轧钢生产过程产品质量控制方法与应用研究

郭峰

摘 要：轧钢生产过程控制失效不仅会降低钢产品品质，还会导致轧钢生产过程中能耗增加、资源浪费，造成轧钢生产的综合成本增高。因此，加强轧钢生产工艺及其技术控制至关重要。本文第一部分论述了轧钢生产轧制过程及其装置控制系统;第二部分探讨了轧钢生产中的常用技术;第三部分探讨了轧钢生产过程中质量控制方法的应用。

关键词：轧钢生产;产品质量控制;方法;应用

1.轧钢生产轧制过程及其装置控制系统

1.1概念界定

1.1.1.手动控制

手动控制指依靠人力完成轧钢控制动作。

1.1.2.自动控制

自动控制指在无人参与条件下，利用控制系统是被控对象或轧钢生产过程自动按照预定规律所进行的控制。

1.1.3.自动控制系统

自动控制系统指在进行自动控制时，具有信息传递，由被控对象和控制装置所组成的系统。

1.1.4.计算机控制系统

计算机控制系统指由电子计算机对自动控制系统进行管理，使被控对象按计算机逻辑判断，在所设计的数学模型规定的最优状态下进行控制的系统。

1.1.5.过程

过程指轧钢生产装置或设备中进行的物质和能量的相互作用和转换过程。

1.2轧钢产品轧制过程

轧钢产品轧制过程值利用计算机控制系统控制轧钢生产装置及轧钢生产设备使钢铁在物质与能量相互作用下发生的装料、吹炼、脱氧、四脱、二去、而调整等转换过程。简言之，它指自动化炼钢及铸造的过程。

1.3装置控制系统

以计算机控制系统为例，轧钢生产过程中的装置控制系统由4套GEFANUC的PLC9070系列控制器和3台HMI计算机组成。该系统的通讯网络以GENIUS中线为主，HIM为INTOUCH软件。系统的控制器包括粗轧控制器、连轧区辅机控制器、连轧区轧钢控制器、冷床控制器。操作室设计为人机界面，通过计算机对轧钢过程及轧制计划进行控制操作。系统通过获得各剁成变量的原始数据，再A/D进行量纲换算。中央处理器接收到信息后对相关数据进行综合分析和数据加工，最终将结果显示给操作人员。系统能够自动记录和显示轧制过程中的不同轧制情况，并对轧钢过程通过数据模型进行分析。

计算机控制系统有数据采集系统、操作指导系统、直接数字控制系统、监督计算机控制系统、多级控制系统-管理信息系统、分散控制系统构成。数据采集系统实际上不参与轧钢生产过程的控制。控制过程是计算机通过模拟量输入通道（A/D）和开关量输入通道（DI）实时采集数据，再按照一定的控制规律进行计算，发出控制信息，最后通过模拟量输出通道（D/A）和开关量输出通道（DO）直接控制轧钢生产过程。

2. 轧钢生产中的常用技术

2.1高温低氧燃烧技术

高温低氧技术指在低氧或高温条件下使燃料成分燃烧。该技术反应的燃烧过程是一个动态化的反映过程，具有较好的节能减耗作用。相同的材料，采用高温低氧技术可以有效的缩短加热时间，其燃料节约率近50%。因此高温低氧燃烧技术是轧钢生产实现节能环保、提高生产效能的关键技术之一。

2.2蓄热燃烧技术

蓄热燃烧技术指将加热炉膛的烟道气通过蓄热后回收再利用，从而实现轧钢过程中节能减耗、减少污染及提高轧钢生产效能的目的。

2.3节能涂料

节能降耗是轧钢生产过程中产品质量控制的重要途径之一。在轧钢生产过程中，对回转炉采用耐高温的节能涂料，不仅有利于提高回转炉的生产效能，还能极大的提升张爱国生产的节能效果。据统计，耐高温节能涂料在轧钢加热回转炉中的应用可以降低约20%的能耗，提高约34%的生产效能。

