1580热轧生产线的粗轧过程控制系统
热轧产线智能制造技术应用研究———宝钢1580热轧示范产线
第３１卷第２期中国机械工程V o l ．３１㊀N o ．２２０２０年１月C H I N A M E C HA N I C A LE N G I N E E R I N Gp p．２４６Ｇ２５１热轧产线智能制造技术应用研究宝钢１５８０热轧示范产线张健民１㊀单旭沂２１．宝山钢铁股份有限公司研究院,上海,２０１９００２．宝山钢铁股份有限公司热轧厂,上海,２０１９００摘要:智能制造是未来钢铁行业战略发展方向,各钢铁制造企业㊁装备与控制供应商都在积极探索实施方案.以国内钢铁行业首条智能制造示范产线 １５８０热轧智能产线的建设为例,总结了传统热轧产线智能化改造过程中智能制造技术的应用情况.构建了包括智能化模型㊁智能物流㊁设备状态诊断和预测性维护㊁工艺过程在线检测㊁绿色产线等八大模块的热轧智能车间的系统框架;介绍了热轧智能产线关键技术;展望了未来热轧领域智能制造的发展方向.关键词:宝钢;热轧;智能制造;智能产线;板形控制中图分类号:T G ３３４．９D O I :１０．３９６９/j ．i s s n ．１００４ １３２X．２０２０．０２．０１０开放科学(资源服务)标识码(O S I D ):A p p l i c a t i o n o f I n t e l l i g e n tM a n u f a c t u r i n g T e c h n o l o g y i nH o t R o l l i n g Pr o d u c t i o nL i n e B a o s t e e l １５８０H o tR o l l i n g De m o n s t r a t i o nP r o d u c t i o nL i n e Z H A N GJ i a n m i n １㊀S H A N X u y i ２１．R e s e a r c h I n s t i t u t e ,B a o s h a n I r o n &S t e e l C o ．,L t d ．,S h a n g h a i ,２０１９００２．H o tR o l l i n g P l a n t ,B a o s h a n I r o n &S t e e l C o ．,L t d ．,S h a n gh a i ,２０１９００A b s t r a c t :I n t e l l i g e n tm a n u f a c t u r i n gi s t h e s t r a t e g i c d e v e l o p m e n t d i r e c t i o no f s t e e l i n d u s t r y i n t h e f u t u r e ,s o s t e e lm a n u f a c t u r i n g e n t e r p r i s e s ,e q u i p m e n t a n d c o n t r o l s u p p l i e r s a r e a c t i v e l y e x p l o r i n g th e i m p l e m e n t a t i o n p l a n s ．T a k i n g t h ec o n s t r u c t i o no f t h ef i r s t i n t e l l i g e n t m a n u f a c t u r i n g de m o n s t r a t i o n p r o d u c t i o n l i n e i nd o m e s t i c s t e e l i n d u s t r y ,t h e１５８０h o t r o l l i n g i n t e l l i ge n t p r o d u c t i o n l i n ea sac a s e ,t h e a p p l i c a t i o nof i n t e l l ig e n tm a n u f a c t u r i n g t e ch n o l o g yi n t h e i n t e l l i g e n t u p g r a d e p r o c e s s o f t r a d i t i o n a l h o t r o l l i n gp r o d u c t i o nl i n e s w a ss u mm a r i z e d ．T h es y s t e m f r a m e w o r ko ft h eh o tr o l l i n g i n t e l l i ge n t w o r k s h o p i n c l u d i n g i n t e l l i g e n tm o d e l ,i n t e l l i g e n t l o g i s t i c s ,e q u i p m e n t c o n d i t i o nd i a gn o s i s a n d p r e d i c Ｇt i v em a i n t e n a n c e ,c o m p r e h e n s i v eo n l i n e i n s p e c t i o no f p r o c e s s e n g i n e e r i n g,a n d g r e e n p r o d u c t i o n l i n e w a s e s t a b l i s h e d ．K e y t e c h n o l o g i e so f t h eh o t r o l l i n g i n t e l l i ge n t p r o d u c t i o nl i n ew e r e i n t r o d u c e d ,a n d t h ef u t u r e d e v e l o p m e n t d i r e c t i o no f i n t e l l ig e n tm a n u f a c t u r i n g o fh o t r o l li n g wa s f o r e c a s t e d ．K e y wo r d s :B a o s t e e l ;h o tr o l l i n g ;i n t e l l i g e n t m a n u f a c t u r i n g ;i n t e l l i g e n t p r o d u c t i o nl i n e ;s h a r p c o n t r o l收稿日期:２０１９１０３００㊀引言目前国内钢铁行业面临劳动力成本不断上升㊁用户需求个性化㊁材料质量要求日益严苛㊁产品竞争激烈㊁装备同质化程度高㊁供应链整体协同性差等一系列竞争压力,而智能制造技术利用计算机技术㊁通信技术㊁网络技术㊁自动控制技术等先进技术,可实现制造环节的横向㊁纵向㊁端到端三个维度的集成,形成高度协同的生产制造系统,可实现各种资源的最高效利用,因此,智能制造技术成为解决钢铁企业上述痛点问题的有效手段[１Ｇ２].美国大河钢厂建成最新的短流程生产线,该厂目前人均产钢量达到３７２０t /年,二期完工投产后人均产钢量将进一步达到５０００t/年,远高于长流程钢厂的人均产钢量.大河钢厂作为钢铁行业最新的样板工厂,除了短流程特色之外,智能制造技术起到关键作用.此外,韩国现代钢铁㊁日本J F E 钢铁㊁德国蒂森克虏伯(T h y s s e n K r u p p)等钢铁公司,西门子㊁西马克㊁T M E I C 等冶金电气公司纷纷推出自己的钢铁智能制造规划和技术措施.综合分析这些公司的智能制造技术,其目标是高效率㊁高质量,关键技术包括智能传感㊁A I 技术㊁大数据技术等.对国内钢铁行业而言,智能制造已成为推动行业转型升级的重要抓手, 钢铁行业智能化改造空间巨大,是最有可能通过智能制造实现转型的一个传统行业 [３].２０１５年至今,工业与信息化部已经陆续公布了４批智能制造试点示范项目,钢铁行业累计有９个项目进入示范名单,产线包６４２括冷轧㊁热轧㊁厚板㊁钢管等多个工序,其中,宝山钢铁股份有限公司(简称 宝钢 )１５８０热轧产线是业内最早的示范项目,目前已全部实现项目设定目标.本文主要回顾１５８０热轧智能产线研发历程,总结已取得的成果,并展望未来热轧领域智能制造发展方向.１㊀宝钢热轧智能产线及智能车间系统架构传统钢铁企业一般包括炼铁㊁炼钢连铸㊁热轧㊁冷轧四大工序,热轧处于钢铁制造流程的中间位置,未来企业内各个生产单元的信息横向集成,以热轧为基点可以实施前后拓展.热轧生产过程中连续生产㊁离散生产过程并存:热轧加热炉区域的板坯加热过程是连续生产过程,一个加热段内有多块板坯同时加热;在轧线上轧件是一块块轧制的,具有一定的离散生产特征.热轧生产过程从高温到低温,生产环境恶劣,该工序智能制造相关技术的应用对于前后工序都有一定的借鉴意义.钢铁制造企业智能制造的核心在于实现产品设计的个性化㊁产销服务的网络化㊁制造过程的智能化及过程控制的精准化[４].宝武集团以 四个一律 为目标在企业内大力推进智能制造技术,即操作室一律集中离开现场(实现了本质化的安全),设备运维监测一律远程,危险㊁重复㊁简单的操作岗位一律用机器人取代人工,服务环节一律上线,由此打造一种极致高效安全的智慧钢厂,实现人工智能对人的替代,进而推动公司的流程再造㊁管理变革.１．１㊀１５８０热轧工艺流程及设备配置１５８０热轧生产线采用常规半连续式热轧带钢轧机,轧机的宽度为１５８０m m.生产线主要设备配置见图１.主要设备包括:三座步进梁式加热炉㊁粗轧入口除鳞箱㊁定宽大侧压机㊁E１/R１粗轧机㊁E２/R２粗轧机㊁E H边部加热炉器㊁飞剪㊁精轧入口除鳞箱㊁精轧小立辊㊁七机架精轧机㊁层流冷却及两台地下卷取机.卷取结束后进行打捆㊁喷印及称重.R１为两辊可逆轧机㊁R２为四辊可逆轧机.精轧机F２~F４采用P C交叉轧机,工作辊采用负弯辊;F５~F７轧机平辊可窜动,工作辊采用负弯辊.图１㊀１５８０热轧设备配置F i g．１㊀C o n f i g u r a t i o n１５８０h o t r o l l i n g e q u i p m e n t １．２㊀１５８０热轧智能车间系统架构１５８０热轧智能车间的建设目标是:应用先进的智能制造技术,改造传统热轧产线,提高产品质量与劳动效率㊁降低生产成本,打造钢铁行业智能样板车间.１５８０热轧智能车间设定技术指标及项目实际验收时的技术指标见表１.表１㊀１５８０热轧智能车间项目主要技术指标T a b．１㊀M a i n t e c h n i c a l i n d e x e s o f１５８０h o t r o l l i n gi n t e l l i g e n tw o r k s h o pp r o j e c t％设定参数设定指标实际验收指标工序能耗降低５５．１２质量成本下降２０２６．１６劳动效率提升１０１２．５自动化轧钢率提升６９．０１㊀㊀对于１５８０智能车间建设,宝钢定位于自主集成与关键技术自主开发,部分技术通过与国内外设备供应厂商㊁电气系统供应商㊁IT企业开展合作完成.根据智能车间建设目标,并结合１５８０热轧产线的产品结构㊁设备能力以及今后的发展方向,确定１５８０智能车间系统框架(图２),该系统包括智能模型与控制㊁智能物流㊁设备状态诊断和预测性维护㊁工艺过程在线检测㊁绿色产线㊁可视化虚拟工厂㊁智能排程㊁质量一贯管控八大模块.图２㊀１５８０热轧智能产线F i g．