板硬度，韧性，质量性能有重要影响，此外，也 对后面的卷曲有影响。在精轧中，轧机间配置了冷却装置，用于控制出口温度。 对于温度控制，是一个大滞后环节，故在设计中，一定要考虑滞后环节的影响。 温度的控制用的是 FDT 系统，在出口设置温度检测环节，将信号引入 PLC 中，利用 PD 控制产生控制信号。冷却采用喷洒冷却水冷却，通过控制冷却水的 控制阀来达到控制冷却水量大小，控制冷却效果。精轧后，钢板厚度达到了 1.8cm， 长度大大增加，只能用卷曲来达到存放的目的，就要求钢板有良好的韧性，冷却
在转炉中存在着一些主要环节：转炉氧枪系统、转炉旋转控制系统、散料 下料系统、铁合金下料系统、余热锅炉系统与煤气回收系统。在控制器选择上， 都选用了西门子公司生产的逻辑可编程控制器，为了便于操作监控，采用了人 机画面，人机画面的制作利用了 wincc 软件，利用这种监视控制界面，操作人 员可以方便的修改参数，即时对生产过程进行监视。
出加热炉后，可以看到钢板上有一层由铁屑杂质组成的一层物质，若把他们 连同钢板带入轧机进行轧制，会大大影响轧制效果与板材质量，在工程上，采用 了用高压水流冲刷掉这层物质，除鳞机就是完成这个任务的。
经过除鳞机处理后的钢板经过一个粗轧机，进行简单轧制，以规范其厚度， 为粗轧做准备，此时，钢板厚度约为 2390mm 长 20～30m。
相当于国家同期对鞍钢投资的 15.4 倍，并向全国冶金行业输送技术人才 5 万
余人。正因为这些巨大贡献，鞍钢被誉为祖国的钢城。
实习时间为 2008 年 7 月 22 到 2008 年 8 月 1 日。
实习参观计划：
7 月 24 日
热轧带钢厂
7 月 25 日
第一发电厂
7 月 28 日
大型厂重轨生产车间
图 4.5 其工作原理大体如下：通过风机产生很大的风压，使经过余热回收后的气体 进入除尘器，除尘有多种方式，像静电除尘。废气与煤气通过除尘器在风机带动 下，进入下一环节。在系统中设置了煤气浓度分析器，他可以分析废气中煤气含 量浓度，并将采集的数据送入 PLC 中，与规定浓度进行对比，若达不到规定浓 度，则不进行回收，在点燃处做点燃处理。若达到规定浓度，打开调节阀，废气 经过处理装置与水封逆止阀时，由于煤气不溶与水，分离出煤气，经过 V 行水 封阀，送入煤气包。
给定
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PLC 弹跳 方程
立辊
轧制力检测
宽度
图 4.7 反馈 AWC 在轧制中，也同时存在着一些干扰，如电极可能会受电网波动的影响，会对 轧制效果产生影响，设计人员又加入了前馈控制的 AWC，实现更好的控制效果。
图 4.8 是在轧辊两侧设置两个宽度检测装置，将这两个信号同时送入 PLC 中，带 入算法，得到的控制信号作用在轧辊上，通过这样的设置，矫正产生的误差。其 框图如下：
7 月 30 日
化工总厂
7 月 31 日
炼铁总厂
8月1日
无缝钢管厂
表 3.1
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4．实习参观内容
在鞍钢的参观实习中，我们参观了以下车间（分厂）：热轧板材厂，自备电 场的锅炉车间，大型厂的重轨生产车间，化工厂，冶炼厂，无缝钢管厂。下面 对这几个车间的生产工艺流程与用到的自控系统作简单的介绍。
4.1 热轧板材生产线
总产值 49 亿元。所产钢材有 600 多种，规格达 2 万多个，供应冶金、煤炭、电
力等全国 30 多个行业，并向港澳地区、日本、东南亚和世界其他地区出口。建
国以来，鞍钢为国家的经济建设做出了巨大贡献。1949 年至 2004 年，鞍钢共
生产钢 3.21 亿吨、生铁 3.16 亿吨、钢材 2.22 亿吨。上缴利税 835 亿元，
铁、炼钢、开坯、轧材主体生产以及化工、耐火、机修、动力、运输、修建、
综合利用等辅助生产部门)、10 余所科研设计部门、9 所大中专院校、13 座综合
医院。公司拥有设备总重量 93 万吨，固定资产原值 101 亿元，具有年产铁矿石
2500 万吨、生铁 770 万吨 、钢 800 万吨，钢材 560 万吨的综合生产能力，工业
板的硬度发生变化，也影响着钢板的性能指标，由于采用 3 个加热炉连续加热，
故对每个加热炉都有具体加热要求，从而使出口温度达到要求。炉子上为燃料进
口，有阀门控制燃料的流量，燃料流量的大小反映了加热温度。下部为轨道，用
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于运送钢板。在轨道上，安装有定位系统，确定当前钢板位置，同时还有测速装 置，用来跟踪定位钢板。出加热炉的钢板要满足一定温度要求。
给定
宽度
PLC
立辊
轧制力检测
图 4.10 在但精轧中，钢板过精轧机的时间长，其温度是变化的，硬度也是变化的， 这样可能会在钢板上轧出凹凸。为了克服这种问题，进入了监控 AGC 系统。
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图 4.11 通过增加一个滞后监测仪，时时监测钢板厚度，将信号引入 PLC 中做 PI 控 制，控制信号作用在后面的轧辊上，来保证后面轧辊轧制厚度相同，，其系统框 图如下：