轧钢重轨跟踪与自动化二级系统轧钢生产技术研究

2021-01-04刘辰娇

中国金属通报 2020年16期

刘辰娇

（河钢邯钢大型轧钢厂，河北邯郸 056000）

现阶段轧钢生产技术得到发展和完善，但由于钢材需求量日益增大，对产品质量要求较高，在轧钢生产过程中，出现了力学性能较差的问题。国外根据相关检测标准，确定重轨制造工艺的几何尺寸，测量重轨表面缺陷的深度，通过超声波检测法，对轧钢重轨进行跟踪，以此确保重轨跟踪的检测精度和效率，同时，也要对轧钢表面进行检测，检测过程中以机器视觉理论为基础，对其进行视觉感知的跟踪行为。国内传统轧钢生产技术为热连轧和低温轧制，通过不锈钢生产的炉卷轧机，实现连铸工序的热衔接，交叉融合轧钢生产的工艺流程，挑选合适的焊接用原材料，对热裂纹的几率进行控制，避免轧钢异型坯等缺陷[1]。在以上理论的基础上，对轧钢重轨跟踪与自动化二级系统轧钢生产技术进行研究，对生产工艺进行优化。

1 动态跟踪轧钢重轨工艺

利用计算机网络，对轧钢重轨进行动态跟踪，将重轨质量管理带入现代化网络，使跟踪效果更加准确完善。首先建立轧钢重轨质量动态跟踪网络，在炼钢站、轨梁站和初轧站构建局城网，采用MODEM，使局域网与中心网络进行通讯，利用电话线，对动态跟踪数据进行文件传输。动态跟踪的生产线如下图所示。

图1 轧钢重轨动态跟踪生产线

如上图所示，对转炉熔炼和转炉铸锭进行检查，记录质量数据，具体包括转炉、铸锭、平炉熔炼及平炉铸锭等数据。工艺参数追踪方面，包括LF炉、VD炉、异型坯等参数，对跟踪数据进行低倍检验，记录初轧模块均热情况，对钢坯剪断、火焰处理过程、加热炉作业过程进行跟踪，统计成品检查和重轨再加工的记录卡，做到生产工艺过程的可追溯性，将初始工艺至轧钢重轨实现全过程，都纳入计算机网络中[2]。然后对重轨初轧及轨梁等数据进行采集，完成数据录入后，按照指定周期向中心网络传输数据，实时监控轧钢重轨的坯料情况和轧制状况，跟踪炼钢冶炼过程中的各项工艺数据。对采集数据进行预处理，根据统计判别法，对工艺数据参数进行鉴别。由于轧钢重轨过程相对稳定，因此会出现采集数据过多的情况，利用拉依达准则，对误差数据进行剔除，根据轧钢重轨的数据特点，将重轨轧制力作为分段标准，对跟踪数据进行分段，选取相近的轧制力，将其作为同一工况的跟踪数据，剔除不同工况的跟踪数据。由于轧钢重轨轧制工厂存在噪音，因此，要对跟踪数据进行去噪，采用三点线性滑动平滑，对跟踪数据的点数进行拟合，消除跟踪数据中的高频噪声。最后对重轨轧制数据进行归一化处理，由于这种工艺参数的测量值单位不一致，因此要将信号度量标准化，对追踪数据进行无量纲化处理，压缩处理不同工艺参数，使每一个追踪数据都具有同等的表现力，将所有数据的标准差均变成1，使追踪数据能够真实反映轧钢重轨工艺的变化情况。至此完成重轨工艺的动态跟踪。

2 对轧机自动化部分的基本要求

要根据实际的工程情况，采用网格控制的基本方式，这样的基本控制形式，能够对连接电缆带来的消耗进行良好的减少，同时，需要对单机架进行相应的调整，改为利用手动进行合理的微调。在机架之间采用一种微张力的基本方式，对整个系统的自动部分进行合理高效的控制，轧钢的表面要根据实际的生产需求，进行实时的修改以及设定。对于轧机重轨的基本正反控制，应该使用正反爬行控制的基本方法，这样进行润滑等连锁的基本控制过程中，应该对整个系统进行报警机制的设定，在启动以及停车过程当中，能有非常明确的提示，促进系统运行的高效能。

对于轧钢的自动化控制，采用的基本方式是两级自动化的控制系统，系统的每一项功能都要进行合理的考虑，对于控制信息以及系统状态的基本功能，都要根据实际的需要，利用各自的传动网、监控网以及分布的I/O网进行合理交换，通过这样的基本网络交换方式，提升轧机系统的管控效率，三级通讯的基本方式也得到了很好运用，实现并连接，形成一种非常合理高效的计算机系统，集合了集中管理以及分散控制的机制，同时，能够实现并运行算以及对资源进行合理共享的目的。