２㊀１５８０h o t r o l l i n g i n t e l l i g e n t p r o d u c t i o n l i n e(１)智能物流模块.采用激光成像㊁无线通信㊁电子防摇㊁微波测距等技术,实现１５８０热轧板坯库智能库管与行车无人化控制,使得车间成为国内首家热轧板坯库物流无人化车间.２０１７年５月２２日实行行车２４h无人全自动运行,同年６月１８日项目进入功能考核期,７月２１日完成功能考核.目前,自动上料节奏小于１５２s,满足３座加热炉的作业要求.行车全自动化比例达到７４２热轧产线智能制造技术应用研究 宝钢１５８０热轧示范产线 张健民㊀单旭沂９８．５％,劳动效率大幅度提升.(２)设备状态诊断和预测性维护模块.以大数据分析和人工智能为技术支撑,着力推进设备运行维护智能化㊁关键业务领域管理智慧化㊁设备全生命周期数字化,在状态精准掌控的基础上实施流程再造,探索建立预知状态维修体系,以技术推动设备管理创新和转型发展.增加电气设备(如马达)及供电回路中的电流㊁温度等参数的检测装置,主轴㊁齿轮㊁减速机等关键机械设备的温度㊁扭矩等参数的检测设备.利用设备运行过程中积累的大数据,开发了除鳞泵㊁风机㊁减速箱等关键设备的综合诊断模型,实现自动报警和初步诊断,漏报率为零,准确率在８０％以上.(３)工艺过程在线检测模块.虽然在１５８０热轧产线上安装了测量温度㊁厚度㊁宽度㊁板形㊁轧制力等参数的众多检测装置,但为了提高生产线的在线感知能力,仍需要进一步提升工艺过程在线检测能力.为此采用图像处理及A I技术,开发了板坯号自动识别装置㊁镰刀弯检测装置㊁粗轧翘扣头检测装置㊁精轧跑偏检测装置以及夹送辊表面检测装置.(４)智能模型与控制模块.通过对板坯加热㊁粗轧宽度控制㊁精轧厚度与板形控制㊁层流冷却卷取温度控制模型进行全方位的优化,提高了模型控制精度.优化了加热炉控制系统,取向硅钢ʃ２０ħ加热合格率提高４０％;开发了全新粗轧模型控制系统,操作工干预减少５０％,精度提高１３．８％.自主开发１５８０板形控制新模型,硅钢同宽公里数达到５０k m;轧制计划带钢宽度反跳值为３００mm,硅钢凸度与楔形双高比例从４０％提高至７０％.精轧㊁层冷模型持续优化,厚度偏差标准差提高６％,卷取温度偏差标准差提高１５％.(５)质量一贯制管控模块.开发了产品尺寸㊁温度类质量指标的全自动判定系统.自２０１７年６月起,热轧三条产线的尺寸㊁温度㊁板形㊁断面类缺陷全部实现自动判定.钢卷质量自动判定率为１００％,钢卷缺陷信息传递准确率为１００％,提高劳动效率２５％.(６)智能排程模块.针对产线品种规格众多㊁公司物流交叉复杂特点,结合多年炼钢㊁热轧计划排程经验,提出了炼钢热轧一体化智慧排程设计架构,确定了人机交互方式㊁特殊轧制规程数字化处理㊁模型数据表设计等功能,通过在L４排程系统中增加板坯垛位信息等措施,实现了热轧生产计划编制与公司生产计划的一体化,大幅度提高了轧制计划自动排程比例.(７)绿色产线.在单体设备㊁工艺控制及产线协同节能三个层面开展了绿色节能工作.开展了除鳞泵的高效节能改造,主电机冷却风机等单体设备的改造.完成了加热炉最佳空燃比模型开发,实现了富氧燃烧改造㊁高压水除鳞联动控制模型㊁产线一键式启停绿色运转等节能控制工艺;利用精细化能源管理系统㊁带钢能耗预测及节能优化模型实现产线协同节能.(８)可视化及数字工厂.根据１５８０热轧产线众多的仪表系统,电气与过程控制系统,与生产相关的生产管理系统㊁能源管理系统㊁设备管理系统㊁质量管理系统等现有系统的现状及对数字化工厂构建的设想与要求,提出了在异构网络基础上建立大规模数据采集/处理㊁系统间数据共享标准,实现了集数据汇聚㊁分析㊁优化㊁展示于一体的车间级生产技术管理㊁产品质量管理㊁能源管理㊁设备维护与辅助决策全过程的可视化,同时构建了虚拟现实系统,实现生产线与虚拟现实系统的互动,初步实现了热轧生产过程的数字孪生.２㊀热轧智能产线关键技术２．１㊀热轧板形控制技术热轧板形控制是热轧生产过程中最复杂的控制,需面向生产全过程,涉及设备㊁控制㊁工艺和管理,也涉及工序之间的配合[４].针对１５８０热轧产线,本项目开发了一套全新的热轧P C＋C V C＋WR S复合轧机设定模型控制系统,该系统主要功能模块如图３所示.图３㊀热轧板形控制系统模型F i g．３㊀M o d e l o f h o t r o l l i n g s h a p e c o n t r o l s y s t e m(１)板形预设定模型(P C S U).完成计算达到目标凸度和平直度所需要的F１~F７机架弯辊力以及F２~F４机架的P C角的设定值,当使用C V C轧辊时,计算F５~F７机架C V C的窜辊量.(２)优化窜辊模型(WR S S U).当使用WR S 轧辊时,计算F５~F７机架的窜辊量.(３)轧辊温度与热凸度模型(WR T E M P).计算工作辊温度分布与热凸度.(４)轧辊磨损计算模型(RW E A R).计算工８４２中国机械工程第３１卷第２期２０２０年１月下半月作辊与支撑辊磨损后轮廓.(５)板形自适应计算模型(P C A D P).根据实测值以及操作工的输入,对带钢凸度㊁平直度,以及模型参数进行修正,以提高板形模型的精度.(６)凸度反馈控制(F B KＧD C C).修正带钢全长实测凸度和目标凸度的偏差.(７)热凸度补偿控制(T H LＧC OM).修正带钢在轧制过程中因轧辊热凸度变化而带来的板形偏差.(８)平直度反馈控制(F B KＧA S C).修正带钢全长实测平直度和目标平直度的偏差.(９)轧制力补偿控制(R FＧC OM).修正带钢在轧制过程中因轧制力波动而带来的板形偏差.本套热轧板形控制系统充分挖掘 人工操作 小数据,模型自适应功能充分借鉴了操作工关于P C角㊁C V C位置㊁弯辊力的设定经验,结合了大数据技术精调热凸度补偿㊁轧辊磨损等模型,在凸度反馈控制㊁平直度反馈控制中引入滑动平均滤波㊁S M I T H预估控制等先进控制算法,优化窜辊模型综合考虑生产计划,以整个轧制计划磨损均匀为目标,实现动态优化窜辊策略.板形控制系统自２０１７年应用于现场后,取得了良好的效果:同宽轧制公里数大于５０k m;实现生产计划宽度反跳３００mm;凸度㊁楔形两指标同时命中９５％以上比例达到７０％;换辊次数６~７次/天.２．２㊀宽度智能控制技术宽度是热轧工艺重要的产品指标.宽度控制的难点在于:宽度控制主要在粗轧阶段完成,但精轧轧制状态对成品宽度也会产生重要的影响且精轧宽展预测困难;宽度测量受生产过程中多种因素影响;板坯的来料宽度不准确;热轧生产过程高温㊁高压的恶劣环境使得设备状态难以长时间保证.本项目开发了以下新技术:(１)粗轧预计算㊁再计算控制流程.通过梳理板形宽度控制流程,开发了宽度负荷自适应分配算法,实现宽度道次计算与设定.(２)测量数据智能感知与处理技术.基于数据统计㊁时域和频域分析技术,实现带钢宽度测量的形状特征㊁异常特征的分类及识别,准确感知轧件宽度状态.(３)粗轧宽度动态前馈控制.宽度控制过程是无法进行反馈控制的,通过对带钢数据的分析,准确感知轧件状态,实现宽度的前馈补偿控制,显著减少全长宽度控制中异常宽㊁窄㊁T形等宽度异常,提高宽度控制精度.(４)精轧自然宽展神经网络模型.建立了深度神经网络模型,代替原来的精轧宽展模型,模型预测精度提高１５％.(５)基于多信息融合的宽度余量控制模型.综合考虑宽度控制过程中粗轧㊁精轧宽度控制精度㊁宽度全长高低点㊁宽度全长波动等信息,按照宽度余量损失最小原则实现宽度余量自动决策.新的宽度控制模型(图４)在实际生产中取得显著成效,１５８０热轧宽度控制由大量人工干预到实现模型全自动控制,其中粗轧控制精度提高３８．９％,宽度质量封锁率下降４０％以上,宽度余量减小１５％.图４㊀粗轧宽度控制技术F i g．４㊀W i d t h c o n t r o l t e c h n o l o g y o f r o u g h r o l l i n g２．３㊀热轧表面缺陷智能判定表面质量是板材最重要的质量指标之一,项目实施前,宝钢热轧表面检测采用国际上最好的仪表,但表面质量缺陷的识别㊁判断依然需人工完成,工作量巨大.本项目探索将深度迁移神经网络技术应用于热轧表面质量缺陷识别与判断(图５),基于８０００张经现场标注的表面缺陷图片,对３１类缺陷进行识别分类;图像预处理中对数据集进行旋转㊁镜像㊁转换;模型结构选用迁移的预模型:i n c e p t i o nＧv３(４７层)和r e s n e tＧv２(１５２层).通过训练后,表面缺陷识别正确率可以提高到９５％.９４２热轧产线智能制造技术应用研究 宝钢１５８０热轧示范产线 张健民㊀单旭沂图５㊀热轧表面质量智能识别F i g．５㊀I n t e l l i g e n t i d e n t i f i c a t i o no f h o t r o l l i n gs u r f a c e q u a l i t y２．４㊀热轧表面质量预警与成因分析热轧带钢表面质量的控制改进始终是当前面临的难题.出现表面缺陷时,根据积累的生产经验由人工进行设备与工艺的排查,耗时耗力,准确性差,效率低.表面质量中的带钢表面氧化铁皮压入㊁边部线状缺陷等是目前的突出质量问题,用户质量异议㊁抱怨较多.项目组采用大数据分析技术,开展表面氧化铁皮㊁边线缺陷A I建模㊁缺陷智能诊断研究.如图６所示,研究工作包括数据准备与处理㊁A I建模㊁工艺诊断优化三部分.对于A I模型,探索了多种建模方法,最终发现以X g b o o s t 建立的表面缺陷预测模型综合精度最好,A U C值(学习器性能优劣衡量指标))达到０．９２.图６㊀热轧表面质量智能诊断F i g．６㊀I n t e l l i g e n t d i a g n o s i s o f h o t r o l l i n g s u r f a c e q u a l i t y基于表面质量预测模型,以F１ＧS C O R E贪心算法为核心,搜索分析数据集中各个特征的最优取值区间以及调整的最优顺序,得到多种工艺改进方案并应用于生产现场.１５８０热轧产线的边线缺陷发生率得到控制,２０１８年总体缺陷发生率为０．０１％,较２０１７年下降了０．２０％.２．５㊀热轧智能测控技术研究检测技术是产线实现智能化的基础,热轧产线由于受高温恶劣环境影响,产线上很多点无检测装置,只能依靠操作工人通过观察进行控制.现代图像处理及识别技术随着人工智能技术的进步迅速发展,该类技术是目前人工智能领域发展最快的技术.项目组通过图像识别技术实现了热轧产线多点自动测量,显著提高了产线测控的智能化水平.(１)粗轧翘扣头检测与控制.利用图像测量得到轧件轧制过程中翘扣头状态,建立相关控制模型,通过设定后续道次上下辊速差实现轧件翘扣头自动控制.模型投入率(指系统自动控制㊁人工不干预的带钢比例)９５％以上.(２)粗轧镰刀弯检测与控制.利用图像测量得到轧件镰刀弯状态,建立相关控制模型,通过设定后续道次水平辊调平量实现轧件镰刀弯自动控制.模型投入率９５％以上.(３)飞剪头尾形状检测与剪切优化.利用图像测量得到飞剪剪切掉的头尾废料形状,实现飞剪的优化剪切控制.(４)机架内跑偏测量与控制.通过图像技术测量带钢在精轧机架的位置,从而实现带钢机架内的跑偏控制,显著提高带钢在精轧阶段的轧制稳定性,减少精轧废钢及尾部甩尾㊁轧破等生产风险.(５)卷取夹送辊辊面检测与表面质量预测.通过图像检测卷取夹送辊辊面质量缺陷和判定模型,建立热轧带钢表面质量与卷取夹送辊面质量缺陷预测模型,实现卷取夹送辊后的带钢表面质量自动监控.(６)钢卷号智能识别.监控㊁识别钢卷号喷印质量,保证钢卷号喷印准确性.３㊀热轧智能制造技术发展趋势分析(１)热轧轧制工艺智能优化.热轧产线的工艺制度基本是固定的,但对于一种产品,不同用户关注的质量不一样,生产过程中,保证所有指标最优和保证关键指标最优㊁次要指标合格所需要的综合成本是不一样的.