3. 轧钢生产过程中质量控制方法的应用

3.1轧钢过程分析

3.1.1.热轧过程

热轧是指在钢铁结晶温度以上进行轧制的工艺技术。热轧在板坯准备阶段需要对其表面进行打磨、清理，确保清除表层氧化铁皮。加热阶段关键在于提升板坯的消热质量，及提升加热效能。进入粗轧阶段后应预防板坯二次氧化，对表层做二次的打磨、轻易。浇注材料的速度应保持与轧制速度一直，来确保板坯表层质量的均匀性。进入精轧阶段后需要再次对钢带坯。减去钢带坯头尾，使用高压水喷嘴进行表层除磷。完整精轧后采用冷却装置进行冷却，最后做卷取、精调后送入仓库。

3.1.2.冷軋过程

冷轧工艺是相对于热轧工艺而言的。它指直接采用热轧钢卷为原材料，经酸洗去除氧化皮后进行冷连轧制的过程。冷轧工艺是为了满足无法采用热轧工艺处理的钢板带，属于对热轧钢卷的深加工。冷轧的关键在于盐酸去除表层的氧化膜，在按照用户需求轧制钢卷带。冷轧的过程也属于计算机控制系统对钢产品的动态化控制的轧制过程，产品质量控制的关键在于提高轧制过程中的精度。

3.2质量控制方法的应用

3.2.1.强化材料、设备及装置检测

材料、设备及生产工艺技术是影响轧钢产品质量的关键性因素。高品质钢产品在生产之前必须做好材料、设备及装置的检测过程，为轧钢生产做好准备。检测中一旦发现质量不达标的材料，不予批准使用。在设备安装时，应加强设备安装的质量控制，确保安装质量。进入运行的设备及装置也需要定期检测和维护，确保轧钢生产工艺的可靠性。检测中发生设备及装置状态异常，应及时寻找问题，处理故障。对于设备及装置的每一次维修检测，都应当做好相关记录，以备查验和后续维修。

3.2.2.强化关键程序控制管理

对于轧钢生产过程中的关键程序，应加强系统监测及控制管理。对于关键程序，应按照规定流程组好调整、校样、测量、检验、负偏差控制和设备的检测等工作，提高关键程序控制的精准度，将控制偏差降低到最小，以保证轧钢生产过程控制及其生产的可靠性与稳定性。

3.2.3.装配流程规范化

轧钢装置装配不规范会影响装置使用的灵活性，甚至影响轧钢产品轧制的尺寸精度及其整体质量。因此必须加强装置装配流程的管理，确保严格执行装置装配工艺流程，来提升装配的标准化程度。

3.2.4.成形变化的监测与及时处理

在轧钢生产过程中，建议加强对轧钢生产全过程的动态化监测，通过获取监测数据及其分析结果，了解轧钢成形过程中的变化。一旦发生参数异常应及时调整和处理成形变化。常见的成形变化包括麻点、波浪、折叠、分层、裂纹及表层氧化物的变化。通过对温度、火焰强度等参数的控制，来提升轧钢过程中产品的质量，预防成形变化的发生。

3.2.5.轧钢生产过程质量模型的应用

计算机控制系统所提供的检测系统、控制系统、执行系统在中央处理器的系统控制下对原始数据进行分析处理及加工，并对轧钢生产过程采取静态控制与动态控制两种方式，分别建立理论模型、经验模型，对转炉连续铸钢过程进行自动化控制。这种基于数据模型的控制方式有利于提高对热工菜蔬控制的进度，从而有利于提升冶炼、炼钢及连铸过程中的产品质量。

4. 结语

目前，基于总线设计的计算机控制系统已在轧钢生产中得到广泛的应用。利用计算机控制系统实施轧钢生产过程中产品质量的控制，就应该充分利用该系统的数据采集监测加强对轧钢轧制过程的管理，规范管理，做好变形应急处理，并利用采集数据建立轧钢生产过程质量模型，加强全方位的质量管控。通过系统化的监控和管理，要将轧钢生产过程中的质量控制与节能减耗管理相结合，实现轧钢过程清洁化、绿色化工艺的应用及一体化的过程管理。

参考文献：

[1]李子文.轧钢生产过程产品质量控制方法与应用概述[J].中国金属通报，2020（01）：219-220.

[2]孙树杰.轧钢生产过程产品质量控制方法与应用研究[J].冶金与材料，2018（02）：18-19.

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