3 自动化二级系统轧钢重轨生产技术

对轧钢重轨工艺进行动态跟踪，为二级系统轧钢重轨生产提供全面指导，及时发现生产过程中的异常波动情况，具体生产技术如下。

3.1 加热二级系重轨异型坯件

对轧钢胚料进行成分控制，实现胚料准备和异型坯加热。首先对轧钢胚料进行选取，将连铸板坯作为轧钢重轨的坯料，其中连铸板坯要进行择优选择，根据钢板的力学性能和轧机的生产率，对轧钢胚料的成材率进行判断，确定坯料长宽和厚度的具体尺寸。尺寸控制过程中，在保证压缩比的基础上，减少轧钢异型坯料的厚度，长度应接近坯料的最大允许长度，同时尽可能增大轧钢胚料的宽度。胚料成分方面，应满足二级系统轧钢的高强度要求，同时具备焊接性能和低温韧性等特征，重轨胚料化学成分选取偏析元素，相比普通钢板，应降低C和Mn的含量，利用Mo元素补偿胚料的强度损失，对中心偏析元素进行控制，提高钢的淬透性和耐腐蚀性。根据低合金高强度的理念，降低胚料的S含量，提高二级系统轧钢胚料的硬度，使胚料形成渗碳体和固溶体，提高胚料热加工性能[3]。

对轧钢坯料进行清理，将胚料放置在常温环境中，对其进行火焰清理和机械加工清理，利用风铲和电弧，对胚料表面的砂轮进行研磨。然后加热胚料，提高二级系统重轨轧钢的轧件塑性，异型坯在加热过程中，将加热温度控制在1150℃～1300℃，均匀扩散胚料中的化学成分，根据二级系统轧钢的材料，设置轧钢的轧机效率，避免生产过程中的断辊事故[4]。利用连续炉对重轨轧钢胚料进行加热，对加热炉的温度进行控制，当异型坯出炉温度高，二级系统轧钢的稳定性会有所增加，因此要将加热炉的温度设定为上限，合理分配负荷，充分利用连续炉的高温条件，将压下量集中在前几台机架上，对轧钢的板形和厚度精度进行调整，从而保证重轨在安装与使用当中更安全。至此完成二级系统轧钢胚件的加热。

3.2 轧制精整二级系统钢胚

对加热后的轧钢胚件进行冷却，利用自动化轧线，将二级系统钢胚制成带钢成品。利用冷却水和氧化膜，控制轧钢胚件变形程度，根据生产规格的比例，将轧制件的变形程度降到最低，使轧钢胚件一直处于适宜的冷却温度，结合生产节奏加大冷却水量，对轧钢胚件进行冷却。选取热轧的工艺方式，利用自动化轧线，对二级系统钢胚进行轧制，选取热电耦高温计，对轧制温度进行测量，确定钢胚冷却水的流速。然后液压控制轧制压力，对液压缸的伸缩距离进行反馈，实时控制二级系统钢胚的板型，通过X射线计算钢胚厚度，利用CCD图像传感器，对计算厚度进行检测，根据厚度差值，对前轧机轧辊进行抬高和下降操作[5]。由于轧线的高温环境，钢胚会进行氧化处理，在表面形成致密的氧化铁皮，因此在精整前要去除氧化铁皮，利用高压水的机械冲击力，使钢胚通过一对旋转轧辊的间隙，使钢胚长度得到增加，同时减小了材料截面，以此去除钢胚的氧化铁皮。

对轧制完毕的钢胚进行精整，根据二级系统轧钢的钢种，选取低合金钢的精整工艺。对轧后钢胚进行自然冷却，利用画线标识的方法，对钢胚尺寸进行矫直和翻钢，使二级系统轧钢钢板产生卷曲，减小板带之间的空隙。热检卷曲机，对轧钢的卷曲机构进行PLC控制，通过PLC确定板带所在位置，将热信号转换成电信号，利用电动机带动卷筒高速旋转，控制卷曲机，完成二级系统轧钢的精整。最后降低轧制力，在热连轧机表面喷涂润滑物质，使二级系统轧钢表面形成油膜，降低钢材磨损，并通过液压设备推动卸卷小车，卸出钢材。至此完成自动化二级系统轧钢生产。