热轧轧制工艺优化应根据用户需求㊁不同轧制计划㊁设备状态,综合考虑表面㊁能耗㊁产量㊁质量等多种因素,为各个产品制定最佳工艺路径,通过智能优化,在满足用户需求的同时,降低热轧产线制造成本,提高产线综合竞争力(图７).０５２ 中国机械工程第３１卷第２期２０２０年１月下半月图７㊀热轧工艺综合优化F i g．７㊀C o m p r e h e n s i v e o p t i m i z a t i o no f h o tr o l l i n gp r o c e s s(２)优化热轧智能排程系统,实现产线知识㊁信息纵向集成,提高产线竞争力.目前的热轧生产计划排程与热轧生产缺乏数据互动,L４排程系统根据用户订单㊁结合热轧产线固定的排程规则安排生产计划并下发热轧产线生产,热轧产线的生产计划难以考虑产线设备㊁生产状况等情况,无法做到最优.未来在新的热轧智能制造系统中,我们将逐步开发出热轧产品质量㊁生产成本综合评价模型,设备状态评估模型,基于这些模型进一步开发热轧轧制计划综合评价系统,并反馈到热轧计划系统,另外热轧产线基于实际生产状态形成热轧计划的短期动态调整规则,这些规则将与热轧计划系统共享.热轧排程系统基于产线的短期动态调整规则及计划综合评价系统产生新的轧制计划下发到热轧产线,热轧产线可结合用户对产品的需求信息动态优化轧制工艺,如图８所示.图８㊀热轧信息纵向集成F i g．８㊀V e r t i c a l i n t e g r a t i o no f h o t r o l l i n g i n f o r m a t i o n(３)跨产线信息融合.智能制造的特征之一是信息的横向集成技术,热轧只是钢铁生产流程中的一个工序,未来随着大数据基础的实施与完善,炼钢㊁连铸㊁热轧㊁冷轧等多工序信息集成,产品质量综合管控是必然的发展方向(图９).４㊀结语智能制造是未来钢铁行业战略发展技术之图９㊀热轧信息横向集成F i g．９㊀H o r i z o n t a l i n t e g r a t i o n o f h o t r o l l i n g i n f o r m a t i o n 一,它对推动行业转型升级㊁实现中国钢铁 由大变强 有着重要意义.本文介绍了宝钢１５８０热轧智能产线案例,并提出了后续的深化研究设想.智能制造是一项发展中的技术,远未成熟.产线级智能制造应以大数据为基础,以智能设备㊁模型控制㊁产品质量为核心,并重点关注智能排程㊁绿色节能㊁智能物流㊁智能安全等技术领域.宝钢热轧智能制造目前只是取得了部分阶段性成果,随着智能制造技术的不断发展和应用,钢铁企业的智能化水平必将不断提升.参考文献:[１]㊀L E V I N S O N M．U S M a n u f a c t u r i n g i 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y,２０１７,２７(５):４５Ｇ５０．(编辑㊀卢湘帆)作者简介:张健民,男,１９６８年生,教授级高工㊁博士研究生导师.研究方向为钢铁冶金智能制造.获省部级科技进步一等㊁二等奖各１项.发表论文３０余篇.EＧm a i l:j m z h a n g＠b a o s t e e l．c o m.１５２热轧产线智能制造技术应用研究 宝钢１５８０热轧示范产线 张健民㊀单旭沂。
1580板带热连轧粗轧机机架设计
1580板带热连轧粗轧机机架设计1580 hot strip rolling mill stand design学院（系）：专业：机械制造及其自动化学生姓名：学号：指导教师：评阅教师：完成日期：摘要钢铁行业是国民经济的支柱产业，而热轧带钢生产是钢铁生产中的主要环节。
热轧板带钢是钢铁产品的主要品种之一，广泛应用于工业，农业，交通运输业与建筑业。
热轧带钢工艺的成熟为冷轧提供了优质的原料，大大满足了国民生产与生活的需要。
带钢热连轧生产，按生产过程分为原料准备、加热、粗轧、精轧以及卷取五个区域，另外还有精整工段，其中设有横切、纵切和热平衡等专业机组，根据需要进行热处理。
本此设计轧机为四辊热连轧机，重点设计了机架部分。
根据轧钢机型式和工作要求及结构不同，轧钢机机架分为闭式和开式两种，本次设计采用闭式机架。
机架是轧机的重要部件用来安装整个辊系及轧辊调整装置，并承受全部轧制力。
因机架重量大、制造复杂，一般给予很大安全系数，并作为永久使用的不更换零件来进行设计。
本次设计内容主要包括确定薄板热连轧生产工艺及设备，设计四辊轧机机架结构及型式，并对机架进行强度、刚度和稳定性等方面的校核。
本设计主要采用了采利柯夫计算方法进行闭式机架的强度和变形计算。
关键词：热连轧；轧机机架；四辊1580 hot strip rolling mill stand rough designAbstractThe steel industry is the pillar industry of the national economy, Hot rolled strip production is a major part of the production of iron and steel.Hot rolled strip is one of the main varieties of steel products,Widely used in industry, agriculture, transportation and construction industry.Hot rolled strip technology provides high quality raw materials for cold rolling,Greatly meet the needs of national production and life.Hot strip production.In hot strip rolling production, the production process is divided into raw material preparation, heating, rolling, finish rolling and coiling five regions.In addition to finishing section,which has across-cutting,slitting and heat balance and other professional unit,Heat treatment according to need.The mill si a four-high hot rolling mill. The project is on the design of the Mill Housing. According to the rolling type and job requirements and different structure,mill Housing frame is divided into two kinds of closed and l Housing is one of the important components which is used for installing the whole system of Roll,the device which regulates Mill Roll and supporting all of rolling pressure. Mill Housing has been designed the perpetual andun-substitutive component for its large weight, complex technological process and high safety coefficient. The design content mainly includes the determination of the production process and equipment of hot rolling, design of four high mill stand structure and type, and the strength of the mill housing, stiffness and stability and other aspects of checking.Strength and Deformation calculation of Close-top mill housing mainly adopt the Calculation Method of A.I.TselikovKey Words: hot rolling; mill housing; four roller目录摘要 (I)Abstract ...................................................................................................................................... I I 1 绪论........................................................................................................................ - 1 -1.1 热轧板带钢发展历史............................................................................................. - 1 -1.1.1 热轧板带钢生产的发展史.......................................................................... - 1 -1.1.2 我国热轧板带钢生产的发展史.................................................................. - 1 -1.2 热连轧技术的发展现状......................................................................................... - 2 -1.2.1 带钢生产技术的进步.................................................................................. - 2 -1.2.2 热带钢装备技术进步.................................................................................. - 3 -1.3 我国热轧板带钢发展趋势..................................................................................... - 4 -1.3.1 近代热轧板带钢生产技术发展的主要趋向.............................................. - 4 -1.3.2 我国热带轧机的发展趋势.......................................................................... - 5 -1.4 热轧板带钢的生产工艺及其特点......................................................................... - 5 -1.4.1 常规热连轧工艺.......................................................................................... - 5 -1.4.2 薄(中，厚)板坯连铸连轧工艺 ................................................................... - 6 -1.5 热轧板带新生产工艺对轧机装备的要求............................................................. - 6 -1.5.1 板形、板厚控制技术在新生产工艺中的应用.......................................... - 7 -1.5.2 除鳞技术的发展.......................................................................................... - 7 -1.6 板、带热轧机的分类............................................................................................. - 7 -1.6.1 特厚板轧机和中厚板轧机.......................................................................... - 8 -1.6.2 行星轧机...................................................................................................... - 8 -1.6.3 炉卷轧机...................................................................................................... - 8 -1.6.4 连续式轧机.................................................................................................. - 9 -2 热连轧生产的工艺过程和设备组成............................................................................ - 10 -2.1 原料准备............................................................................................................... - 10 -2.2 板坯加热及设备组成........................................................................................... - 10 -2.3 粗轧机组............................................................................................................... - 11 -2.4 精轧机组............................................................................................................... - 12 -2.5 轧后冷却和卷取................................................................................................... - 13 -3 轧机机架........................................................................................................................ - 14 -3.1 闭式机架............................................................................................................... - 14 -3.2 开式机架............................................................................................................... - 17 -4 机架主要结构参数........................................................................................................ - 19 -5 机架强度和变形计算.................................................................................................... - 21 -5.1 机架的材料和许用应力....................................................................................... - 21 -5.2 机架立柱断面形状选择....................................................................................... - 21 -5.3 机架强度计算....................................................................................................... - 21 -5.4 机架变形计算....................................................................................................... - 29 -5.5 机架倾翻力矩计算............................................................................................... - 31 -5.5.1 传动系统加于机架上的倾翻力矩............................................................ - 31 -5.5.2 水平力引起的倾翻力矩............................................................................ - 32 -5.5.3 支座反力及地脚螺栓的强度计算............................................................ - 33 - 参考文献.............................................................................................................................. - 35 - 致谢..................................................................................................... 错误!未定义书签。
首钢京唐公司1580mm热连轧机精轧二级模型控制系统
龚彩军 何凌云
（ 北京 首钢 自动化信 息技 术有 限公 司）
摘 要 介 绍了对首钢京唐公 司 １５０ｉ ８ ｌ Ｔ ｍ热连轧生产线精轧二级控制系统 的基本结构 、控制功能 、数学模
型和控 制效 果。该系统完全 由国内 自主集成 ，采用模块化设计 ，数 学模型 主要使用物 理模型 ，同时保 留了 对模 型参数 的人工干 预功 能。另外 ，高性能服务器硬件配置 既保证 了物理模 型高精度 ，又保证 了工业控制 稳 定性 和实 时性 的要求 。实践表 明，该系统 的模型控制精度达到了国际先进水 平。
首 钢 京 唐 钢 铁 联 合 有 限 责 任 公 司 （ 称 首 简 钢 京唐 公 司 ） 是 国 家 “ 一 五 ” 规 划 的重 点 建 十 设 项 目，是 由国家确定 的一个 大 型 、全新 、临海 建 设 的精 品板 材 生产基地 。根据首 钢京 唐公 司建
自动 化 领域 的先进 单 位 ，对首 钢 京 唐公 司 １５０ ８ ｍ ｍ热 连轧带 钢生 产 线 自动控 制 系 统进 行 联 合研 究并 自主集成 ， 目标是 开发 出具有 国际先进 水平 的热连 轧 自动控 制系统 。经 过近 ３年 的设计 、开
ｒ ｓ ｒ ｅ ｈ ｐ ｒ ｔｒｔｉ ｆ ｎ ｔ ｎ ｆ ｒｍｏ ｅ ｐ ｒ ｍｅｅ ｓ Ｉ ｄ ｉ ｏ ｅ ｅ ｖ ｄ ｔ ｅ ｏ ｅａ ｏ ｍ ｃｉ ｏ ｄ ｌ ａ ａ ｔ ｒ． ｎ ａ ｄｔ ｎ，ｔ ｅ ｈ ｒ ｗ ｒ ｏ ｆ ｕ ａｉｎ ｏ ｒ ｕ ｏ ｉ ｈ ａｄ ａｅ ｃ ｎｉ ｒｔ ｆ ｇ ｏ
关键词 自主集成 热连轧 过程控制 数学模型
Ｔｗｏ Ｌｅ ｅ ｙ ｔｍ ｏ ｉ ｉｈ Ｒｏｌ ｇ ｉ ８ ｖ ｌＳ ｓｅ ｆ ｒ Ｆ ｎ ｓ ｌ ｎ ｎ １ ５ ０ ｍｍ ｔＳ ｒｐ Ｍ ｉ ｆ ｉ Ｈｏ ｔ ｉ ｌ ０ ｌ
年产200万吨1580热轧带钢生产线设计_毕业设计说明书
QINGGONG COLLEGE, HEBEI UNITED UNIVERSITY毕业设计说明书设计题目：年产200万吨1580热轧带钢生产线工艺设计摘要本设计任务为年产200万吨热带连轧车间，选择250mm厚坯，双粗轧可逆布置。
产品范围1.5~18mm，典型产品5mm。
产品要求品种广泛，质量优良。
设计内容包括建厂依据，原料选择，轧机数量、形式、能力选择，轧制规程计算，轧制图表，年产量计算，凸度规程计算，电机发热校核，轧辊强度校核，辅助设备校核，金属平衡、燃料消耗计算。
为了能生产高质量的汽车板用热卷，轧制时对中间坯的厚度、凸度、表面光洁度都有较高要求，对温度有更严格的制度。
粗轧机配置CVC，控制凸度，严格控制中间坯凸度，也提高粗轧压下量。
采取辊道边部加热、层流边部遮挡，保证热卷产品残余应力较小。
采用新型板凸度仪，高效处理凸度信息，实现凸度、平直度自动控制，做到表面光洁，尺寸精度高，为后续冷轧提供合格带卷。
所设计热轧厂装备有高效的带钢轧制自学习模型和调节系统，从而使带钢厚度、板形、宽度、终轧和卷取温度的控制精度极高。
能够使产品达到设计产量和品种质量的要求，满足市场需求。
关键字1580热轧带钢；厚板坯；粗轧CVC轧机；汽车板用热卷IAbstractDesigned to complete the design of the task book requirements (more than 2.0 million tons annual output of varieties of tropical plant and rolling). Choice of 250mm thick billet, dual rough layout reversible binding. Product range 1.5 ~ 18mm. Typical Product 5mm.Wide varieties of product requirements, good quality.The basis of content, including plant design, rolling a point of order, the crown of order, the rolling charts, annual production, the crown of order, the electrical heating calibration, intensity calibration roll, check auxiliary equipment, metal balance, fuel consumption calculation.In order to produce high quality hot rolled plate with the car, rolling on the piece thickness, convexity, surface finish requirements are high, the temperature more stringent system. Take roll edge heating, laminar flow edge block, to ensure thermal residual stress in a small volume products. Instrument using the new crown, high crown of information processing to achieve crown, flatness control, so that smooth surface, size and high precision cold-rolled to provide qualified for the follow-up coil.New plant is equipped with hot-rolled strip steel rolling technology and highly efficient model and conditioning systems, so that the strip thickness, flatness, width, end-rolling coiling temperature control and high accuracy. Enable the production of products to meet the design requirements of the quality and variety to meet market demand.Keywords1580 hot rolling mill, double reversible roughing, CVC rolling, strip for carII目录摘要 (I)Abstract (I)引言 (1)第1章文献概述 (2)1.1热轧宽带钢轧机工艺装备的新发展 (2)1.2发展中的问题 (5)第2章建厂依据及产品大纲 (6)2.1建厂依据 (6)2.2产品大纲 (6)2.2.1 坯料规格和技术参数 (7)2.2.2 产品钢种和分类 (7)第3章轧机的比较与选择 (9)3.1 车间布置及设备选用的原则 (9)3.2 轧机的确定与选择 (9)3.2.1 轧机数量的选择 (9)3.2.2 粗轧机形式的选择 (10)3.2.3 精轧机机组的选择 (11)3.2.4精轧板型控制方式选择 (16)第4章典型产品的压下规程设计 (17)4.1 坯料尺寸 (17)4.2粗精轧机组压下量分配 (17)4.3确定速度制度 (20)4.3.1粗轧速度制度的确定 (20)4.3.2精轧速度制度的确定 (21)4.3.3精轧机组轧制延续时间 (22)4.4确定轧制温度制度 (22)4.4.1 粗轧各道次温度确定 (23)4.4.2 精轧各道次温度确定 (24)4.5转速的计算 (24)III河北联合大学轻工学院IV4.5.1前滑值的计算 (24)4.5.2轧辊转速的计算 (26)4.6各机架的空载辊缝值得设定 (27)4.7轧制力矩的计算 (28)4.7.1附加摩擦力矩m M (29)4.7.2空转力矩Mk (31)4.7.3动力矩的计算 (33)第5章 轧制图表与年产量计算 (34)5.1轧制图表的基本形式及其特征 (34)5.1.1单机座可逆式轧机的工作图表 (34)5.1.2连续式轧机的工作图表 (35)5.1.3本次设计轧制图表 (36)5.2 轧钢机的产量计算 (36)5.2.1轧钢机年产量的计算 (37)5.2.2轧钢机平均小时产量的计算 (37)5.2.3轧钢车间年产量的计算 (38)第6章 轧辊强度的校核与电机能力验算 (40)6.1轧辊的强度校核 (40)6.2支撑辊弯曲强度 (40)6.3工作辊扭转强度校核 (42)6.4工作辊与支撑辊的接触应力校核 (45)6.5电机的校核 .............................................................................................. - 48 -6.6主电机的功率计算 (51)第7章 辊型的凸度计算 (53)7.1出口板带凸度计算 (53)7.2热凸度计算 (54)7.3轧制力挠度的计算 (55)7.4 CVC 凸度的计算 (57)第8章 辅助设备的选择 (59)8.1加热炉的选择 (59)8.2除鳞设备的选择 (60)8.3辊道的选择 (62)8.4剪切设备的选择 (64)8.5冷却设备的选择 (65)8.6卷取机的选择 (65)8.7活套支撑器 (67)8.8热卷箱的选择 (67)8.9板坯宽度侧压设备 (69)第9章金属平衡与其他消耗 (72)9.1金属平衡 (72)9.2其他消耗 (73)第10章轧钢车间平面布置及经济技术指标 (74)10.1轧钢车间平面布置 (74)10.1.1 轧钢车间平面布置的原则 (74)10.1.2 金属流程线的确定 (75)10.2 车间技术经济指标 (76)10.2.1 各类材料消耗指标 (76)10.2.2 综合技术经济指标 (79)总结 (82)参考文献 (83)致谢 (1)V引言近几年来我国集中建设了一大批宽带钢热轧机，数量之多，建设速度之快，不仅在我国，在全世界也是空前的。
1580热轧不锈钢工程设备选型及工程特色
有效保证带钢 的表面质量 。 该热轧不锈钢 生产线 ， 代表 了 力４ ３ ０ ０ ｔ ， 工 作 辊辊 径 １ ２ ０ ０ ／ １ １ ０ ０ ｍ ｍ， 辊身长度 ： １ ６ ５ ０ ｍ ｍ； 支承辊辊径 １ ５ ５ ０ ／ １ ４ ０ ０ ｍ ｍ， 辊身长度 ： １ ６ ３ ０ ｍ ｍ。 国 内生产 不 锈带 钢 的先 进水 平 。
１ 生产线设备组成及装备水平
车 间主 要工 艺 设备 有 ： 步进 梁 式 加热 炉 （ ２ 座） 、 高压 水 除鳞 系统 （ １ 套） 、 粗轧 机组（ Ｅ １ Ｒ １ ） 、 无芯 轴热卷箱 （ １ 台） 、
式 卷 取机 （ ２ 台） 。
的 出炉辊 道处 的除鳞 辊 道 上 ， 用 来清 除 板坯 在 加热 炉 内加 热炉 时产 生 的炉 生 氧化 铁 皮 ； 粗 轧机 组 前后 各设 一 处 除鳞
中 图 分 类号 ： Ｔ Ｇ ３ ３ ３ ． ７ １
文 献标 识 码 ： Ａ
文 章编 号 ： １ ０ ０ ６ — ８ ９ ３ ７ （ ２ ０ １ ３ ） １ ７ ５ ８ ０ 热轧不锈钢工程是 我公司于２ ０ １ ３ 年年初承接 制是 有利 的。 的一项重点工程 。 该条生产线设备技术先进 、 自动化水平 １ ． ２ ． ２ 高压 水 除鳞 装 置 高、 轧制能力强 、 控制精度高 ， 装备水平先进。 全线共设有 四点除鳞 ， 分别为粗 除鳞箱 ， 位于加热炉
１ ． １ 产 品规 格
主传动采用２ 个Ａ Ｃ ７ ５ ０ ０ 电机 。 压下系统 由电动压下装置和
液 压Ａ Ｐ Ｃ 两部分组成 ， 能 更 好 地 实 现 工作 辊 的调 零 、 调 平 和过载保护功能 ， 同时可提高带坯的厚度精度 、 操作的稳 并 且 能 防止镰 刀 弯等 板形 问题 的产生 。 外径 ： ｍ ａ ｘ ． １ ９ ５ ０ １ Ｔ ｉ ｍ； 钢卷重量 ： ｍ ａ ｘ ． ２ ３ ． ４ ｔ ｏ 不锈 钢 以２ ０ ０ 定性 ， 粗轧机的工作辊采用液压侧移加 电动小车推拉 的方 系、 ３ ０ ０ 系为 主 。 １ ． ２ 主 要 的设 备选 型 式 进 行换 辊操 作 ， 支 承辊 采 用 液 压 推 拉 方 式 进 行 换 辊 操 １ ． ２ ． １ 加 热 炉 作， 操作简便 ， 节省了换辊时间 ， 有利于生产 。 加 热 的坯 料 尺 寸 为 （ １ ８ ０ ｍ ｍ、 ２ ０ ０ ｍ ｍ） Ｘ １ ０ ０ ０ ～ １ ５ ２ ４ ｍ ｌ ｙ ｌ × ９ ０ ０ ０ ～ １ ０ ０ ０ ０ ｍ ｍ， 属 于难 加热 的 大型 板坯 ， 故 选用 步 进梁式加热炉。 加 热 炉 炉长 ４ ７ １ ３ ３ （ 人 炉 辊 道 与 出 炉辊 道 中
宝钢1580粗轧机负荷评估系统分析与设计
关 键词 ： 轧机 ； 粗 负荷 ； 估 ； 评 系统 设计
中 图分 类 号 ： Ｐ ９ Ｔ ３１ 文 献标 识码 ： Ｂ 文章编 号 ：６ ２—１ １ （０ ０ ２ —０ ６ １７ ６ ６ ２ １ ）３ ０ ３—０ ５
对 粗轧 机组 轧制 生产 过程 来说 ， 机 的负荷 分 轧
高 ， 机 系统负 荷 波动大 的 实际 问题 以及轧 制过程 轧 的轧 制特点 ， 用 内外 两 层循 环迭 代 的算 法来 分 配 采 粗 轧机 组 的轧制 规程 ， 开发 了热 轧粗 轧机 组负荷 并 分 配优 化 系统 ＿ 。 ４ Ｊ 本 系 统 的主要 目标是 对 １ ８ ５ ０粗轧 负荷 进行评 估 ， 据诸 多 因素 进 行 轧 制负 荷 优 化 ， 衡 发 挥各 根 均
作者 简 介 ： 风 召 （９ ７一）男 ， 南 洛 阳人 ， 京 财 经 大 学 副 教 授 ， 士 ， 杨 １６ ， 河 南 博 主要 研 究 方 向为 数 据 仓 库 与 数 据 挖 掘 。
于 Ｒ Ｔ ２Ｇ Ｏ装 置接 连发 生 故 障 ， 正常生 产 和设备 给
维护 带来 了严 重 的危 害 。根 据 当前 生 产 和 设 备 的
实际 情 况 ， 何 正 确 评 估 １ ８ 、 ２的 轧 制 负 如 ５ ０ Ｒ１ Ｒ
荷 ， 是 否 已经 超 出其 设 计 水 平 ， ２Ｇ Ｏ 故 障 是 其 Ｒ Ｔ 否 与其装 置设 计容 量有 直接 关 系 ， 以及利 用 现有设
・
应用研 究 ・
杨风 召
宝钢 １８ 轧机 负荷 评估 系统分 析与设 计 ５０粗
６ ３
宝钢 １８ ０粗 轧 机 负 荷 评 估 系 统 分 析 与 设 计 ５
热轧粗轧模型控制
热轧粗轧模型控制摘要粗轧模型控制系统是热轧生产的重要环节之一，热轧带钢的宽度控制主要由该系统来完成。
本文介绍了粗轧模型控制方法以及粗轧模型主要功能模块内容。
关键词粗轧；模型；控制；系统粗轧模型系统控制的主要目的是将经过加热炉加热后的原料板坯，轧制成满足成品宽度、适合精轧轧制要求厚度的中间坯。
它是热轧生产的重要环节之一，热轧带钢的宽度控制主要由该系统来完成。
粗轧模型主要包括定宽机模型设定、粗轧模型设定、粗轧模型重计算、自学习四个模块。
1 粗轧模型控制方法整个粗轧模型控制系统以一个独立进程的方式存在于HDP系统平台中，粗轧模型系统进程同其他应用进程之间的数据交换通过访问系统统一的共享区来实现，模型进程下创建有预设定线程、设定线程、自学习线程。
模型进程的起停由HDP系统平台统一管理，模型进程下的应用线程同样由系统平台的事件来管理。
粗轧模型系统的模型参数表，保存在由系统统一创建的模型共享区中。
京唐1580热连轧粗轧模型系统主要控制方法是根据加热炉出炉坯的轧制计划原始数据，按照给定的道次数和相应的压下率分配各个道次的水平辊负荷，设定出水平辊轧制规程；立辊模型根据中间坯目标宽度按照OKADO曲线原理，对各个道次的侧压量进行分配，设定出最优的立辊轧制规程。
粗轧模型每道次根据实际检测数据对未轧道次的规程进行重计算，下一道次的轧制规程都采用上道次轧制后重计算的规程，水平辊模型在重计算时同时对轧制力参数进行自学习。
立辊模型在每道次轧制完后根据实测数据进行的宽度自学习，修正下一块钢的立辊设定规程。
精轧出口宽度反馈到模型系统中时，模型启动对精轧出口宽度的自学习，修正粗轧中间坯宽度值。
2 粗轧模型模块功能粗轧模型中主要模块包括数据准备模块、规程设定模块、自学习模块组成，其中规程设定模块包含定宽机控制模型、粗轧模型预设定计算、粗轧模型重计算三个部分。
2.1数据准备模块粗轧模型参数以二进制数据文件形式保存，当系统启动时将数据文件中的数据导入到共享内存中供模型运行调用，系统运行中，对共享内存中随时变化的数据定时回存为二进制数据文件，当系统关闭时对所有共享内存中的数据回存为二进制数据文件，这样保证重新启动系统后模型数据具有最新特性。
鞍钢1580热轧介绍oo剖析
由北京凤凰工业炉有限公司设计制造的三座步进梁式板坯加热炉，燃烧 系统采用炉顶平焰燃烧、下部侧向脉冲燃烧的先进燃烧控制方式，与传统的 推钢式加热炉相比炉内温度更加均匀，煤气单耗和氧化烧损更低；采用步进 梁汽化冷却，减少了加热炉冷却水用量，回收一定量的蒸汽。
均热段 二加热段 一加热段
预热段
根据工艺的供热情况，共分为7个供热调节回路：均热段上 左、均热段上右、均热段下、二加热段上、二加热段下、一加热 段上、一加热段下，预热段不供热。
粗轧机组主要设备特点
➢ SP结构简单，易于维护 ➢ R1、R2轧机速度高 ➢ E1、E2立辊轧机都有AWC功能 ➢ R2采用电动压下+液压微调方式
配置九组保温罩，均采用液压倾动式，可以实现0度、45度、85度三个 位置控制，满足生产工艺的需求。保温罩可以提高带钢头尾温度均匀性， 提升产品质量，并有效减少中间坯的温降，起到节约能源的目的。
➢ 入炉辊道与连铸直连 ➢ 采用长行程装钢机，适应直装功能
炉后除鳞机
功能：该装置通过高压水喷射除 去加热后板坯表面的炉生氧化铁 皮。 技术参数 型式：高压水喷射式 集管数：上／下各2排 压力： >20 MPa（出口压力） 水量：7200L／min
粗轧机组主要设备及形式
主要设备 轧制速度 轧机形式
精轧机组主要设备及参数
主要设备 速度 形式
热卷箱 卷取：5.8m/s 开卷：1.5m/s
无芯移送、无芯开尾
飞剪 1.5m/s 转鼓式
精轧机组 20.16m/s 四辊不可逆
由加拿大HATCH公司设计、中国一重负责制造的无芯式全自动热卷箱， 能有效地提高带钢的温度均匀性、减小带钢头尾的温差，缩短轧线的长度， 并能改善除鳞效果，卷取带坯尺寸为20～55mm。
粗轧镰刀弯调整控制方法
管理及其他M anagement and other粗轧镰刀弯调整控制方法郑志斌，查樟根，黄 爽摘要：粗轧区域主要任务是为精轧输送板型良好的中间坯。
粗轧镰刀弯状态，影响粗轧和精轧的轧制稳定，同时由于镰刀弯的延展性，卷取成卷后容易产生塔型缺陷，影响产品的加工成本，所以提高粗轧镰刀弯命中率，减小粗轧中心线偏移，决定整条生产线轧制稳定性和产品质量。
关键词：镰刀弯；影响因素；类型；调整方法；水平值热轧1580生产线粗轧区域包含的主要压下设备有：定宽机、E1R1二辊轧机、E2R2四辊轧机。
粗轧区域主要作用是为精轧输送板型良好的中间坯，而中间坯的板型主要包括三个方面：头尾镰刀弯、头尾扣翘状态、宽度方向楔形。
本文着重介绍粗轧中间坯镰刀弯的调整方法。
众所周知，粗轧在生产过程中，造成板坯镰刀弯的原因有很多，本文中也有简要叙述，但作为操作人员，最直接的镰刀弯控制方式就是调整平辊的水平辊缝，即液压调平值。
在实际的生产中，由于品种规格、设备状态、新旧轧辊等等因素，导致轧制状态频繁变换，所以调平的手法也要随时变化。
下面就对不同情况下的镰刀弯状态，而对应的不同的调平手法进行逐一阐述。
以达到提高中间坯镰刀弯命中率，改善成品板型，提高产品成材率的目的。
1 粗轧镰刀弯的影响因素影响粗轧镰刀弯状态的因素主要有：来料因素、轧辊因素和设备因素三个方面。
下面分别对这三方面的因素进行简要的介绍。
1.1 来料因素来料因素包括：板坯温度不均、板坯楔形。
（1）板坯温度不均：由加热炉原因造成的，如升降温过快，冷热坯混装，烧嘴堵塞等；由粗轧原因造成的，如除磷水嘴堵塞，轧机辊道工艺水漏水等因素导致的板坯两侧温降不一致。
（2）板坯楔形：主要是在浇注时造成的尺寸缺陷，而楔形指的是宽度方向的厚度不均。
1.2 轧辊因素轧辊因素主要指轧辊表面两侧摩擦系数不一致、轧辊磨削不完善，氧化膜等原因造成的轧件在轧制时打滑，两侧延伸不均。
1.3 设备因素设备因素包含的种类较多，比如设备对中度（侧导板对中度，锤头立辊对中度，平辊中心线与辊道中线一致性），轧机两侧刚度，机械压下弹跳，轧机间隙值，辊道水平度等等。
1580板材轧钢工艺流程
1580板材轧钢工艺流程
内容:
1580板材轧钢工艺流程主要包括以下几个步骤:
1. 连铸坯料制备:将熔融的钢液经过连铸机连续浇注成为坯料,坯料横截面尺寸根据下游冷轧的终轧厚度和宽度来确定。
2. 热轧:将连铸坯料在反复加热和轧制过程中逐步压薄,使钢板获得初步的形状和机械性能。
热轧机组通常包括粗轧机、中轧机和细轧机。
3. 冷轧:将热轧后的钢板进行冷态下的轧制,进一步压薄钢板,提高钢板的表面质量和机械性能。
冷轧机组包括精轧机和精整机。
4. 热处理:对冷轧钢板进行退火、调质等热处理,调整微观组织,进一步改善钢板的力学性能。
5. 制品检测:对轧制好的钢板进行表面质量、尺寸、机械性能等项目的检测,合格后进入下一步流程。
6. 切割整形:将轧制好的全卷钢板按需要长度进行切割,并进行平直度校正等整形处理。
7. 包装发运:对切割好的钢板进行防锈包装,然后装车发运给客户使用。
以上就是1580板材轧钢的主要工艺流程。
不同板材规格和钢种,工艺参数会有所调整。
热轧带钢短行程控制的优化实践
热轧带钢短行程控制的优化实践[摘要]：短行程控制是热轧粗轧宽度控制过程中对头尾端部形状调整，减少宽度偏差的重要方法，首钢京唐1580热连轧生产线短行程模型采用有限元模型，模拟得到带钢头尾失宽曲线，运用多项式插值原理，建立短行程多项式模型，最终提高产品成材率。
[关键词]：热连轧宽度控制短行程控制有限元多项式中图分类号：c935 文献标识码：c 文章编号：1009-914x（2012）32- 0017 -010前言热连轧宽度控制主要是在粗轧区完成，当中间坯从粗轧r2最后道次出来时，就决定了带钢的宽度。
但是，立辊轧机的大侧压引起板坯头、尾在相当大的长度范围内宽度不合格。
为了不影响后续加工过程，在进入精轧前，这些不合格部分必须用飞剪加以切除，从而造成切头切尾损失，降低了主轧线的带钢成材率。
通常，较为有效的控制头尾部切损的方法是在轧制过程中对带钢头尾实施短行程控制。
1、自学习控制原理根据外部信息，辨识产生一个应答，结果返回给外部而停止，它具有的固有特征。
就是有能力通过偏差学习，最优化地自适应环境，并且学习效率高。
热连轧过程控制系统（二级）的任务是在轧件到达轧机之前给出轧制设定值，在轧制过程中，基础自动化（一级）依据基准值进行控制。
轧制以后，过程控制机接收现场实测值，实行再计算，再计算的目的是对模型和设定值修正参数进行适配计算，然后提供给预计算，如此使下一个轧件的设定值得以改善。
2、带钢头尾端失宽从立辊轧制变形机理可知，由于板坯的宽厚比较大，立辊侧压变形属高件变形，所以变形主要集中于板宽边部的局部区域，而很难深入到轧件中间部分。
此时，变形区内存在一个刚性区，导致边部延伸大，中间延伸小，甚至无延伸。
从而也造成轧件侧面隆起而形成双鼓形，即端面呈“狗骨”状。
沿轧制方向看，最大“狗骨”稳定段，因前后刚端的作用，致使金属在轧件宽度方向流动受阻，边部聚集而局部增厚。
如图2给出了e2r2立轧/平轧后带钢头尾部高度从轧件头尾向中间段逐渐增加，并达到稳定状态。
1580mm热轧生产线工程
生产线图片资料----主轧线子项 ❖ 主轧线地上部分
生产线图片资料----主轧线子项
❖ 主轧线地上部分
生产线图片资料----主轧线子项 ❖ 主轧线地上部分
生产线图片资料----主轧线子项
❖ 主轧线地下部分
生产线图片资料----主轧线子项 ❖ 隐藏了地面的主轧线
生产线图片资料----主轧线子项
生产线图片资料----板坯库子项
❖ Inventor设计的板坯运输线长达530米。
生产线图片资料----板坯库子项
❖ Inventor设计的板坯运输线长达530米。
生产线图片资料----板坯库子项
生产线图片资料--加热炉子项 ❖ 隐藏了建筑的加热炉子项模型
生产线图片资料--加热炉子项 ❖ 外购设备模型被简化
Inventor机械设计节选
Inventor与Revit协同
❖ 机械设备与管线、建筑、结构的协同。
特点3: 超大型轧钢工艺全流程生产线
❖ 1580热轧项目是一个超大型、全专业、完整的BIM协同设计项目 ，从设计到投产历时2年，投入多达81人的BIM设计团队，共完成 188套BIM施工图、2807张A1、513份材料表。本项目按生产工艺 流程分为8个子项：板坯库、加热炉、主轧线、磨辊间、成品库、 水处理系统、外部综合管线、辅助设施。下面按1580热轧项目的 工艺流程展示一些图片资料。
BIM策划 协同平台 标准建立 应用支持
15个专业 81位设计师 188套BIM施 工图
2807张A1 513份材料表
专业负责人
项目策划 专业协同 三维设计评审 优化设计 现场施工指导
将传统设计策划与BIM策划融合
❖ BIM经理在设计经理策划的基础上进行BIM策划，采用策划 表的形式将模型等级、信息等级、协同方式等信息与套图一 一对应，方便执行、验收。
热轧带钢控制系统宽度控制的优化分析
热轧带钢控制系统宽度控制的优化分析摘要：市场经济快速发展，冶金产品想要在激烈的市场竞争中占有绝对的优势，必须要对自身产品的成材率进行控制。
宽度控制是衡量热轧带钢产品质量的一项基础指标，控制宽度和精度可以有效的提高产品的质量，控制技术的开发给冶金业创造了新的发展局面。
本文主要研究了热轧带钢控制系统宽度控制的优化策略，并从市场需求出发阐述了冶金产品未来的发展方向。
关键词：热轧带；宽度控制；控制系统；优化引言：热轧带钢产品的质量由尺寸和精度决定，热轧调宽技术可以有效的改善热轧产品的宽度精度，控制精度不仅能够降低带钢的损耗，还可以提升成材率，节约生产时间的同时，为后续的生产环节创造了更优质的条件。
宽度控制受侧压和水平轧制变形的影响，运用先进的自适应技术，把差值调整到可控的范围内。
因此优化热轧带钢宽度控制对生产效率和成材率都是十分关键的。
1.带钢宽度控制研究意义我国的粗钢产量一直排在世界首位，我国也因此成为了世界第一钢铁大国。
在钢铁生产过程中热轧带钢生产是重要环节，绝大部分的薄钢板都要经过热轧带钢生产工序才能生产出来，因此热轧带钢在冶金业中占有非常关键的位置，也是国民经济得以快速发展的重要支持。
为了加快实现我国钢铁大国向钢铁强国的转变，就要充分抓住有利时机，加快结构调整、淘汰产能落后的设备、实施节能减排。
热连轧带钢粗轧过程控制系统是热轧生产中的一个重要的组成部分，该系统的稳定性和计算精度直接关系到热轧带钢的宽度、厚度、温度等质量指标以及整个机组的产量。
同时，随着轧制技术的发展，产品品种不断增多、用户对产品质量的要求不断提高，因此，热轧过程控制系统和数学模型的开发与完善一直是人们关心的重要研究课题，具有重要的理论研究意义和实际应用价值[1]。
2原因分析及措施2.1宽度控制原理邯钢2250mm热轧线配置有定宽机，其减宽能力可以达到350mm，可以将板坯的宽度减到所需要的尺寸。
下图是宽度控制规程的基本控制思想：1）宽度数据未被控制系统全部收集。
粗轧中心线偏移成因与控制研究
图 2 板坯跑偏一侧实物形态 2.2 镰刀弯
中心线偏移曲线弯曲像把镰刀，镰刀弯轧制后很难消除 （图 3[2]）。可能产生的原因如下。
图 1 中心线偏移曲线
收稿时间 ：２０１８－０４ 作者简介 ：张国臣，男，生于 １９８５ 年，汉族，河北唐山人，本科，工程师， 研究方向 ：轧钢。
两侧厚度差即日常所说的楔形，如果带钢两侧厚度不一 样，经过轧机轧制后两侧延伸也不一样，会造成镰刀弯。
原料板坯厚度不均、轧机刚度差、轧辊交叉及轴向窜动、 轧机调平及压下控制形。在板厚一定的情况下，镰刀 弯随着楔形量的增加而增大 ；在楔形量一定的情况下，镰刀 弯随板坯宽度的增加而减小 ；在板宽一定的情况下，镰刀弯 随楔形量的增加而增大 [1]。 2.2.3 两侧温度差
2 中心线偏移分类研究 2.1 整体跑偏
中心线偏移曲线比较直，但带钢中心线与轧制中心线不 在一条线上，整体偏操作侧或整体偏传动侧，此状态首先应 查找宽度检测仪测量精度是否符合要求，若不符合要求，先 标定测宽仪 ；若测宽仪精度符合要求，整体跑偏原因一是由 于辊道不水平，板坯运输过程中整体向低的一侧跑偏 ；二是 由于侧导板不对中造成。板坯整体偏移进入轧机，会导致板 坯跑偏出现镰刀弯（图 2[2]）。
定性，保证带钢卷形质量。
关键词 ：中心线偏移 ；形式 ；成因 ；控制措施
中图分类号 ：ＴＧ３３５
文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：１００２－５０６５（２０１８）０７－０２０２－２
Study on the cause and control of the centerline migration of rough rolling mill
1580热轧生产线的粗轧过程控制系统
的过 程控 制系 统 的可靠性 是 有充 分保 证 的。
应 的模 型参 数 。如 果是 立辊 、水 平 辊联 合甩 架模 型 还将 根 据所 甩 设
１．１ 系统 的运行 环 境 与开 发 环境 过程 控 制系 统运 行 在 安装 有 备 的位 置确 定新 的轧 制策 略 。
Ｗｉｎｄｏｗｓ２０００ Ｓｅｒｖｅｒ操 作 系统 的 ＰＣ服 务 器 Ｊ一，数 据 中心 还 需 要
它 们能 够迅 速搭 建你 所需 要 的系 统 。
①甩 架功 能设 定 ，在 ＨＭＩ画 ＿面ｌ 上操作 工通 过模 型 设定 画 面上 的
系统 框 架 的程 序 模 块 已经 固化 ，开 发 新 系统 时 ，所 有 基 础 功 能 机架 投 用 画 面可 以点击 设 备 投 用或 设 备 甩架 ，甩架 原 则 是 ：平 辊 甩
机 架立 辊 道次 有甩 架标 志 ，立辊 道 次 的辊缝 按 没有 立 辊控 制 的辊 缝
１．２ ＨＤＰ系统框 架 ＨＤＰ系统 框架 ｈＦＲＡＭＥ夺质 上是 一个 封装 进 行设 定 。
好 的软件 包 ，其 范 围几 乎含 盖 整个 过程 控制 系 统 ，只有 ｈＰＣＳ中的应
实 用 科 技
１５ 军 唐钢信息 自动化部二级模型研究室 ；唐钢 自动化公司 河北 唐 山 ０６３０００
摘 要 ：本 文主要 介 绍京唐 １５８０热轧 生 产线 的二级 过程 控制 系统 ，从 非控 即平 台 、数 学模 型 两方 面进行 概述 。介 绍 了 ＨＤＰ平 台的运行 机 制及 环境 ，数 学模 型方 面 以模型 的 架构和 相应 的数 学模 型介 绍 为主 。
期 ，通过 各 方 人 员共 同不 断 的摸 索 和 优 化 ，产 品质 量 及 新 品种 开 发 炉 入炉设 定 ；加 热 炉 出炉设 定 ；加热 炉 即将 炉 设定 ；ＨＭＩ画 面请 求
热轧带钢轧制模型应用与优化
热轧带钢轧制模型的应用与优化摘要：轧钢模型是热轧带钢过程控制过程系统的控制核心，其参数设定的优劣将直接影响到产品的质量。
介绍了莱钢热轧带钢生产的主要过程控制模型，对主要轧制模型的控制特点及在实际生产中对参数的确定与优化方法进行了阐述，解决了一系列与模型相关的问题。
关键词：轧制模型；应用；参数优化1引言莱钢1500mm热轧带钢生产线主要产品为碳素结构钢、优质碳素结构钢、低合金结构钢、管线钢、花纹板、汽车结构用钢等。
该生产线主要设备有两台端进端出步进梁式数字化加热炉、一架立辊轧机(e1)、一架四辊可逆粗轧机(r1)、热卷箱、双剪刃转鼓式飞剪、六架四辊不可逆式精轧机(f1-f6)、u形管层流冷却、两台全液压三助卷辊卧式卷取机，其自动控制系统主要由北京科技大学国家高效轧制中心设计并实施完成。
21500热轧带钢生产线轧制模型的特点2.1 轧线过程控制系统（l2）简介1500轧线的过程控制系统(l2)是基于中间件的实时数据处理系统，主要实现了轧件跟踪、模型计算和生产数据管理。
l2是基于实时数据内存文件实现的，以达到过程控制的实时性要求。
每支钢的设定数据、实测数据及中间计算数据皆存于实时数据内存文件当中，当这支钢轧制完成后方将这些数据转存于oracle历史数据库中。
l2由两台过程控制服务器组成，其中一台在线运行，另一台实时热备，两台服务器公用一磁盘阵列，并通过dateware软件实现双机热备。
当在线运行服务器发生故障时系统会自动切换到备用服务器，也可以在系统正常运行时通过系统终端进行手动方式切换。
l2的操作系统为windows 2000 server 中文版和windows 2000 professional 中文版。
控制系统网络采用环形结构与星型结构相结合的混合拓扑结构，网络主干为高可靠性的双环冗余结构的光纤快速以太网。
2.2 热轧带钢的轧制模型轧制模型是实现热轧带钢生产自动控制的基础，是轧线自动控制系统的大脑。
热轧带钢轧制过程中的厚度波动问题的控制技术
AGC 的各种补偿功能
AGC的一般功能以厚度计AGC为基础， 配备X射线监控AGC功能。 为了解决 厚度计AGC所不能控制的带钢厚度部分，设置了尾部补偿控制、速度补偿、张 力补偿、油膜厚度变化补偿及消除轧辊偏心控制等。 1、尾部补偿控制 当带钢尾部每离开一个机架时，由于张力消失，必然导致尾部增厚。为避免 尾部增厚，在带钢尾部离开第i-1机架时，应增大第i机架的压下量，尾部补偿时 的压下位移调节量为： ∆Yp =
厚度自动控制技术不断完善,并且实现了整个生产过程从基础级到管理级的多级 计算机控制。 20 世纪 80 年代以后出现了以高精度数学模型和智能轧制技术为代表的高新 技术群,并取得了不断完善。此外,高精度的厚度自动控制技术以及液压 AGC 技术 应用到带钢生产中,通过不断提高轧制参数设定精度和开发高性能的在线自动控 制系统使带钢全长上的厚度精度达±30μ m。 我国的热轧带钢的发展历史大约从 1957 年从苏联引进了一套 2800/1700mm 半连续式板带轧机,既生产中厚钢板又生产钢卷。随着 1958 年 7 月中厚板轧机和 1959 年精轧机的相继建成投产,我国开始迎来了自行生产宽带钢卷的历史。从该 套轧机建成到 1972 年十多年间,我国一直没有建设能够生产宽带钢卷的轧机,随 后几年建设的带钢热连轧机也都是参照这套设备设计的。 从上世纪 70 年代末开始我国开始从国外引进热带轧机生产线,武钢 1700mm 热带轧机是 20 世纪 70 年代从日本引进的全部成套设备;宝钢 2050mm 热带轧机 是 20 世纪 80 年代从德国引进的成套设备,国内合作制造了部分机电设备；宝钢 1580mm 热连轧机及鞍钢 1780mm 热连轧机是 20 世纪 90 年代国外(日本)引进和 国内制造的机电设备。这 4 套现代化的带钢热连轧机所采用的工艺技术,技术设 备和计算机控制系统,具有当时国际上一流的技术水平。这些热连轧机的建设使 我国的热轧带钢生产工艺技术很快提高到国际上的先进水平,并为我国国民经济 各部门提供了品种齐全的优质热轧板带钢和冷轧机用原料钢卷,进而为汽车、家 用电器、交通运输业等用户提供紧缺的优质冷轧薄钢板。 20 世纪 90 年代是我国热带钢轧机高速发展的时期,在此期间我国又相继建 成投产了 7 套热轧宽带钢轧机。其中有四套全新热带轧机,即宝钢 1580mm 热轧 机,鞍钢 1780mm 热轧机,珠钢 1500mm 热轧机,邯钢 1900mm 薄板还连铸连轧机。 而 1580mm 热连轧和 1780mm 热连轧机釆用和连铸机直接连接布置的连续生产 线,紧凑式粗轧机布置,精轧机组双交叉 PC 轧机,全液压 AGC 系统和卷取系统,完善 的四级计算机自动化控制和生产管理控制系统,体现了 20 世纪 90 年代最先进的 技术装备水平和一流的产品质量控制水平。 在建造新轧线的同时,我国对技术装备水平低的热轧线进行现代化技术改造。 本钢 1700mm3/4 连续式轧机和攀钢的 1450mm 半连续式热带轧机是我国自行设
热轧带钢生产线自动化控制系统
热轧带钢生产线自动化控制系统第一篇：热轧带钢生产线自动化控制系统热轧带钢生产线自动化控制系统摘要本文通过对西南不锈1450mm热轧带钢生产线自动化控制系统的分析，详细阐述了热轧带钢生产线自动化控制系统的基本结构、控制功能等方面的内容，为以后类似工程提供借鉴。
关键词基础自动化级过程自动化级网络西南不锈钢有限责任公司1450热轧不锈带钢生产线，是我公司设计的一条较为先进的带钢生产线。
在设计过程中，本着对客户认真负责的宗旨，对整个热轧生产线的自动化控制系统不断优化，精益求精，使西南不锈1450热轧生产线的自动化程度达到了国内领先水平。
一、系统的总体配置近年来，随着对轧制的最终产品的要求越来越严格，人们对轧制工艺、控制技术的要求也相应提高，因此，有必要采用多级自动化控制系统对生产过程进行全面有效控制。
而各级控制系统之间大量的信息交换需要通过更先进的组织管理，所以，设备的特点和功能配置需要几个自动化级之间相互配合。
西南不锈1450热轧带钢自动化控制系统可分三级，即：传动级（0级），基础自动化级（1级），过程自动化级（2级），并留有同加热炉、连铸自动化系统和三级自动化系统接口该分类的一个重要特点就是各级中本身包括的功能范围。
本身包括的功能范围是指：各级安装后，操作员就可以按照其相对应的等级进行设备操作。
该术语还意味着各级之间的接口是最少的。
在生产过程中维修人员操作的简化和这种设计方式带来的优越性是不可低估的。
该配置方式还为将来设备的扩建和改造带来更多的益处。
本项目自动化功能包括热带轧制生产线上从板坯运输辊道开始到钢卷运输结束的各段的功能，以确保各项工作以正确的、协调的方式进行。
本系统配置的总体原则：先进、可靠、开放、经济、合理。
我们为西南不锈1450热轧生产线自动化系统作了SIEMENS PLC+TDC配置方案。
西南不锈1450热轧生产线自动化系统在纵向分过程控制级（L2级）、基础自动化级（L1级）和传动级（L0级），在横向划分为加热炉区、粗轧区、精轧区、卷取区四个区域。
鞍钢1580 mm热轧冷却水设备系统优化与改进
；二生卜卖疮）....鞍钢1580mm热轧冷却水设备系统优化与改进王存，刘旺臣,何士国，王杰，贺亮，李江委（鞍钢股份有限公司皱鱼圈钢铁分公司，辽宁营口115007）摘要：针对鞍钢1580mm热轧机组轧棍冷却水喷溅和渗漏问题，对轧棍冷却水设备系统进行优化和改进。
通过安装立棍挡水板、水平棍护板内侧挡水板和轧机出口横排气喷装置，大幅提高了冷却水利用效率，并减少钢板表面残留积水问题，可以达到节约用水、减少热损失的效果。
关键词：热轧;冷却水;挡水板;气喷装置中图分类号：TG333文献标识码：A文章编号：1006-4613（2021冤03-0054-04Optimization and Upgrading of Cooling Water System forAnsteel1580mm Hot Rolling LineWang Cun,Liu Wangchen,He Shiguo,Wang jie,He Liang,Li Jiangwei(Bayuquan Branch of Angang Steel Co.,Ltd.,Yingkou115007,Liaoning,China)Abstract：In view of the problem that splashing and leaking occurred in cooling water for rolls in the1580mm hot rolling mill,the cooling water system for rolls was optimized and upgraded.And so the utilization efficiency of cooling water was greatly improved by installing the water baffle for vertical rolls,water baffle at the inside of guard board for horizontal rolls and airjet device horizontally at the outlet of the mill.In the same time the troubles on residual water remained on the surface of steel sheets could be reduced and thus the water conservation and reduction of heat loss could be achieved.Key words:hot rolling;cooling water;water baffle;air-jet device随着现代工业的快速发展，对水资源的需求越来越迫切,而且用水成本越来越高，国家产业政策对工业用排水日趋严格，《钢铁行业生产经营规范条件》（工原咱2010暂第105号文）和《钢铁行业十三五规划》（2016—2020）均对钢铁行业用排水指标作出严格要求，降低用水成本是钢铁企业要解决的重要问题咱5热轧产线轧制过程钢板温度一般都在800益以上，为保护轧辐、辐道等设备不被钢板烧伤,需要不断用浊环高压水对设备进行冷却,一方面会消耗大量水资源，另一方面部分冷却水会喷溅、渗漏到钢板表面,影响钢板热损失增加,造成资源和能源的浪费。
北京科技大学科技成果——带钢热连轧计算机控制系统
北京科技大学科技成果——带钢热连轧计算机控制系统成果简介高效轧制国家工程研究中心在带钢热连轧计算机控制系统设计和软件开发方面具有较强实力，参加和承担完成了国内多条热连轧计算机控制工程项目。
例如：武钢1700mm热连轧计算机控制系统（获冶金部科技进步特等奖，国家科技进步一等奖）；太钢1549mm热连轧计算机控制系统（获国家科技进步二等奖）；上海梅山1422mm热连轧计算机控制系统（通过国家验收）；攀钢1450mm热连轧粗轧区基础自动化改造；鞍钢1780mm热连轧计算机控制系统（通过国家验收）；莱钢1500mm热连轧计算机控制系统（获山东省科技进步三等奖）；日照1580mm热连轧三电（传动、自动化和管理、仪表）控制系统。
目前国内外带钢热连轧计算机系统一般分为:传动控制级（L0），基础自动化级（L1），过程控制级（L2），生产控制级（L3）。
高效轧制国家工程研究中心能够提供从L0到L3的全套带钢热连轧计算机系统。
能够完成从系统设计﹑软件设计、编程调试﹑现场服务﹑到开工投产的全过程。
主要内容包括：硬件系统：选用进口硬件，并提供性能价格比最高的硬件产品，也可根据用户的需要，灵活选择硬件品牌。
支持软件：支持软件（Support Software）是一种软件开发环境，是一组软件工具的集合。
支持软件又叫做中间件（Middle Ware），我们将提供自主知识产权的全套中间件。
控制系统：高效轧制国家工程研究中心能够提供用于热轧自动化控制的全套独立开发的应用软件，包括：L0级（传动控制系统）：交、直流数字传动，交交变频。
L1级（基础控制系统）：炉区控制、定宽机控制、粗轧控制、立辊AWC-SSC控制、保温罩控制、热卷箱控制、飞剪控制、精轧速度控制、液压/电动活套控制、液压HAGC控制、HAPC控制、弯辊控制、串辊控制、换辊控制、层冷控制、卷取机控制、助卷辊AJC控制、运输控制和检查控制等。
L2级（过程控制系统）：燃烧计算设定模型、轧制节奏、粗轧计算设定模型、宽度模型、精轧计算设定模型、板形设定和控制模型、终轧温度控制模型、卷取温度控制模型、卷取设定模型等。
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摘要：本文主要介绍京唐1580热轧生产线的二级过程控制系统，从非控即平台、数学模型两方面进行概述。
介绍了hdp平台的运行机制及环境，数学模型方面以模型的架构和相应的数学模型介绍为主。
关键词：热轧；非控平台hdp；二级过程控制；数学模型；粗轧
1580热轧工程是国内自主集成的热连轧系统，其自动控制系统集成了北科麦斯科（一级总承包）、北京金自天正（二级总承包）、澳大利亚ias、abb（传动）等国内外热轧领域的优秀单位，经过一年的安装、调试、冷试、热试、试生产、生产达产，设备逐渐进入稳定运行期，通过各方人员共同不断的摸索和优化，产品质量及新品种开发也有显著的提高，逐步成为京唐热轧的品种钢基地。
本文将以介绍该生产线的粗轧自动控制系统的二级过程控制为主，包括粗轧数学模型和软件平台的阐述。
1 运行平台简介
京唐1580热轧生产线的粗轧二级过程控制的软件运行平台是北京金字天正开发设计的hdp （happy develop platform）平台，是支持过程控制系统开发的计算机系统开发平台。
hdp包含一个系统框架hframe和一批功能模板htemplets。
系统框架是过程控制系统的基础框架，它实现了进程与线程管理、共享区管理、报警与公共服务、系统监控维护和模拟测试等过程控制系统的基础功能，同时为集成系统的其它功能模块提供了简明规范的接口。
功能模板可以生成与系统框架相适应的功能模块，利用它们能够迅速搭建你所需要的系统。
系统框架的程序模块已经固化，开发新系统时，所有基础功能均使用系统配置的办法实现，不需要编制任何程序。
系统框架采用统一规范的接口与其它功能模块进行连接，因而采用hdp平台开发的过程控制系统的可靠性是有充分保证的。
1.2 hdp系统框架 hdp系统框架hframe本质上是一个封装好的软件包，其范围几乎含盖整个过程控制系统，只有hpcs中的应用线程模块appthreads不在其中。
系统框架的工具箱只包含系统监控程序monitor这个基本的工具。
2 粗轧数学模型
概述粗轧模型软件通过c++程序语言来实现模型具体功能的编程过程，以及模型程序同平台应用程序之间的数据交换和结构关系。
2.1 软件架构粗轧模型系统以一个独立进程的方式存在于整个系统平台中，粗轧模型系统进程同其他应用进程之间的数据交换通过访问系统统一的共享区来实现，模型进程下创建有预设定线程、设定线程、自学习线程。
模型进程的起停由hdp系统平台统一管理，模型进程下的应用线程同样由系统平台的事件来管理。
粗轧模型系统的模型参数表，保存在由系统统一创建的模型共享区中。
2.2 模型控制系统粗轧模型控制系统实现粗轧过程计算机的核心功能，它的任务是实时计算出粗轧轧制过程所需的各种基准值，和根据轧制中实测的数据自动学习、优化模型参数，并将计算出的基准值保存到数据通讯进程所需要的共享区。
粗轧模型控制系统的主要内容有：操作方式管理；模型预设定；模型重计算；模型自学习。
操作方式管理功能主要是负责处理操作工通过hmi画面选定的设备功能投用和参数修改，主要有：轧机甩架；除鳞方式改变；侧导板控制；轧制策略改变。
模型预设定主要是根据hdp控制逻辑进程触发时所发送的板坯号信息和pdi对应的板坯参数进行粗轧模型设定，主要有：加热炉入炉设定；加热炉出炉设定；加热炉即将出炉设定；hmi画面请求的模型再计算。
模型重计算是根据当前轧制道次所采集到的实际生产数据，修正计算剩余道次的轧制规
程，除粗轧整个轧制道次的最后道次不进行重计算外，其余道次均根据实测数据进行重计算。
模型自学习是根据所采集到的实际轧制数据和模型设定的基础数据进行比较，通过自学习的方法对模型参数进行自动修正，主要有：轧制力、温度等的自学习（此功能在模型重计算中实现）；粗轧宽度自学习；对精轧出口宽度自学习。
操作方式管理：操作方式管理功能，主要是接收处理hmi画面上操作工所选定的设定功能，将hmi所选定的功能进行处理后传入模型设定模块，让模型按照hmi画面设定的要求进行功能设定，同时将hmi画面上所请求的参数输出到hmi画面上去。
①甩架功能设定，在hmi画面上操作工通过模型设定画面上的机架投用画面可以点击设备投用或设备甩架，甩架原则是：平辊甩架必须和立辊联合一起甩，立辊可以单独甩架。
模型接收到甩架信息将所甩机架置上甩架的标志，模型计算时根据甩架的标志获取相应的模型参数。
如果是立辊、水平辊联合甩架模型还将根据所甩设备的位置确定新的轧制策略。
a单甩立辊方式：模型依然按照粗轧两机架的方式进行轧制策略设定和水平辊的规程设定，只是在进行立辊模型设定时，如果该机架立辊道次有甩架标志，立辊道次的辊缝按没有立辊控制的辊缝进行设定。
b立辊、水平辊联合甩架：模型根据所甩机架的标志，重新分配粗轧的轧制策略，水平辊和立辊的规程都通过一个机架来设定。
②除鳞方式设定，当除鳞设定的hmi画面上选择是二级自动方式时，粗轧的所有除鳞方式按照模型表中默认的除鳞方式进行；当除鳞方式选择到二级手动时，模型根据hmi设定的除鳞方式进行模型设定。
操作工设定除鳞方式时可以手动在模型现有设定方式基础上进行修改设定，也可以根据模型提供的不同除鳞策略自动选择设定。
如果当操作工将某除鳞设备的工作状态选择成关闭，模型计算时遇到此除鳞设备时直接选择弃用除鳞的方式。
3 结语
粗轧区域的平台采用金自天正传统的hdp平台，其数学模型程序作为该平台的一个子进程运行。
该控制模式在1580热轧线的应用很成功，模型设定精度很高，模型参数调整工具灵活、适用，二级维护人员可通过参考模型设定数据采集系统的日志文件和实时的数据pda图形系统检查模型调整的效果。
京唐1580粗轧模型通过精确的设定和完善的自学习系统及维护人员的及时调整，现在运行稳定、控制精确，有效地保证了该热轧线的宽度控制质量。